《高中物理第一章碰撞与动量守恒1.1物体的碰撞1.2动量动量守恒定律(1)教学案粤教选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第一章碰撞与动量守恒1.1物体的碰撞1.2动量动量守恒定律(1)教学案粤教选修3-5（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节物体的碰撞第二节(1)动量动量守恒定律目标定位1.探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞.2.理解动量、冲量的概念，知道动量的变化量也是矢量.3.理解动量定理并能解释和解决实际问题.4.理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别一、物体的碰撞1碰撞碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程其最主要特点是：相互作用时间短，作用力变化快和作用力峰值大等2碰撞的分类(1)按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线可分为：正碰(对心碰撞)：作用前后沿同一条直线斜碰(非对心碰撞)：作用前后不沿同一条直线(2)按碰撞过程中机械能是否损失分为：弹性碰撞：碰撞前
2、后系统的动能相等，Ek1Ek2Ek1Ek2.非弹性碰撞：碰撞前后系统的动能不再相等，Ek1Ek2Ek1Ek2.二、动量及其改变1冲量(1)定义：物体受到的力与力的作用时间的乘积(2)定义式：IFt.(3)单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛顿秒，符号为Ns.2动量(1)定义：运动物体的质量和它的速度的乘积(2)定义式：pmv.(3)单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号为kgms1.(4)方向：动量是矢量，其方向与速度方向相同3动量的变化量物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量)，ppp0(矢量式)4动量定理(1)内容：物体所受合力的冲量，等于物体动量的改变量(2)公式：
3、Ftmvtmv0.预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、弹性碰撞和非弹性碰撞1碰撞中能量的特点：碰撞过程中，一般伴随机械能的损失，即：Ek1Ek2Ek10Ek20.2弹性碰撞：两个物体碰撞后形变能够完全恢复，碰撞后没有动能转化为其他形式的能，即碰撞前后两物体构成的系统的动能相等3非弹性碰撞：两个物体碰撞后形变不能完全恢复，该过程有动能转化为其他形式的能，总动能减少非弹性碰撞的特例：两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动，该碰撞称为完全非弹性碰撞，碰撞过程能量损失最多【例1】一个质量为2 kg的小球A以v03 m/s的速度与一个静止的、质量为1 kg的小球B正碰，试根
4、据以下数据，分析碰撞性质：(1)碰后小球A、B的速度均为2 m/s；(2)碰后小球A的速度为1 m/s，小球B的速度为4 m/s.答案(1)非弹性碰撞(2)弹性碰撞解析碰前系统的动能Ek0mAv9 J.(1)当碰后小球A、B速度均为2 m/s时，碰后系统的动能EkmAvmBv(222122)J6 JEk0，故该碰撞为非弹性碰撞(2)当碰后vA1 m/s，vB4 m/s时，碰后系统的动能EkmAvA2mBvB2(212142)J9 JEk0，故该碰撞为弹性碰撞针对训练1现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞已知碰撞后甲滑块静止不动，乙滑块反向运动，
5、且速度大小为2v.那么这次碰撞是()A弹性碰撞 B非弹性碰撞C完全非弹性碰撞 D条件不足，无法确定答案A解析碰前总动能：Ek3mv2mv22mv2碰后总动能：Ekmv22mv2，EkEk，所以A对二、对动量和动量变化量的理解1动量：pmv，动量是矢量，方向与速度v的方向相同2动量和动能的区别动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，动量pmv是矢量，而动能Ekmv2是标量当速度发生变化时，物体的动量一定发生变化，而动能不一定发生变化3动量的变化量(p)ppp0(1)若p、p0在同一条直线上，先规定正方向，再用正、负号表示p、p0的方向，则可用ppp0mvtmv0进行代数运算(2)动量变化量的方向
6、：与速度变化的方向相同【例2】羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h，假设球飞来的速度为90 km/h，运动员将球以 342 km/h的速度反向击回设羽毛球的质量为5 g，试求：(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)在运动员的这次扣杀中，羽毛球的动能变化量是多少？答案(1)0.6 kgm/s，方向与球飞来的方向相反(2)21 J解析(1)以球飞来的方向为正方向，则羽毛球的初速度v1 m/s25 m/s末速度v2 m/s95 m/sp1mv1510325 kgm/s0.125 kgm/sp2mv2510395 kgm/s0.475 kgm/s所以动
7、量的变化量pp2p10.475 kgm/s0.125 kgm/s0.6 kgm/s.即羽毛球的动量变化量大小为0.6 kgm/s，方向与球飞来的方向相反(2)羽毛球的初动能：Ekmv1.56 J，羽毛球的末动能：Ekmv22.56 J.所以EkEkEk21 J.借题发挥关于动量变化量的计算(1)若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算(2)若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形定则三、对动量定理的理解和应用1动量定理的理解(1)动量定理的表达式Ftmvtmv0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
8、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2动量定理的应用(1)定性分析有关现象：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：选定研究对象，明确运动过程进行受力分析和运动的初、末状态分析选定正方向，根据动量定理列方程求解【例3】在水平力F30 N的作用下，质量m5 kg的物体由静止开始沿水平面运动已知物体与水平面间的动摩擦因数0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？
9、(g取10 m/s2)答案12 s解析法一用动量定理解，分段处理选物体为研究对象，对于撤去F前物体做匀加速运动的过程，受力情况如图甲所示，始态速度为零，终态速度为v.取水平力F的方向为正方向，根据动量定理有(Fmg)t1mv0，对于撤去F后，物体做匀减速运动的过程，受力情况如图乙所示，始态速度为v，终态速度为零根据动量定理有mgt20mv.以上两式联立解得t2t16 s12 s.法二用动量定理解，研究全过程选物体作为研究对象，研究整个运动过程，这个过程的始、终状态的物体速度都等于零取水平力F的方向为正方向，根据动量定理得(Fmg)t1(mg)t20解得t2t16 s12 s.针对训练2质量为0
10、.5 kg的弹性小球，从1.25 m高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m，g取10 m/s2.(1)若地板对小球的平均冲力大小为100 N，求小球与地板的碰撞时间；(2)若小球与地板碰撞无机械能损失，碰撞时间为0.1 s，求小球对地板的平均冲力答案(1)0.047 s(2)55 N，方向竖直向下解析(1)碰撞前的速度：v15 m/s方向竖直向下碰撞后的速度：v24 m/s方向竖直向上取竖直向上为正方向，碰撞过程由动量定理得：(Fmg)tmv2(mv1)解得t0.047 s(2)由于小球与地板碰撞无机械能损失故碰撞后球的速度：v25 m/s，方向竖直向上由动量定理得(Fmg)tmv2(
11、mv1)解得F55 N由牛顿第三定律得小球对地板的平均冲力大小为55 N，方向竖直向下.对弹性碰撞和非弹性碰撞的理解1质量为1 kg的A球以3 m/s的速度与质量为2 kg静止的B球发生碰撞，碰后两球均以1 m/s的速度一起运动则两球的碰撞属于_类型的碰撞，碰撞过程中损失了_J动能答案完全非弹性3解析由于两球碰后速度相同，没有分离，因此两球的碰撞属于完全非弹性碰撞，在碰撞过程中损失的动能为EkmAv(mAmB)v(132312) J3 J.对动量和动量变化量的理解2关于动量，下列说法正确的是()A速度大的物体，它的动量一定也大B动量大的物体，它的速度一定也大C只要物体运动的速度大小不变，物体的
12、动量也保持不变D质量一定的物体，动量变化越大，该物体的速度变化一定越大答案D解析动量由质量和速度共同决定，只有质量和速度的乘积大，动量才大，A、B均错误；动量是矢量，速度方向变化，动量也发生变化，选项C错误；由pmv，知D正确动量定理的理解和应用3(多选)一个小钢球竖直下落，落地时动量大小为0.5 kgm/s，与地面碰撞后又以等大的动量被反弹下列说法中正确的是()A引起小钢球动量变化的是地面给小钢球的弹力的冲量B引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力与其自身重力的合力的冲量C若选向上为正方向，则小钢球受到的合冲量是1 NsD若选向上为正方向，则小钢球的动量变化是1 kgm/s答案BD4质量为6
13、0 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来已知弹性安全带的缓冲时间是1.5 s，安全带自然长度为5 m，g取10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为()A500 N B1 100 NC600 N D1 000 N答案D解析建筑工人下落5 m时速度为v，则v m/s10 m/s.设安全带所受平均冲力为F，则由动量定理得：(mgF)tmv所以Fmg6010 N N1 000 N.(时间：60分钟)题组一对碰撞的理解1在光滑的水平面上，动能为E0的钢球1与静止钢球2发生碰撞，碰后球1反向运动，其动能大小为E1，球2的动能大小为E2，则必有()AE1E0 BE1E0CE
14、2E0 DE2E0答案A解析根据碰撞前后动能关系得E1E2E0，必有E1E0，E2E0.故只有A项对2. (多选)如图1所示，A、B两个小球发生碰撞，在满足下列条件时能够发生正碰的是()图1A小球A静止，另一个小球B经过A球时刚好能擦到A球的边缘B小球A静止，另一个小球B沿着A、B两球球心连线去碰A球C相碰时，相互作用力的方向沿着球心连线时D相碰时，相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向在同一条直线上答案BD解析根据牛顿运动定律，如果力的方向与速度方向在同一条直线上，这个力只改变速度的大小，不能改变速度的方向；如果力的方向与速度的方向不在同一直线上，则速度的方向一定发生变化，所以B、D项正确；A项不能发生一维碰撞；在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线，因此满足C项条件不一定能发生一维碰撞3如图2甲所示，
