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动量守恒定律[自我校对]①质量②速度③m v④v⑤动量的变化⑥p′－p＝I⑦p1＋p2＝p1′＋p2′⑧机械能守恒定律⑨有损失⑩损失最多动量定理及其应用1.冲量的计算(1)恒力的冲量：公式I＝Ft适用于计算恒力的冲量．(2)变力的冲量：①通常利用动量定理I＝Δp求解．②可用图象法计算．在F-t图象中阴影部分(如图)的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．2．动量定理Ft＝m v2－m v1的应用(1)它说明的是力对时间的累积效应．应用动量定理解题时，只考虑物体的初、末状态的动量，而不必考虑中间的运动过程．(2)应用动量定理求解的问题①求解曲线运动的动量变化量．②求变力的冲量问题及平均力问题．③求相互作用时间．④利用动量定理定性分析现象．【例1】 一个铁球，从静止状态由10 m高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时0.4 s，该铁球的质量为336 g，求：(1)从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量为多少？(2)从进入泥潭到静止，泥潭对小球的冲量为多少？(3)泥潭对小球的平均作用力为多少？(保留两位小数，g取10 m/s2)解析：(1)小球自由下落10 m所用的时间是t1＝2h g＝2×1010 s＝ 2 s，重力的冲量I G＝mgt1＝0.336×10× 2 N·s≈4.75 N·s，方向竖直向下．(2)设向下为正方向，对小球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程运用动量定理得mg (t 1＋t 2)－Ft 2＝0泥潭的阻力F 对小球的冲量Ft 2＝mg (t 1＋t 2)＝0.336×10×(2＋0.4) N ·s ≈6.10 N ·s ，方向竖直向上． (3)由Ft 2＝6.10 N ·s 得F ＝15.25 N. 答案：(1)4.75 N ·s (2)6.10 N·(2)6.10 N·s s (3)15.25 N动量守恒定律应用中的临界问题解决相互作用物体系统的临界问题时，应处理好下面两个方面的问题：1.寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．2.挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系．3.常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等．(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零．(3)子弹打木块类的临界问题：子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和．【例2】 如图所示，甲车质量m 1＝m ，在车上有质量为M ＝2m 的人，甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h 处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量m 2＝2m 的乙车正以v 0的速度迎面滑来，已知h ＝2v 2g，为了使两车不可能发生碰撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳上乙车，试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件？不计地面和斜坡的摩擦，小车和人均可看作质点．解析：设甲车(包括人)滑下斜坡后速度为v1，由机械能守恒定律得12(m1＋M)v21＝(m1＋M)gh得：v1＝2gh＝2v0设人跳离甲车的水平速度(相对地面)为v，在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为v1′和v2′，则 人跳离甲车时：(M＋m1)v1＝M v＋m1v1′即(2m＋m)v1＝2m v＋m v1′ ① 人跳上乙车时：M v－m2v0＝(M＋m2)v2′即2m v－2m v0＝(2m＋2m)v2′ ② 解得v1′＝6v0－2v ③v2′＝12v－12v0 ④两车不可能发生碰撞的临界条件是v1′＝±v2′ 当v1′＝v2′时，由③④解得v＝135v0当v1′＝－v2′时，由③④解得v＝113v0故v的取值范围为135v0≤v≤113v0.答案：135v0≤v≤113v0动量守恒和能量守恒的综合应用1.解决该类问题用到的规律动量守恒定律，机械能守恒定律，能量守恒定律，功能关系等．2．解决该类问题的基本思路(1)认真审题，明确题目所述的物理情景，确定研究对象．(2)如果物体间涉及多过程，要把整个过程分解为几个小的过程．(3)对所选取的对象进行受力分析，判定系统是否符合动量守恒的条件．(4)对所选系统进行能量转化的分析，比如：系统是否满足机械能守恒，如果系统内有摩擦则机械能不守恒，有机械能转化为内能．(5)选取所需要的方程列式并求解．【例3】 如图所示，AOB 是光滑水平轨道，BC 是半径为R 的光滑的14固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B 点．质量为M 的小木块静止在O 点，一颗质量为m 的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C (木块和子弹均看成质点)．(1)求子弹射入木块前的速度．(2)若每当小木块返回到O 点或停止在O 点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？解析：(1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m v 0＝(m ＋M )v 1系统由O 到C 的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得：12(m ＋M )v 21＝(m ＋M )gR 由以上两式解得：v 0＝m ＋Mm 2gR .(2)由动量守恒定律可知，第2、4、6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1、3、5…颗子弹射入后，木块运动．当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m v 0＝(9m ＋M )v 9设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H ，由机械能守恒得：12(9m ＋M )v 29＝(9m ＋M )gH 由以上各式可得：H ＝èçæø÷öM ＋m M ＋9m 2R .答案：(1)m ＋M m 2gR (2)èçæø÷öM ＋m M ＋9m 2R(1)两物体不发生相撞的临界条件是两物体的速度同向同速．(2)子弹进入木块的过程中因摩擦而损失的机械能转化为系统的内能．1．如图所示，方盒A 静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B ，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ.若滑块以速度v 开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为________，滑块相对于盒运动的路程为________．解析：由于水平面光滑，则滑块与盒碰撞时动量守恒，故有：m v ＝(M ＋m )v 1，且M ＝2m相对静止时的共同速度v 1＝m v M ＋m ＝v3由功能关系知：μmgs ＝12m v 2－12(M ＋m )v 21解得滑块相对盒的路程s ＝v 23μg .答案：v 3 v23μg2．两滑块a 、b 沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x 随时间t 变化的图像如图所示．求：(1)滑块a 、b 的质量之比；(2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比． 解析：(1)设a 、b 的质量分别为m 1、m 2，a 、b 碰撞前的速度为v 1、v 2.由题给图像得v 1＝－2 m/s ① v 2＝1 m/s②a 、b 发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v . 由题给图像得 v ＝23m/s③由动量守恒定律得 m 1v 1＋m 2v 2＝(m 1＋m 2)v④联立①②③④式得 m 1∶m 2＝1∶8.⑤(2)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为ΔE ＝12m 1v 21＋12m 2v 22－12(m 1＋m 2)v 2⑥由图像可知，两滑块最后停止运动．由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为 W ＝12(m 1＋m 2)v 2⑦联立⑥⑦式，并代入题给数据得 W ∶ΔE ＝1∶2.⑧答案：(1)1∶8 (2)1∶23．如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s 的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3 m(h小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m1＝30 kg，冰块的质量为m2＝10 kg，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g＝10 m/s2.(1)求斜面体的质量；(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？解析：(1)规定向右为速度正方向．冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3.由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m2v20＝(m2＋m3)v ①1v220＝12(m2＋m3)v2＋m2gh ② 2m2式中v20＝－3 m/s为冰块推出时的速度．联立①②式并代入题给数据得m3＝20 kg. ③(2)设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有m1v1＋m2v20＝0 ④代入数据得v1＝1 m/s ⑤设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3，由动量守恒和机械能守恒定律有m2v20＝m2v2＋m3v3 ⑥1v220＝12m2v22＋12m3v23 ⑦ 2m2联立③⑥⑦式并代入数据得v2＝1 m/s ⑧由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩．答案：(1)20 kg (2)见解析4．某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g 求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．解析：(1)设Δt 时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV ，质量为Δm ，则 Δm ＝ρΔV ① ΔV ＝v 0S Δt②由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为 ΔmΔt ＝ρv 0S .③(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h ，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v .对于Δt 时间内喷出的水，由能量守恒得12(Δm )v 2＋(Δm )gh ＝12(Δm )v 20④在h 高度处，Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp ＝(Δm )v⑤设水对玩具的作用力的大小为F ，根据动量定理有 F Δt ＝Δp⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得 F ＝Mg⑦联立③④⑤⑥⑦式得 h ＝v 202g －M 2g 2ρ2v 20S2.⑧答案：(1)ρv 0S (2)v 202g －M 2g 2ρ2v 20S 2。
《动量守恒定律教案》一、教学目标：（一）物理观念：通过分析生活现象，了解系统、外力、内力概念。
通过理论推理、科学实验验证获得动量守恒定律。
理解动量守恒，知道动量守恒是矢量表达式。
知道动量守恒普遍适用性和牛顿定律适用范围的局限性。
能应用动量守恒定律解决实际问题，解释生活现象。
（二）科学思维：(1)模型建构：通过构建质点模型和碰撞模型运用动量定理和牛顿第三定律分析相互作用的两个物体的动量变化。
(2)科学推理：运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞现象中的动量变化，推理获得动量守恒定律。
(3)科学论证：运用实验验证动量守恒定律的普适性，(4)科学质疑于创新：通过科学推理和实验验证，感受物理科学的严谨性，对已有知识存有质疑创新的精神。
（三）科学探究：（1）问题：通过对冰壶碰撞现象提出问题，是否所有物体碰撞的过程都满足碰撞前后动量之和不变，提出有依据的猜测。
（2）证据：根据平抛运动的相关知识，根据提供的仪器正确实小球碰撞实验，获得实验数据。
（3）解释：分析和处理实验数据，发现其中的规律，形成合理的理论。
（4）交流：通过组内完成实验，提升与他人交流的意愿和能力。
能准确表达，评估实验的结果。
（四）科学态度与责任：（1）科学本质：经历动量守恒定律的获得过程，认识到物理学是人类对自然现象的描述和解释，感受物理规律引入的必要性。
（2）科学态度：通过科学推理和实验验证两个过程获得动量守恒的过程，培养学生尊重事实，严谨认真的科学态度（3）社会责任。
通过动量守恒定律对生活安全知识的解释，感悟物理的实用价值，提高安全意识。
1、引导学生运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞现象中的动量变化问题：理论应该经受实践验证，能否设计实验开展实验验证动量守恒定律？2、引导学生根据已有知识合理设计实验方案3、引导学生开展运用平抛运动知识进行实验验证4、引导学生对实验数据进行分析和处理，形成结论5、组织学生对实验结论开展交流1、引导学生对牛顿定律和。
新教材人教版高中物理选择性必修第一册第1章知识点清单目录第1章动量守恒定律1. 1 动量1. 2 动量定理1. 3 动量守恒定律1. 4 实验验证动量守恒定律1. 5 弹性碰撞和非弹性碰撞1. 6 反冲现象火箭第1章动量守恒定律1. 1 动量一、寻求碰撞中的不变量1. 一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动，这种碰撞叫作一维碰撞。
2. 碰撞演示如图所示，A、B是用等长细线悬挂起来的等大小球，把小球A拉起来，使其悬线与竖直方向成一角度α，放开后A球运动到最低点时与B球发生碰撞，碰后B球的最大偏角为β。
(1)若m A=m B，碰后A球静止，B球偏角β=α，这说明A、B两球碰撞后交换了速度；(2)若m A>m B，碰后A、B两球都向右摆动；(3)若m A<m B，碰后A球反弹，B球向右摆动。
结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系不同时，速度变化的情况也不同。
3. 寻求碰撞中的不变量的几个关键点(1)在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度，因此需测量物体的质量和速度。
(2)规定某一速度方向为正方向，如果速度方向与规定的正方向一致，取正值，相反则取负值。
，式中Δx为挡光片的宽度，Δt为遮光时间。
还可借助(3)光电门测速：利用公式v=ΔxΔt打点计时器、频闪照片或者利用平抛运动特点等测速。
(4)结论：物体碰撞前后质量与速度的乘积之和几乎是不变的。
二、动量1. 动量定义与定义式把质量和速度的乘积定义为物体的动量，其定义式为p=mv特点 瞬时性通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，所以说动量具有瞬时性，是状态量 矢量性 动量具有方向，其方向与速度的方向相同相对性 因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关2. 动量和动能的定量关系p=mv →v=p m E k =p 22m E k =12mv 2→v=√2E km p=√2mE k三、动量变化量的计算1. 动量的变化量是指在某段时间内物体末动量与初动量的矢量差，是矢量，其表达式Δp=p'-p 为矢量式，运算遵循平行四边形定则。
动量守恒定律【教学目标】一、知识与技能1．应用牛顿定律推导出适用于两球碰撞模型的动量守恒定律，能够理解动量守恒定律的物理过程。
2．理解动量守恒定律（内容、守恒条件），会分析计算同一直线上两个物体的动量守恒问题。
二、过程与方法1．在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力。
2．知道运用动量守恒定律解决问题，并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。
三、情感、态度与价值观培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题。
【教学重点】1．动量守恒定律。
2．运用动量守恒定律解题的一般步骤。
【教学难点】1．动量守恒的条件。
2．动量守恒定律的应用。
【教学过程】1 / 9一、复习提问、新课导入让学生回忆、提问：动量、冲量、动量定理的相关知识。
动量：p=mv冲量：I=Ft动量定理：Ft=mv-mv’二、新课教学（一）相互作用的两个物体的动量改变如图，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B，质量分别是m1和m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是v1和v2，v2＞v1。
当B追上A时发生碰撞。
碰撞后A、B的速度分别是v1′和v2′。
碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。
碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用Δt表示。
根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即：F1Δt＝m1v1′－m1v1物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即：F2Δt＝m2v2′－m2v2根据牛顿第三定律F1＝－F2，两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反，故有：m 1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m 1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v22 / 9这说明，两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系式对过程中的任意两时刻的状态都适用。
那么，碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样的呢？两物体各自既受到对方的作用力，同时又受到重力和桌面的支持力，重力和支持力是一对平衡力。
动量守恒定律[自我校对]①质量②速度③m v④v⑤动量的变化⑥p′－p＝I⑦p1＋p2＝p1′＋p2′⑧机械能守恒定律⑨有损失⑩损失最多动量定理及其应用1.冲量的计算(1)恒力的冲量：公式I＝Ft适用于计算恒力的冲量．(2)变力的冲量：①通常利用动量定理I＝Δp求解．②可用图象法计算．在F-t图象中阴影部分(如图)的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．2．动量定理Ft＝m v2－m v1的应用(1)它说明的是力对时间的累积效应．应用动量定理解题时，只考虑物体的初、末状态的动量，而不必考虑中间的运动过程．(2)应用动量定理求解的问题①求解曲线运动的动量变化量．②求变力的冲量问题及平均力问题．③求相互作用时间．④利用动量定理定性分析现象．【例1】一个铁球，从静止状态由10 m高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时0.4 s，该铁球的质量为336 g，求：(1)从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量为多少？(2)从进入泥潭到静止，泥潭对小球的冲量为多少？(3)泥潭对小球的平均作用力为多少？(保留两位小数，g取10 m/s2)解析：(1)小球自由下落10 m所用的时间是t1＝2hg＝2×1010s＝ 2 s，重力的冲量I G＝mgt1＝0.336×10× 2 N·s≈4.75 N·s，方向竖直向下．(2)设向下为正方向，对小球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程运用动量定理得mg(t1＋t2)－Ft2＝0泥潭的阻力F对小球的冲量Ft2＝mg(t1＋t2)＝0.336×10×(2＋0.4) N·s≈6.10 N·s，方向竖直向上．(3)由Ft2＝6.10 N·s得F＝15.25 N.答案：(1)4.75 N·s(2)6.10 N·s(3)15.25 N动量守恒定律应用中的临界问题解决相互作用物体系统的临界问题时，应处理好下面两个方面的问题：1.寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．2.挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系．3.常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等．(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零．(3)子弹打木块类的临界问题：子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和．【例2】如图所示，甲车质量m1＝m，在车上有质量为M＝2m的人，甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量m2＝2m的乙车正以v0的速度迎面滑来，已知h＝2v20g，为了使两车不可能发生碰撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳上乙车，试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件？不计地面和斜坡的摩擦，小车和人均可看作质点．解析：设甲车(包括人)滑下斜坡后速度为v1，由机械能守恒定律得12(m1＋M)v21＝(m1＋M)gh得：v1＝2gh＝2v0设人跳离甲车的水平速度(相对地面)为v，在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为v1′和v2′，则人跳离甲车时：(M＋m1)v1＝M v＋m1v1′即(2m＋m)v1＝2m v＋m v1′①人跳上乙车时：M v－m2v0＝(M＋m2)v2′即2m v－2m v0＝(2m＋2m)v2′②解得v1′＝6v0－2v ③v2′＝12v－12v0 ④两车不可能发生碰撞的临界条件是v1′＝±v2′当v1′＝v2′时，由③④解得v＝13 5v0当v1′＝－v2′时，由③④解得v＝11 3v0故v的取值范围为135v0≤v≤113v0.答案：135v0≤v≤113v0动量守恒和能量守恒的综合应用动量守恒定律，机械能守恒定律，能量守恒定律，功能关系等．2．解决该类问题的基本思路(1)认真审题，明确题目所述的物理情景，确定研究对象．(2)如果物体间涉及多过程，要把整个过程分解为几个小的过程．(3)对所选取的对象进行受力分析，判定系统是否符合动量守恒的条件．(4)对所选系统进行能量转化的分析，比如：系统是否满足机械能守恒，如果系统内有摩擦则机械能不守恒，有机械能转化为内能．(5)选取所需要的方程列式并求解．【例3】 如图所示，AOB 是光滑水平轨道，BC 是半径为R 的光滑的14固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B 点．质量为M 的小木块静止在O 点，一颗质量为m 的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C (木块和子弹均看成质点)．(1)求子弹射入木块前的速度．(2)若每当小木块返回到O 点或停止在O 点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？解析：(1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m v 0＝(m ＋M )v 1系统由O 到C 的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得： 12(m ＋M )v 21＝(m ＋M )gR 由以上两式解得：v 0＝m ＋M m 2gR .(2)由动量守恒定律可知，第2、4、6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1、3、5…颗子弹射入后，木块运动．当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m v 0＝(9m ＋M )v 9设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H ，由机械能守恒得： 12(9m ＋M )v 29＝(9m ＋M )gH 由以上各式可得：H ＝⎝⎛⎭⎪⎫M ＋m M ＋9m 2R .答案：(1)m ＋M m 2gR (2)⎝⎛⎭⎪⎫M ＋m M ＋9m 2R(1)两物体不发生相撞的临界条件是两物体的速度同向同速．(2)子弹进入木块的过程中因摩擦而损失的机械能转化为系统的内能．1．如图所示，方盒A 静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B ，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ.若滑块以速度v 开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为________，滑块相对于盒运动的路程为________．解析：由于水平面光滑，则滑块与盒碰撞时动量守恒，故有：m v ＝(M ＋m )v 1，且M ＝2m相对静止时的共同速度v 1＝m v M ＋m ＝v3由功能关系知：μmgs ＝12m v 2－12(M ＋m )v 21 解得滑块相对盒的路程s ＝v 23μg .答案：v 3 v 23μg2．两滑块a 、b 沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x 随时间t 变化的图像如图所示．求：(1)滑块a、b的质量之比；(2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比．解析：(1)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题给图像得v1＝－2 m/s ①v2＝1 m/s ②a、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题给图像得v＝23m/s ③由动量守恒定律得m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v ④联立①②③④式得m1∶m2＝1∶8. ⑤(2)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为ΔE＝12m1v21＋12m2v22－12(m1＋m2)v2 ⑥由图像可知，两滑块最后停止运动．由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为W＝12(m1＋m2)v2 ⑦联立⑥⑦式，并代入题给数据得W∶ΔE＝1∶2. ⑧答案：(1)1∶8(2)1∶23．如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h ＝0.3 m(h 小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m 1＝30 kg ，冰块的质量为m 2＝10 kg ，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g ＝10 m/s 2.(1)求斜面体的质量；(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？解析：(1)规定向右为速度正方向．冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v ，斜面体的质量为m 3.由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m 2v 20＝(m 2＋m 3)v① 12m 2v 220＝12(m 2＋m 3)v 2＋m 2gh②式中v 20＝－3 m/s 为冰块推出时的速度．联立①②式并代入题给数据得 m 3＝20 kg.③(2)设小孩推出冰块后的速度为v 1，由动量守恒定律有 m 1v 1＋m 2v 20＝0④代入数据得 v 1＝1 m/s⑤设冰块与斜面体分离后的速度分别为v 2和v 3，由动量守恒和机械能守恒定律有m 2v 20＝m 2v 2＋m 3v 3⑥ 12m 2v 220＝12m 2v 22＋12m 3v 23⑦联立③⑥⑦式并代入数据得 v 2＝1 m/s⑧由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩．答案：(1)20 kg (2)见解析4．某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M 的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S 的喷口持续以速度v 0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S )；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．解析：(1)设Δt时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV ①ΔV＝v0SΔt ②由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为ΔmΔt＝ρv0S. ③(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水，由能量守恒得1 2(Δm)v2＋(Δm)gh＝12(Δm)v20④在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp＝(Δm)v ⑤设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有FΔt＝Δp ⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F＝Mg ⑦联立③④⑤⑥⑦式得h＝v202g－M2g2ρ2v20S2. ⑧答案：(1)ρv0S(2)v202g－M2g2ρ2v20S2。
高中大单元整体教学设计案例单元教学课题高中物理选择性必修一第一章《动量守恒定律》学科物理年级高二单元动量守恒定律授课人Xxx单元内容本单元教学内容：本章共6节，大致可以划分为三个部分第一部分包括第1、2节，即“动量”“动量定理”，这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理，并能用其解释生产生活中的有关现象。
第二部分包括第3、4节，即“动量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”，这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程，并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象。
第三部分包括第5、6节，即“弹性碰撞和非弹性碰撞”“反冲现象火箭”，这部分内容介绍动量守恒定律的应用。
本单元内容的逻辑结构:本单元内容可开发的教学活动与资源:学校实验室活动，学生自主探究、小组活动、网络共享资源。
本单元教学重点：动量冲量概念，动量定理理解运用。
动量守恒定律的理解运用。
本单元教学难点:动量定理处理流体问题。
综合运用动量守恒处理碰撞、反冲、火箭发射等综合性问题。
2020新课标要求1. 1.1理解冲量和动量。
通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。
知道动量守恒定律的普适性。
1.1.2通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
1.1.3体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
单元学情高中物理必修课程中力学、电学的内容为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观奠定了重要的基础.“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提供帮助.动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据着非常重要的地位.等级一能用动量的视角描述物体运动状态的变化，知道动量的变化量的描述和表达。
等级二能根据动量定理解释运动中的缓冲现象，运用动量守恒定律处理碰撞、打击和爆炸中的运动问题。
初步构建大动力观念。
等级三能对常见的生活生产、体育交通中的动量问题进行分析推理，过程中提出质疑，养成科学思维的严谨性和科学探究意识。
（2019新教材）人教版高中物理选择性必修第一册：第一章《动量守恒定律》思维导图知识点及练习题动量守恒定律[自我校对]①质量②速度③m v④v⑤动量的变化⑥p′－p＝I⑦p1＋p2＝p1′＋p2′⑧机械能守恒定律⑨有损失⑩损失最多(1)恒力的冲量：公式I＝Ft适用于计算恒力的冲量．(2)变力的冲量：①通常利用动量定理I＝Δp求解．②可用图象法计算．在F-t图象中阴影部分(如图)的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．2．动量定理Ft＝m v2－m v1的应用(1)它说明的是力对时间的累积效应．应用动量定理解题时，只考虑物体的初、末状态的动量，而不必考虑中间的运动过程．(2)应用动量定理求解的问题①求解曲线运动的动量变化量．②求变力的冲量问题及平均力问题．③求相互作用时间．④利用动量定理定性分析现象．【例1】一个铁球，从静止状态由10 m高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时0.4 s，该铁球的质量为336 g，求：(1)从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量为多少？(2)从进入泥潭到静止，泥潭对小球的冲量为多少？(3)泥潭对小球的平均作用力为多少？(保留两位小数，g取10 m/s2)解析：(1)小球自由下落10 m所用的时间是t1＝2hg＝2×1010s＝ 2 s，重力的冲量I G＝mgt1＝0.336×10× 2 N·s≈4.75 N·s，方向竖直向下．(2)设向下为正方向，对小球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程运用动量定理得mg (t 1＋t 2)－Ft 2＝0泥潭的阻力F 对小球的冲量Ft 2＝mg (t 1＋t 2)＝0.336×10×(2＋0.4) N ·s ≈6.10 N ·s ，方向竖直向上．(3)由Ft 2＝6.10 N ·s 得F ＝15.25 N. 答案：(1)4.75 N ·s (2)6.10 N·s (3)15.25 N1.寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．2.挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系．3.常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等．(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零．(3)子弹打木块类的临界问题：子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和．【例2】如图所示，甲车质量m 1＝m ，在车上有质量为M ＝2m 的人，甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h 处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量m 2＝2m 的乙车正以v 0的速度迎面滑来，已知h ＝2v 20g ，为了使两车不可能发生碰撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳上乙车，试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件？不计地面和斜坡的摩擦，小车和人均可看作质点．解析：设甲车(包括人)滑下斜坡后速度为v1，由机械能守恒定律得12(m1＋M)v21＝(m1＋M)gh得：v1＝2gh＝2v0设人跳离甲车的水平速度(相对地面)为v，在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为v1′和v2′，则人跳离甲车时：(M＋m1)v1＝M v＋m1v1′即(2m＋m)v1＝2m v＋m v1′①人跳上乙车时：M v－m2v0＝(M＋m2)v2′即2m v－2m v0＝(2m＋2m)v2′②解得v1′＝6v0－2v ③v2′＝12v－12v0 ④两车不可能发生碰撞的临界条件是v1′＝±v2′当v1′＝v2′时，由③④解得v＝13 5v0当v1′＝－v2′时，由③④解得v＝11 3v0故v的取值范围为135v0≤v≤113v0.答案：135v0≤v≤113v0动量守恒定律，机械能守恒定律，能量守恒定律，功能关系等．2．解决该类问题的基本思路(1)认真审题，明确题目所述的物理情景，确定研究对象．(2)如果物体间涉及多过程，要把整个过程分解为几个小的过程．(3)对所选取的对象进行受力分析，判定系统是否符合动量守恒的条件．(4)对所选系统进行能量转化的分析，比如：系统是否满足机械能守恒，如果系统内有摩擦则机械能不守恒，有机械能转化为内能．(5)选取所需要的方程列式并求解．【例3】如图所示，AOB 是光滑水平轨道，BC 是半径为R 的光滑的14固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B 点．质量为M 的小木块静止在O 点，一颗质量为m 的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C (木块和子弹均看成质点)．(1)求子弹射入木块前的速度．(2)若每当小木块返回到O 点或停止在O 点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？解析：(1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m v 0＝(m ＋M )v 1 系统由O 到C 的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得：12(m ＋M )v 21＝(m ＋M )gR 由以上两式解得：v 0＝m ＋M m 2gR .(2)由动量守恒定律可知，第2、4、6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1、3、5…颗子弹射入后，木块运动．当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m v 0＝(9m ＋M )v 9设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H ，由机械能守恒得： 12(9m ＋M )v 29＝(9m ＋M )gH 由以上各式可得：H ＝?M ＋m M ＋9m 2R .答案：(1)m ＋M m 2gR (2)?M ＋mM ＋9m 2R(1)两物体不发生相撞的临界条件是两物体的速度同向同速．(2)子弹进入木块的过程中因摩擦而损失的机械能转化为系统的内能．1．如图所示，方盒A 静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B ，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ.若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为________，滑块相对于盒运动的路程为________．解析：由于水平面光滑，则滑块与盒碰撞时动量守恒，故有：m v ＝(M ＋m )v 1，且M ＝2m相对静止时的共同速度v 1＝m v M ＋m ＝v3由功能关系知：μmgs ＝12m v 2－12(M ＋m )v 21 解得滑块相对盒的路程s ＝v 23μg .答案：v 3 v 23μg2．两滑块a 、b 沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段．两者的位置x 随时间t 变化的图像如图所示．求：(1)滑块a、b的质量之比；(2)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比．解析：(1)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2.由题给图像得v1＝－2 m/s ①v2＝1 m/s ②a、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题给图像得v＝23m/s ③由动量守恒定律得m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v ④联立①②③④式得m1∶m2＝1∶8. ⑤(2)由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为ΔE＝12m1v21＋12m2v22－12(m1＋m2)v2 ⑥由图像可知，两滑块最后停止运动．由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为W＝12(m1＋m2)v2 ⑦联立⑥⑦式，并代入题给数据得W∶ΔE＝1∶2. ⑧答案：(1)1∶8(2)1∶23．如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3 m(h小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m1＝30 kg，冰块的质量为m2＝10 kg，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g ＝10 m/s2.(1)求斜面体的质量；(2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？解析：(1)规定向右为速度正方向．冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3.由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得m2v20＝(m2＋m3)v ①12m2v220＝12(m2＋m3)v2＋m2gh ②式中v20＝－3 m/s为冰块推出时的速度．联立①②式并代入题给数据得m3＝20 kg. ③(2)设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有m1v1＋m2v20＝0 ④代入数据得v1＝1 m/s ⑤设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3，由动量守恒和机械能守恒定律有m2v20＝m2v2＋m3v3 ⑥12m2v220＝12m2v22＋12m3v23⑦联立③⑥⑦式并代入数据得v2＝1 m/s ⑧由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩．答案：(1)20 kg(2)见解析4．某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S 的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．解析：(1)设Δt时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV，质量为Δm，则Δm＝ρΔV ①ΔV＝v0SΔt ②由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为ΔmΔt＝ρv0S. ③(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v.对于Δt时间内喷出的水，由能量守恒得1 2(Δm)v2＋(Δm)gh＝12(Δm)v20④在h高度处，Δt时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp＝(Δm)v ⑤设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有FΔt＝Δp ⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F＝Mg ⑦联立③④⑤⑥⑦式得h＝v202g－M2g2ρ2v20S2. ⑧答案：(1)ρv0S(2) v202g－M2g2ρ2v20S2。
