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) 粤教版选修3-5

第一节物体的碰撞第一节物体的碰撞第二节第二节(1)动量动量守恒定律动量动量守恒定律 目标定位目标定位1.探探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞撞和非弹性碰撞.2.理解动量、冲量的概念，知道动量的变化理解动量、冲量的概念，知道动量的变化量也是矢量量也是矢量.3.理解动量定理并能解释和解决实际问题理解动量定理并能解释和解决实际问题.4.理解理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别动量与动能、动量定理与动能定理的区别一、物体的碰撞一、物体的碰撞1碰撞碰撞碰碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的撞就是两个或两个以上的物体在相遇的 时间内产时间内产生非常大的相互作用的过程其最主要特点是：相互作生非常大的相互作用的过程其最主要特点是：相互作用用 ，作用力，作用力 和作用力峰值和作用力峰值 等等极短极短时间短时间短变化快变化快大大2碰撞的分类碰撞的分类(1)按按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线可分为：碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线可分为：正碰正碰(对心碰撞对心碰撞)：作用前后：作用前后 斜碰斜碰(非对心碰撞非对心碰撞)：作用前后：作用前后 (2)按碰撞过程中机械能是否损失分为：按碰撞过程中机械能是否损失分为：弹性碰撞：碰撞前后系统的动能弹性碰撞：碰撞前后系统的动能 ，Ek1Ek2Ek1Ek2.非弹性碰撞：碰撞前后系统的动能不再相等，非弹性碰撞：碰撞前后系统的动能不再相等，Ek1Ek2Ek1Ek2.沿同一条直线沿同一条直线不沿同一条直线不沿同一条直线相等相等二、动量及其改变二、动量及其改变1冲量冲量(1)定定义：物体受到的义：物体受到的 与与 的乘积的乘积(2)定义式：定义式：I .(3)单位：在国际单位制中，冲量的单位是单位：在国际单位制中，冲量的单位是 ，符号，符号为为 .力力力的作用时间力的作用时间Ft牛顿牛顿秒秒Ns2动量动量(1)定定义：运动物体的义：运动物体的 和它的和它的 的乘积的乘积(2)定义式：定义式：p .(3)单位：在国际单位制中，动量的单位是单位：在国际单位制中，动量的单位是 ，符号为符号为 .(4)方向：动量是矢量，其方向与速度方向相同方向：动量是矢量，其方向与速度方向相同质量质量速度速度mv千克米每秒千克米每秒kgms13动量的变化量动量的变化量物物体在某段时间内体在某段时间内 与与 的矢量差的矢量差(也是矢量也是矢量)，p (矢量式矢量式)4动量定理动量定理(1)内内容：物体所受容：物体所受 的冲量，等于物体的冲量，等于物体 (2)公式：公式：Ftmvtmv0.末动量末动量初动量初动量pp0合力合力动量的改变量动量的改变量预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题问题1问题问题2问题问题3一、弹性碰撞和非弹性碰撞一、弹性碰撞和非弹性碰撞1碰碰撞中能量的特点：碰撞过程中，一般伴随机械能的损撞中能量的特点：碰撞过程中，一般伴随机械能的损失，即：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，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该碰撞称为完全非弹性碰撞，碰撞过程能量损失最多【例【例1】一一个质量为个质量为2 kg的小球的小球A以以v03 m/s的速度与一个的速度与一个静止的、质量为静止的、质量为1 kg的小球的小球B正碰，试根据以下数据，分正碰，试根据以下数据，分析碰撞性质：析碰撞性质：(1)碰后小球碰后小球A、B的速度均为的速度均为2 m/s；(2)碰后小球碰后小球A的速度为的速度为1 m/s，小球，小球B的速度为的速度为4 m/s.答案答案(1)非非弹性碰撞弹性碰撞(2)弹性碰撞弹性碰撞针对训练针对训练1现现有甲、乙两滑块，质量分别为有甲、乙两滑块，质量分别为3m和和m，以相，以相同的速率同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞已知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，且速度大小为碰撞后甲滑块静止不动，乙滑块反向运动，且速度大小为2v.那么这次碰撞是那么这次碰撞是()A弹性碰撞弹性碰撞 B非弹性碰撞非弹性碰撞C完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞 D条件不足，无法确定条件不足，无法确定答案答案A3动量的变化量动量的变化量(p)ppp0(1)若若p、p0在同一条直线上，先规定正方向，再用正、负在同一条直线上，先规定正方向，再用正、负号表示号表示p、p0的方向，则可用的方向，则可用ppp0mvtmv0进行进行代数运算代数运算(2)动量变化量的方向：与速度变化的方向相同动量变化量的方向：与速度变化的方向相同【例【例2】羽羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀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毛球的速度可达到342 km/h，假设球飞来的速度为，假设球飞来的速度为90 km/h，运动员将球以运动员将球以 342 km/h的速度反向击回设羽毛球的质量的速度反向击回设羽毛球的质量为为5 g，试求：，试求：(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；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？在运动员的这次扣杀中，羽毛球的动能变化量是多少？答案答案(1)0.6 kgm/s，方方向与球飞来的方向相反向与球飞来的方向相反(2)21 J借题发挥关于动量变化量的计算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，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定则三、对动量定理的理解和应用三、对动量定理的理解和应用1动量定理的理解动量定理的理解(1)动动量定理的表达式量定理的表达式Ftmvtmv0是矢量式，等号包含是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义了大小相等、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)公式中的公式中的F是物体所受的合外力，若合外力是变力，是物体所受的合外力，若合外力是变力，则则F应是合外力在作用时间内的平均值应是合外力在作用时间内的平均值2动量定理的应用动量定理的应用(1)定定性分析有关现象：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；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：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选定正方向，根据动量定理列方程求解【例【例3】在在水平力水平力F30 N的作用下，质量的作用下，质量m5 kg的物体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因数0.2，若，若F作用作用6 s后撤去，撤去后撤去，撤去F后物体还能向前后物体还能向前运动多长时间才停止？运动多长时间才停止？(g取取10 m/s2)答案答案12 s针对训练针对训练2质质量为量为0.5 kg的弹性小球，从的弹性小球，从1.25 m高处自由下高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m，g取取10 m/s2.(1)若地板对小球的平均冲力大小为若地板对小球的平均冲力大小为100 N，求小球与地板，求小球与地板的碰撞时间；的碰撞时间；(2)若小球与地板碰撞无机械能损失，碰撞时间为若小球与地板碰撞无机械能损失，碰撞时间为0.1 s，求，求小球对地板的平均冲力小球对地板的平均冲力答案答案(1)0.047 s(2)55 N，方方向竖直向下向竖直向下 (2)由于小球与地板碰撞无机械能损失由于小球与地板碰撞无机械能损失故碰撞后球的速度：故碰撞后球的速度：v25 m/s，方向竖直向上，方向竖直向上由动量定理得由动量定理得(Fmg)tmv2(mv1)解得解得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，方向竖直向下竖直向下.