高中物理课件-竞赛课件9：动量与动量守恒

高考总复习·物理
2.(多选)如图所示，质量为4 kg的小车Q静止在光滑的水平面上，质量为2 kg的可视为质点的小球P用质量不计、长为0.75 m的细线拴接在小车上的 固定竖直轻杆的O点.现将小球拉至与O等高的位置，且细线刚好绷直， 拉起过程中小车静止，某时刻给小球一竖直向下的速度v0＝3 m/s，g取 10 m/s2.当细线第一次呈竖直状态时，下列说法正确的是( AC ) A.小车Q的位移大小为0.25 m B.小球P的速度大小为2 6 m/s C.小车Q的速度大小为2 m/s D.小球下落过程中，线对小球P做的功为7 J
高考总复习·物理
例1 (2023年潮州模拟)滑板运动是青少年喜欢的运动之一，某滑板运动场地 如图所示.水平面BC与斜面AB和圆弧CD平滑连接，滑板爱好者站在滑板甲上 由静止从A点滑下，同时另一完全相同的滑板乙从圆弧上的D点由静止释放.两 滑板在水平面上互相靠近时，滑板爱好者跳到滑板乙上，并和滑板乙保持相 对静止，此后两滑板沿同一方向运动且均恰好能到达D点，被站在D点的工作 人员接收.已知斜面AB长l＝1.225 m，倾角为θ＝30°，圆心O与D点的连线与 竖直方向的夹角α＝60°，滑板质量m＝5 kg，滑板爱好者的质量M＝55 kg， 不计空气阻力及滑板与轨道之间的摩擦，滑板爱好者与滑板均可视为质点，g 取10 m/s2.求： (1)圆弧CD的半径； (2)滑板乙在下滑过程中经过圆弧最低点C时，对C点压力的大小.
高考总复习·物理
例2 (2023年广东模拟)小华受《三国演义》的启发，设计了一个“借箭” 游戏模型.如图所示，城堡上装有一根足够长的光滑细杆，杆上套一个质量 为m3＝160 g的金属环，金属环用轻绳悬挂着一个质量为m2＝210 g的木块， 静止在城墙上方.若士兵以一定角度射出质量为m1＝30 g的箭，箭刚好水平 射中木块并留在木块中(箭与木块的作用时间很短)，之后带动金属环运动. 已知箭的射出点到木块的水平距离为s＝80 m、竖直高度为H＝20 m，g取 10 m/s2，箭、木块、金属环均可视为质点，忽略空气阻力，求： (1)箭射中木块并留在木块中瞬间整体的速度多大； (2)若箭和木块整体上升的最大高度小于绳长，则其 第一次回到最低点时的速度多大？

问题导学
课前预习导学
课堂合作探究
KEQIAN YUXI DAOXUE
KETANG HEZUO TANJIU
当堂检测
解析:甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等,方向相反,选项 A 错
误;甲、乙组成的系统动量守恒,动量变化量等大反向,选项 B 正确;甲、
乙相互作用时,虽然她们之间的相互作用力始终大小相等,方向相反,但
当堂检测
迁移训练 2(2013·福建理综)将静置在地面上,质量为
m0(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度 v0 竖
直向下喷出质量为 m 的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影
响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(
A.
m
v
m0 0
m
m0
v0
m0 -m
B. m0 v0
C.
)
当堂检测
4.如何理解动量守恒定律的“同时性”?
答案:同时性是指动量守恒定律中 p1、p2、…必须是系统中各物体
在相互作用前同一时刻的动量,p1'、p2'、…必须是系统中各物体在相互
作用后同一时刻的动量。
5.如何理解动量守恒定律的“普适性”?
答案:普适性是指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
答案:条件性是指动量守恒是有条件的,应用时一定要首先判断系
统是否满足守恒条件。
(1)系统不受外力或所受外力的矢量和为零,系统的动量守恒。
(2)系统受外力,但在某一方向上合外力为零,则系统在这一方向上
动量守恒。
问题导学

课前预习导学
课堂合作探究

普适性
动量守恒定律不仅适用于低速、宏观物体组成的系统，而且适用
于接近光速运动的微观粒子组成的系统
例1.(多选)如图所示，A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2，原来
静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，
当两物体被同时释放后，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，
5.通过实例分析，能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题.
知识梳理
一、内力
外力
将两个相互作用的物体看成一个系统，系统内物体之间的相互作
用力叫作内力，系统外部其他物体对系统的作用力叫作外力.
思考：公路上三辆汽车发生了追尾事故.如果将前面两辆汽车看作
一个系统，最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力还是外力?
(1)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=(3-2) m/s=1 m/s，方向向右.
(2)两车距离最小时，两车速度相同，设为v'，
由动量守恒定律得mv甲+mv乙=mv'+mv'
v甲+v乙
3−2
解得v'=
=
m/s=0.5 m/s，方向向右.
外力，如碰撞、爆炸等现象中，系统的动量可看成近似守恒.
(4)单方向的动量守恒条件：系统受到的外力总的来看不符合以上
三条中的任意一条，则系统的总动量不守恒，但是，若系统在某
一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在该方向上动量守恒.
2.动量守恒定律的“五性”
五性
具体内容
系统性 研究对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统

解：以v方向为正方向
mv = m1v1 + (m - m1 )v2
m1
m2
解出
v2
=
mv m1v1 m m1
v1为负值，分母为正值，则 v2为正值，即剩余部分沿原方向运动
总结提升
用动量守恒定律解题的步骤
速滑接力比赛
斯诺克比赛
正负电子对撞实验
宇宙大爆炸
冰壶比赛
第 11 页
生活场景 的应用
原子核裂变反应
如图，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木 箱内粗糙的底板上放着一个小木块。木箱和小 木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向 右的初速度v0，则( )
A．小木块和木箱最终都将静止 B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动 C．小木块在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
第一章 动量守恒定律
1.3 动量守恒定律
一、动量守恒定律——理论推导：动量定理
m2
m1
m2 m1
m2
m1
F2
A
B
F1
A
B
F2Δt m2v2 m2v
F1Δt m1v1 m1v
F1 F2
m1v1 - m1v1 - (m2v2 - m2v2 )
m1v1 + m2v2 m1v1 + m2v2
(多选)如图，光滑的水平面上有一质量为M=4kg的长木板，长木板 的左端放置一质量m=1 kg的小物块，木板与物块间的动摩擦因数 μ=0.2，现使木板与物块以相等的速率 v₀= 1m/s 分别向左、向右运 动，两者相对静止时物块恰好滑到木板的右端，g 取10m/s².则下

考法3 某一方向上的动量守恒问题
[例3] (多选)如图所示，弹簧的一
端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧
形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也
为m的小球从槽高h处由静止开始自由下滑
()
A．在下滑过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽不做功
B．在下滑过程中，小球和槽组成的系统水平方向动量守恒
[答案] BC
(1)动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的 系统。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)分析系统内物体受力时，要弄清哪些是系统的内力， 哪些是系统外的物体对系统的作用力。
重难点(二) 碰撞、爆炸与反冲
1．碰撞现象满足的规律 (1)动量守恒。 (2)动能不增加。 (3)速度要合理。 ①若两物体同向运动，则碰前应有 v 后＞v 前；碰后原来 在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有 v 前′≥v 后′。 ②若两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都 不改变。
[答案] C
动量守恒和机械能守恒的条件不同，动量守恒时机械能不 一定守恒，机械能守恒时动量不一定守恒，二者不可混淆。
考法2 系统的动量守恒问题 [例 2] 如图所示，质量为 m＝245
g 的物块(可视为质点)放在质量为 M＝ 0.5 kg 的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块 与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4。质量为 m0＝5 g 的子弹以速 度 v0＝300 m/s 沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g 取 10 m/s2。子弹射入后，求：
题型2 爆炸问题 [例 2] 一弹丸在飞行到距离地面 5 m 高时仅有水平速度 v
＝2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙

gh2 /(R h)
m m
114k g
u
比较: p117
m mv u 120 kg
科学的低级单位错误
• 1999年，美国宇航局“火星气候探测者”号发现 它距离火星比科学家预测的近了60英里左右。这 不是因为时空关系出现了问题，而是因为在“火 星气候探测者”号开发中出现了文化冲突。美宇 航局科学家在计算中采用的是公制单位(如米和厘 米等)，但提供导航软件的洛克希德-马丁公司的 工程师在研究中采用的却是英尺、英寸等英制单 位。结果，由于运行轨道总不稳定，耗资8000万 英镑建造的“火星气候探测者”号最终撞向火星 表面报销。
的质量m是多少? p117
分析:
G
mM m (R h)2
m
v02 Rh
g
G
mM R2
GmM gR2
B vB
R O
vA
v0
v
u
A
h
0 (m m)v + (m)R h) mvBR
1 2
mv
2 A
G
mMm Rh
1 2
mvB2
G
mM m R
结果:
解：物体 的动能变化，物体在做离 小孔的距离不断缩小的螺旋线运动， 绳对物体的拉力方向与物体位移方 向小于90o，拉力作正功。
物体的动量变化，绳子拉力的冲量在改变物体的动量。
物体对小孔的角动量不变，这是因为物体受绳子拉 力的方向始终通过小孔（有心力），所以物体对小 孔的力矩为0。
Ex：绳系小球在重力场中的运动
一小球用长l的轻绳系于O点，然后将小球 移开使绳与竖直方向成角，并给小球一 个水平初速度v0，方向垂直于绳子所在铅 直面。如希望在运动过程中绳偏离垂线最 大角度为/2，试计算出（1）小球初速度 v0大小（2）小球到达偏角 /2时的速率v 是多少？

4．动量定理的应用 (1)定性分析有关现象： ①物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的 作用时间越长，力就越小． ②作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力的作用 时间越短，动量变化量越小．
(2)应用动量定理定量计算的一般步骤： ①选定研究对象，明确运动过程． ②进行受力分析和运动的初、末状态分析． ③选定正方向，根据动量定理列方程求解． 素养点评：本探究通过“动量定理”，培养“科学思维”素养．
(3)求变力的冲量： ①若力与时间呈线性关系变化，则可用平均力求变力的冲量． ②若给出了力随时间变化的图像如图所示，可用面积法求变力的冲 量． ③利用动量定理求解．
3．动量定理的理解 (1)动量定理的表达式F·Δt＝mv′－mv是矢量式，等号包含了大小相 等、方向相同两方面的含义． (2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因． (3)公式中的F是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F应是合外 力在作用时间内的平均值．
冲量和动量定理 1．冲量
【答案】时间 N·s 力 时间
2．动量定理
(1)内容：物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的 _动__量__变__化__量____．
(2)表达式：_F_(t_′_－__t)_＝__m_v__′－__m__v__或__I＝__p_′_－__p__．
在跳高比赛时，在运动员的落地处为什么要放很厚的海绵垫子？ 【答案】跳过横杆后，落地时速度较大．人落到海绵垫子上时，可 经过较长的时间使速度减小到零，在动量变化量相同的情况下，人受到 的冲力减小，对运动员起到保护作用．
2．知道冲量的概念，知道冲量是矢量 3．知道动量定理的确切含义，掌握其表达式 4．会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象

第二章标题
本章目录
Contents chapter 2
质量与动量
mass and momentum
动量定理与动量守恒定律
theorem of momentum and law of conservation of momentum
牛顿运动定律及其应用
Newton’s law of motion and its application
第一节质点运动的描述
1-1
Description of particle motion
固联在参考系上的正交数轴组成的系统，可定量描 述物体的位置及运动。如直角坐标系、自然坐标系等。
坐标系 θ 卫星
r
φ
运动质点
切线
法线
n
τ
自然坐标系
由运动曲线上任 一点的法线和切 线组成
矢量知识
有大小、有方向，且服从平行四边形运算法则的量。
质点动量定理 质点的动量定理 theorem of momentum of particle
线段长度（大小）；箭头（方向）。
A
手书
A （附有箭头）
印刷
（用黑体字，不附箭头）
在 X-Y 平面上的某矢量矢A量表示该矢式量 A 的坐标式
Y
y
手书
A = xi +yj
j
A
0i
xX
i 、j 分别为 X、Y 轴的
单位矢量（大小为1，方向
分别沿 X、Y 轴正向）。
印刷
= x +y
在课本中惯用印刷形式。 在本演示课件中，为了 配合同学做手书作业，采 用手书形式。
矢量加法
服从平行四边形法则 为邻边 为对角线 若 则