202X_202X学年高考物理主题1动量与动量守恒定律3动量守恒定律课件（必修1）

1、主题1动量与动量守恒定律3动量守恒定律学科素养与目标要求物理观念：1.知道系统、内力和外力的概念.2.掌握动量守恒定律的含义、表达式和守恒条件.3.了解动量守恒定律的普适性.科学思维：1.会用牛顿运动定律推导动量守恒定律的表达式.2.会用动量守恒定律解释生活中的实际问题.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习 预习新知 夯实基础重点探究 启迪思维 探究重点达标检测 检测评价 达标过关课时对点练 注重双基 强化落实自主预习一、系统、内力与外力1.系统：相互作用的 物体组成的一个力学系统.2.内力： 物体间的相互作用力.3.外力：系统 的物体对系统内物体的作用力.两个或多个系统中外部二、动量守

2、恒定律1.内容：如果一个系统 ，或者 ，这个系统的总动量保持不变.2.表达式：m1v1m2v2 (作用前后总动量相等).3.适用条件：系统 或者所受外力的 .4.普适性：动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的 领域.不受外力所受外力的矢量和为0m1v1m2v2不受外力矢量和为零一切即学即用1.判断下列说法的正误.(1)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒.()(2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞瞬间，两个物体组成的系统动量守恒.()(3)系统动量守恒也就是系统总动量变化量始终为零.()(4)只要系统内存在摩擦力，动量就一定不守恒.()2.如图1所示，游乐场上，两

3、位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动.设甲同学和他的车的总质量为150 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5 m/s；乙同学和他的车的总质量为200 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为3.7 m/s.则碰撞后两车共同的运动速度大小为_，方向_.图图10.186 m/s向左解析本题的研究对象为两辆碰碰车(包括驾车的同学)组成的系统，在碰撞过程中此系统的内力远远大于所受的外力，外力可以忽略不计，满足动量守恒定律的适用条件.设甲同学的车碰撞前的运动方向为正方向，他和车的总质量m1150 kg，碰撞前的速度v14.5 m/s；乙同学和车的总质量m2200 kg，碰撞前的速度v

4、23.7 m/s.设碰撞后两车的共同速度为v，则系统碰撞前的总动量为：pm1v1m2v21504.5 kgm/s200(3.7) kgm/s65 kgm/s.碰撞后的总动量为p(m1m2)v.根据动量守恒定律可知pp，代入数据解得v0.186 m/s，即碰撞后两车以0.186 m/s的共同速度运动，运动方向向左.重点探究一、动量守恒定律1.动量守恒定律的推导如图2所示，光滑水平桌面上质量分别为m1、m2的球A、B，沿着同一直线分别以v1和v2的速度同向运动，v2v1.当B球追上A球时发生碰撞，碰撞后A、B两球的速度分别为v1和v2.设碰撞过程中两球受到的作用力分别为F1、F2，相互作用时间为t

5、.根据动量定理：F1tm1(v1v1)，F2tm2(v2v2).因为F1与F2是两球间的相互作用力，根据牛顿第三定律知，F1F2，则有：m1v1m1v1(m2v2m2v2)即m1v1m2v2m1v1m2v2图图22.动量守恒定律的理解(1)动量守恒定律的成立条件系统不受外力或所受合外力为零.系统受外力作用，但内力远远大于合外力.此时动量近似守恒.系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力)，则系统在该方向上动量守恒.(2)动量守恒定律的性质矢量性：公式中的v1、v2、v1和v2都是矢量，只有它们在同一直线上，并先选定正方向，确定各速度的正、负(表示方向)后

6、，才能用代数方法运算.相对性：速度具有相对性，公式中的v1、v2、v1和v2应是相对同一参考系的速度，一般取相对地面的速度.普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统.例1(多选)如图3所示，A、B两物体质量之比mAmB32，原来静止在足够长的平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，水平地面光滑，当弹簧突然释放后，则下列说法正确的是A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小

7、相等，A、B组成的系统动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统动量守恒图图3解析如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后，A、B分别相对于小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FfA向右，FfB向左.由于mAmB32，所以FfAFfB32，则A、B组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A选项错误；对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，B、D选项正确；若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成的系统所受的外力之和为零，故其动量守恒，C选项正确.1.动量守恒定

8、律的研究对象是相互作用的物体组成的系统.判断系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系.2.判断系统的动量是否守恒，要注意守恒的条件是不受外力或所受合外力为零，因此要分清哪些力是内力，哪些力是外力.3.系统的动量守恒，并不是系统内各物体的动量都不变.一般来说，系统的动量守恒时，系统内各物体的动量是变化的，但系统内各物体的动量的矢量和是不变的.总结提升总结提升针对训练1(多选)(2018鹤壁市质检)在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧，如图4所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将小车及弹簧看成一个系统，下列说法中正确的是A.两手同时放开后，系统总

9、动量始终为零B.先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C.先放开左手，后放开右手，总动量向左D.无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零图图4解析若两手同时放开A、B两车，系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于系统初动量为零，则系统总动量为零，故A正确；先放开左手，系统所受合外力向左，系统所受合外力的冲量向左，再放开右手，系统总动量向左，故C正确；无论何时放手，两手放开后，系统所受合外力为零，系统动量守恒，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，如果同时放手，系统总动量为零，如果不同时放手，系统总动量可能不为零，故B错误，D正确.二、

10、动量守恒定律的应用1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义：(1)pp：系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p.(2)m1v1m2v2m1v1m2v2：相互作用的两个物体组成的系统，作用前动量的矢量和等于作用后动量的矢量和.(3)p1p2：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反.(4)p0：系统总动量增量为零.2.应用动量守恒定律的解题步骤：例2(2018河北梁集中学调研)如图5所示，A、B两个大小相同、质量不等的小球放在光滑水平地面上，A以3 m/s的速率向右运动，B以1 m/s的速率向左运动，发生正碰后A、B两小球都以2 m

11、/s的速率反弹，求A、B两小球的质量之比.答案35解析取向右为正方向，则有vA3 m/s，vB1 m/s，vA2 m/s，vB2 m/s根据动量守恒定律得mAvAmBvBmAvAmBvB代入数据解得：mAmB35图图5学科素养例2利用动量守恒定律分析了两碰撞小球相互作用的过程，通过列动量守恒定律方程求出了两球的质量之比，这正是物理规律在实际中的应用，是学科素养“物理观念”和“科学思维”的体现.针对训练2如图6所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2 m/s，求此时B的

12、速度大小和方向.答案0.02 m/s远离空间站方向解析轻推过程中，A、B系统的动量守恒，以空间站为参考系，规定远离空间站的方向为正方向，则v00.1 m/s，vA0.2 m/s根据动量守恒定律得：(mAmB)v0mAvAmBvB代入数据可解得vB0.02 m/s，方向为远离空间站方向.图图6例3将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s，方向向右，乙车速度大小为2 m/s，方向向左并与甲车速度方向在同一直线上，如图7所示.(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？答案1 m/s方向向右解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受

13、外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒，设向右为正方向.v甲3 m/s，v乙2 m/s.据动量守恒定律得：mv甲mv乙mv甲，代入数据解得v甲v甲v乙(32) m/s1 m/s，方向向右.图图7(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？解析两车的距离最小时，两车速度相同，设为v，由动量守恒定律得：mv甲mv乙mvmv.答案0.5 m/s方向向右达标检测1.(对动量守恒条件的理解)(多选)如图8所示，在光滑水平地面上有A、B两个木块，A、B之间用一轻弹簧连接.A靠在墙壁上，用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态.若突然撤去力F，则

14、下列说法中正确的是A.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒B.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒C.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒D.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒图图81234解析若突然撤去力F，木块A离开墙壁前，墙壁对木块A有作用力，所以A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但由于A没有离开墙壁，墙壁对木块A不做功，所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，选项A错误，B正确；木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒且机械能守恒，选项C正确，D错

15、误.12342.(对动量守恒定律的理解)(多选)(2018河北梁集中学高二第一次调研)我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠.如图9所示，观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则A.甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量相同B.相互作用的过程中甲与乙组成的系统满足机械能守恒定律C.相互作用的过程中甲与乙组成的系统满足动量守恒定律D.甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反图图91234解析甲对乙的作用力与乙对甲的作用力等大反向，

16、它们的冲量也等大反向，故A错误.由于乙推甲的过程，其他形式的能转化为机械能，故机械能不守恒，B错误.甲、乙相互作用的过程，系统水平方向不受外力的作用，故系统的动量守恒，此过程甲的动量增大，乙的动量减小，二者动量的变化大小相等、方向相反，故C、D正确.12343.(动量守恒定律的简单应用)解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务，假设鱼雷快艇的总质量为M，以速度v前进，现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度减为原来的，不计水的阻力，则鱼雷的发射速度为12344.(动量守恒定律的简单应用)一辆质量m13.0103 kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量m21.5103 kg的轿车来不及

17、刹车，直接撞入货车尾部失去动力.相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了s6.75 m停下.已知车轮与路面间的动摩擦因数0.6，求碰撞前轿车的速度大小.(重力加速度取g10 m/s2)答案27 m/s解析由牛顿第二定律得(m1m2)g(m1m2)a解得a6 m/s2，则两车相撞后速度为v 9 m/s以轿车运动方向为正方向，由动量守恒定律得m2v0(m1m2)v，解得v0 27 m/s.1234课时对点练一、选择题考点一对动量守恒条件的理解1.如图1所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是A.男孩和木箱组成的系统动量守恒

18、B.小车与木箱组成的系统动量守恒C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒D.木箱的动量的变化量与男孩、小车的总动量的变化量相同123456789 10111213图图1解析由动量守恒定律成立的条件可知，男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒，选项A、B错误，C正确；木箱的动量的变化量与男孩、小车的总动量的变化量大小相等，方向相反，选项D错误.123456789 101112132.(多选)如图2所示，小车放在光滑的水平面上，将系着绳的小球拉开一定的角度，然后同时放开小球和小车，那么在以后的过程中A.小球向左摆动时，小车也向左运动，且系统动量守恒B.小球向左摆动时，小车向右运动，且系统在水平方

19、向上动量守恒C.小球向左摆到最高点，小球的速度为零而小车的速度不为零D.在任意时刻，小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反(或者都为零)解析以小球和小车组成的系统为研究对象，在水平方向上不受外力的作用，所以系统在水平方向上动量守恒.由于初始状态小车与小球均静止，所以小球与小车在水平方向上的动量要么都为零，要么大小相等、方向相反，所以A、C错，B、D对.123456789 10111213图图23.(多选)(2018三明市高二下学期期末)如图3所示，在光滑水平面上有一辆小车，小车A端与滑块C间夹了一压缩轻质弹簧(未拴接在一起)，用两手分别控制小车A端和滑块C处于静止状态，释放后C会离

20、开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，对A、B、C组成的系统，下面说法中正确的是A.先放开右手，再放开左手后，系统动量不守恒B.先放开左手，再放开右手，A、B、C的总动量向左C.两手同时放开后，C与油泥粘在一起时，车立即停止运动D.无论先放哪只手，C与油泥粘在一起时，车都立即停止运动123456789 10111213图图3解析先放开右手，再放开左手后，系统在水平方向不受外力作用，系统的动量守恒，故A错误.先放开左手，后放开右手，放开右手时，小车已经有向左的速度，系统的动量不为零，所以A、B、C的总动量向左，故B正确.两手同时放开后，系统的总动量为零，C与油泥粘在一起时，根据动

21、量守恒可知车立即停止运动，故C正确.先放开左手，后放开右手，此后A、B、C的总动量向左，C与油泥粘在一起时，车向左运动；先放开右手，后放开左手，此后A、B、C的总动量向右，C与油泥粘在一起时，车向右运动，故D错误.123456789 10111213考点二动量守恒定律的应用4.如图4所示，质量为M的小船在静止的水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止.若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后瞬间小船的速率为解析以水平向右为正方向，小船和救生员组成的系统满足动量守恒条件：(Mm)v0m(v)Mv解得vv0 (v0v)，故C项正确，A、B、D项错误.图

22、图4123456789 101112135.(2018福州十一中高二下期中)如图5所示，光滑水平面上有一辆质量为4m的小车，车上左、右两端分别站着甲、乙两人，他们的质量都是m，开始时两个人和车一起以速度v0向右匀速运动.某一时刻，站在车右端的乙先以相对地面向右的速度v跳离小车，然后站在车左端的甲以相对于地面向左的速度v跳离小车.两人都离开小车后，小车的速度将是A.1.5v0 B.v0C.大于v0，小于1.5v0 D.大于1.5v0图图5解析两人和车组成的系统开始时动量为6mv0，方向向右.当甲、乙两人先后以相对地面大小相等的速度向两个方向跳离时，甲、乙两人动量矢量和为零，则有6mv04mv车，

23、解得v车1.5v0，A正确.123456789 101112136.(多选)如图6所示，水平面上有两个木块，两木块的质量分别为m1、m2，且m22m1.开始时两木块之间有一根用轻绳缚住的已压缩轻弹簧，烧断绳后，两木块分别向左、右运动.若两木块m1和m2与水平面间的动摩擦因数分别为1、2，且122，则在弹簧伸长的过程中，两木块A.动量大小之比为11 B.速度大小之比为21C.动量大小之比为21 D.速度大小之比为11图图6123456789 10111213解析以两木块及弹簧组成的系统为研究对象，绳断开后，弹簧对两木块的推力可以看成是内力.水平面对两木块有方向相反的滑动摩擦力，且Ff11m1g，

24、Ff22m2g，因此系统所受合外力F合1m1g2m2g0，满足动量守恒定律的条件.设在弹簧伸长过程中的某一时刻，两木块的速度大小分别为v1、v2.由动量守恒定律有(以向右为正方向)：m1v1m2v20，即m1v1m2v2，即两木块的动量大小之比为11，故A项正确，C项错误.123456789 101112137.(2018甘肃会宁四中高二下学期期中)满载沙子的总质量为M的小车，在光滑水平面上做匀速运动，速度为v0.在行驶途中有质量为m的沙子从车上漏掉，则沙子漏掉后小车的速度应为解析设漏掉质量为m的沙子后，在沙子从车上漏掉的瞬间，由于惯性沙子速度仍然为v0，小车速度为v ，根据水平方向动量守恒可

25、得：Mv0mv0(Mm)v解得：vv0，故B、C、D错误，A正确.123456789 101112138.(多选)(2018宁波高二检测)如图7所示，一个质量为M的木箱静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个质量为m的小木块.现使木箱获得一个向右的初速度v0，则A.小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动B.小木块和木箱最终速度为C.小木块与木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动D.如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动图图7解析木箱与小木块组成的系统水平方向不受外力，故水平方向系统动量守恒，最终两个物体以相同的速度一起向右运动，取v0方向为正方向，由动

26、量守恒定律：Mv0(mM)v得：v ，A、B项正确.123456789 101112139.(多选)两个小木块A和B(均可视为质点)中间夹着一轻质弹簧，用细线(未画出)拴在一起，放在光滑的水平桌面上，烧断细线后，木块A、B分别向左、右方向运动，离开桌面后均做平抛运动(离开桌面前两木块已和弹簧分离)，落地点与桌面边缘的水平距离分别为lA1 m，lB2 m，如图8所示，则下列说法正确的是A.木块A、B离开弹簧时的速度大小之比vAvB12B.木块A、B的质量之比mAmB21C.木块A、B离开弹簧时的动能之比EkAEkB12D.弹簧对木块A、B的作用力大小之比FAFB12123456789 10111213图图8123456789 1011121310.质量为M的木块在光滑水平面上以速度v1水平向右运动，质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块，要使木块停下来，必须使发射子弹的数目为(子弹留在木块中不穿出)解析设发射子弹的数目为n，n颗子弹和木块M组成的系统在水平方向上所受的合外力为零，满足动量守恒的条件.选子弹运动的方向为正方向，由动量守恒定律有：n