教科版高中物理选修（3-5）第一章 第1.2节《碰撞 动量》ppt课件

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1、第1节碰撞第2节动量 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第2节 课前自主学案 课标定位 1 知道什么是碰撞 能够根据碰撞后动能的变化判断碰撞的类别 2 理解动量的概念 知道动量是矢量 3 知道什么是系统 会计算系统的动量 4 掌握动量守恒定律 理解动量守恒的条件 课标定位 课前自主学案 一 碰撞现象做相对运动的两个 或几个 物体相遇而发生相互 在很短的时间内 它们的 会发生显著变化 这一过程叫做碰撞 作用 运动状态 二 碰撞的分类1 弹性碰撞发生碰撞的两滑块在碰撞前后的总动能 这种碰撞称为弹性碰撞 2 非弹性碰撞发生碰撞的两滑块在碰撞过程中有一部分 转化为其他形式的能量 这种碰撞称为非

2、弹性碰撞 不变 动能 3 完全非弹性碰撞在非弹性碰撞中 如果两物体碰后粘在一起 以相同的 运动 这种碰撞称为完全非弹性碰撞 三 动量的概念1 定义 物体的质量和速度的 2 表达式 单位 表达式为p 单位为 3 方向 动量的方向就是物体的速度方向 速度 乘积 mv kg m s 四 动量守恒定律1 系统 相互作用的两个或多个物体组成的一个整体叫做系统 系统内各个物体的动量相加后的总动量称为系统的动量 2 动量守恒定律 1 内容 如果一个系统 或 无论这一系统的内部进行了何种形式的碰撞 这个系统的总动量保持不变 2 表达式 3 条件 系统 或 不受外力 所受合外力为零 m1v1 m2v2 m1v1

3、 m2v2 不受外力 所受合外力为零 五 动量守恒定律的普遍意义1 动量守恒定律不仅适用于宏观 低速领域 也适用于微观 高速领域 2 动量守恒定律是自然界中最普遍 最基本的定律之一 思考感悟冰壶是一项技巧运动 也是一项传统运动 一记漂亮的投壶极其赏心悦目 一场精彩的冰壶比赛 能给人带来美的享受 冰壶间的碰撞遵循什么规律呢 提示 冰壶间的碰撞遵循动量守恒定律 核心要点突破 一 如何理解动量的概念1 动量的 三性 1 动量的瞬时性 动量是状态量 求动量时要明确是哪一物体在哪一状态 时刻 的动量 p mv中的速度v是瞬时速度 2 动量的矢量性 动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同 有关动量的运算 如

4、果物体在一条直线上运动 则选定一个正方向后 动量的矢量运算就可以转化为代数运算了 3 动量的相对性 指物体的动量与参考系的选择有关 选不同的参考系时 同一物体的动量可能不同 通常在不说明参考系的情况下 物体的动量是指物体相对地面的动量 2 动量 速度与动能的区别与联系 1 动量与速度的区别与联系 区别 速度描述物体运动的快慢和方向 动量在描述物体运动量方面更进一步 更能体现运动物体的作用效果 联系 动量和速度都是描述物体运动状态的物理量 都是矢量 动量的方向与速度方向相同 它们之间的关系式为 p mv 2 动量与动能的区别与联系 区别 动量是矢量 动能是标量 动能从能量的角度描述物体的状态 动

5、量从运动物体的作用效果方面描述物体的状态 特别提醒 当某一物体速度变化时 物体的动量一定随之变化 物体的动能可能随之变化 当某一物体只是速度方向变化时 物体的动量随之变化 物体的动能不变 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 对于一个质量不变的物体 下列说法正确的是 A 物体的动量发生变化 其动能一定变化B 物体的动量发生变化 其动能不一定变化C 物体的动能不变 其动量不变D 物体的动能变化 其动量不一定变化 解析 选B 动量p mv 是矢量 速度v的大小或方向发生变化 动量就变化 而动能只在速率改变时才发生变化 故选项B正确 A C D均错 二 正确理解动量守恒定律1 动量守恒定律与机械能守恒定

6、律的比较 1 守恒条件不同动量守恒定律的守恒条件是系统不受外力或所受外力的和为零 机械能守恒定律的守恒条件是系统仅有重力做功和 弹簧 弹力做功 可见前者指力 后者指功 两者条件不同 2 守恒时对内力的要求不同动量守恒定律中 对内力无要求 包括内力是摩擦力 也不影响其动量守恒 机械能守恒定律中 内力不应是滑动摩擦力 滑动摩擦力做功时 会使机械能转化为内能 造成机械能损失 因此谈不上机械能守恒 2 在应用动量守恒定律时应注意的问题 1 动量守恒定律是有条件的 应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件 具备下列条件之一 就可以应用动量守恒定律 系统不受外力 系统所受外力之和为零 系统在某一方向上不受

7、外力或所受外力之和为零 系统内力远大于外力或者某一方向上内力远大于外力 2 在应用中还应注意下列几点 矢量性 公式中v1 v2 v1 和v2 都是矢量 只有它们在同一直线上时 并先选定正方向 确定各速度的正 负 表示方向 后 才能用代数方程运算 这点要特别注意 同时性 动量守恒定律方程两边的动量分别是系统在初 末态的总动量 初态动量中的速度值必须是相互作用前同一时刻的瞬时速度 末态动量中的速度值都必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度 相对性 动量中的速度有相对性 在应用动量守恒定律列方程时 应注意各物体的速度值必须是相对同一惯性参考系的速度 即把相对不同参考系的速度变换成相对同一参考系的速度 一

8、般以地面为参考系 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 下列情形中 满足动量守恒条件的是 A 铁锤打击放在铁砧上的铁块 打击过程中 铁锤和铁块的总动量B 子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中 子弹和木块的总动量C 子弹水平穿过墙壁的过程中 子弹和墙壁的总动量D 棒击垒球的过程中 棒和垒球的总动量答案 B 课堂互动讲练 关于动量的概念 下列说法正确的是 A 动量大的物体惯性一定大B 动量大的物体运动一定快C 动量相同的物体运动方向一定相同D 动量相同的物体速度小的惯性大 精讲精析 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的 动量大的物体质量不一定大 惯性也不一定大 A错 同样 动量大的物体速度也不一

9、定大 B也错 动量相同指动量的大小和方向均相同 而动量的方向就是物体运动的方向 故动量相同的物体运动方向一定相同 C对 动量相同的物体 速度小的质量大 惯性大 D也对 答案 CD 变式训练1下列关于动量的说法中 正确的是 A 速度大的物体 它的动量一定大B 动量大的物体 它的速度不一定大C 只要物体速度大小不变 则物体的动量也保持不变D 竖直上抛的物体 不计空气阻力 经过空中同一位置时动量一定相同 解析 选B 动量的大小由质量和速度的乘积决定 所以速度大 动量不一定大 A选项错误 B选项正确 物体速度的大小不变 但速度的方向有可能变化 动量是矢量 其方向与速度方向相同 也有可能发生变化 所以物

10、体的动量有可能变化 C选项错误 物体经过空中同一位置时 速度方向可能向上 也可能向下 即速度不一定相同 所以动量不一定相同 如图1 1 1所示 A B两物体的质量mA mB 中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧 放在平板小车C上后 A B C均处于静止状态 若地面光滑 则在细绳被剪断后 A B从C上未滑离之前 A B沿相反方向滑动过程中 图1 1 1 A 若A B与C之间的摩擦力大小相同 则A B组成的系统动量守恒 A B C组成的系统动量也守恒B 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的系统动量不守恒 A B C组成的系统动量也不守恒C 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B

11、组成的系统动量不守恒 但A B C组成的系统动量守恒D 以上说法均不对 思路点拨 明确研究对象 区分内力与外力 判断系统外力是否满足守恒条件 精讲精析 当A B两物体组成一个系统时 弹簧的弹力为内力 而A B与C之间的摩擦力为外力 当A B与C之间的摩擦力等大反向时 A B组成的系统所受外力之和为零 动量守恒 当A B与C之间的摩擦力大小不相等时 A B组成的系统所受外力之和不为零 动量不守恒 而对于A B C组成的系统 由于弹簧的弹力 A B与C之间的摩擦力均为内力 故不论A B与C之间的摩擦力的大小是否相等 A B C组成的系统所受外力之和均为零 故系统的动量守恒 答案 AC 方法总结 分

12、析动量守恒 既要着眼于系统 又要注意所研究的过程 同一系统的不同过程中情况不同 同一过程在不同系统中情况也可能不同 变式训练2把一支枪水平固定在小车上 小车放在光滑的水平地面上 枪发射出子弹时 关于枪 子弹和小车的下列说法中正确的是 A 枪和子弹组成的系统动量守恒B 枪和小车组成的系统动量守恒C 若忽略不计子弹和枪筒间的摩擦 枪 小车和子弹组成的系统动量才近似守恒D 枪 子弹和小车组成的系统动量守恒 解析 选D 枪发射子弹的过程中 它们的相互作用力是火药的爆炸力和射出子弹时子弹与枪筒的摩擦力 枪和小车一起在水平地面上做变速运动 枪和小车之间也有相互作用力 如果选取枪和子弹为系统 则小车给枪的力

13、为外力 故A错误 如果选取枪和小车为系统 则子弹给枪的力为外力 B错误 如果以小车 枪和子弹组成的系统为研究对象 则子弹和枪筒之间的摩擦力不是外力 故不存在忽略的问题 C错误 子弹 枪和小车组成的系统水平方向上不受外力 故整体动量守恒 D正确 如图1 1 2所示 水平桌面上放着一个半径为R的光滑环形轨道 在轨道内放入两个质量分别是M和m的小球 均可看做质点 两球间夹着少许炸药 开始时两球接触 点燃炸药爆炸后两球沿轨道反向运动一段时间后相遇 到它们相遇时 M转过的角度 是多少 图1 1 2 思路点拨 在炸药爆炸瞬间 两球作为一个系统的总动量守恒 以后两小球在轨道外壁弹力作用下在水平轨道内做匀速圆

14、周运动 经过一段时间相遇 自主解答 设炸药爆炸后 M的速度为v1 m的速度为v2 两球的运动方向相反 由动量守恒定律有Mv1 mv2 0 即Mv1 mv2 以后两球各自沿圆轨道做圆周运动 由于两球都只受外壁压力 方向指向环中心 作用 因此两球都做匀速圆周运动 设经过时间t两球再次相遇 则由运动学公式有v1t v2t 2 R 方法总结 1 应用动量守恒定律解题只需抓住始末状态 无需考虑过程细节 2 应用动量守恒定律的关键是正确地选择系统和过程 并判断是否满足动量守恒的条件 变式训练3图1 1 3如图1 1 3所示 质量为m2 1kg的滑块静止于光滑的水平面上 一小球m1 50g 以1000m s的速率碰到滑块后又以800m s速率被弹回 滑块获得的速度为多少 解析 对小球和滑块组成的系统 在水平方向上不受外力 竖直方向上受合力为零 系统动量守恒 以小球初速度方向为正方向 则有 v1 1000m s v1 800m s v2 0又m1 50g 5 0 10 2kg m2 1kg由动量守恒定律有 m1v1 0 m1v1 m2v2 代入数据解得 v2 90m s 方向与小球初速度方向一致 答案 90m s方向与初速度方向相同