,高中物理·選修3-5·粵教版,第一章 碰撞與動(dòng)量守恒 第一節(jié) 物體的碰撞 第二節(jié) 動(dòng)量 動(dòng)量守恒定律（1）,目標(biāo)定位 1.探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn)，知道彈性碰撞 和非彈性碰撞.2.理解動(dòng)量、沖量的概念，知道動(dòng)量的變化量 也是矢量.3.理解動(dòng)量定理的確切含義，會(huì)用其來(lái)解釋和計(jì)算 碰撞、緩沖等現(xiàn)象,一、碰撞及其分類(lèi) 1碰撞：碰撞就是兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體在相遇的_時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用的過(guò)程其最主要特點(diǎn)是：相互作用_，作用力_和作用力峰值_等 2碰撞的分類(lèi) (1)按碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向是否沿同一條直線可分為： 正碰(對(duì)心碰撞)：碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向_ _ 斜碰(非對(duì)心碰撞)：碰撞前后，物體的運(yùn)動(dòng)方向 _,極短,時(shí)間短,變化快,大,沿同一條,不在同一直線上,直線,(2)按碰撞過(guò)程中機(jī)械能是否損失分為： 彈性碰撞：碰撞過(guò)程中機(jī)械能_，即碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)能_，Ek1Ek2Ek1Ek2. 非彈性碰撞：碰撞過(guò)程中機(jī)械能_，碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)能_碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)能，Ek1Ek2Ek1Ek2. 二、動(dòng)量及其改變 1沖量 (1)定義：物體受到的_與_的乘積 (2)定義式：I_ (3)單位：在國(guó)際單位制中，沖量的單位是_， 符號(hào)為_(kāi),守恒,相等,不守恒,小于,力,力的作用時(shí)間,Ft,牛頓·秒,N·S,2動(dòng)量 (1)定義：運(yùn)動(dòng)物體的_和它的_的乘積 (2)定義式：p_ (3)單位：在國(guó)際單位制中，動(dòng)量的單位是_，符號(hào)為_(kāi) (4)方向：動(dòng)量是矢量，其方向與物體的速度方向相同,質(zhì)量,速度,mv,千克米每秒,kg·ms1,3動(dòng)量的變化量 物體在某段時(shí)間內(nèi)_與_的矢量差(也是矢量)，p_(矢量式) 4動(dòng)量定理 (1)內(nèi)容：物體所受_的沖量，等于物體的_ (2)公式：Ftmvmv.,末動(dòng)量,初動(dòng)量,pp,合外力,動(dòng)量的改變量,一、彈性碰撞和非彈性碰撞 1碰撞中能量特點(diǎn)：碰撞過(guò)程中，一般伴隨機(jī)械能的損失，即：Ek1Ek2Ek1Ek2. 2彈性碰撞：兩個(gè)物體碰撞后形變能夠完全恢復(fù)，碰撞后沒(méi)有動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，則碰撞前后兩物體構(gòu)成的系統(tǒng)的動(dòng)能_這種碰撞也稱為完全彈性碰撞 3非彈性碰撞：兩個(gè)物體碰撞后形變不能完全恢復(fù)，該過(guò)程有動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，總動(dòng)能_非彈性碰撞的特例：兩物體碰撞后粘在一起以共同的速度運(yùn)動(dòng)， 該碰撞稱為完全非彈性碰撞，碰撞過(guò)程能量損失最多,相等,減少,【例1】 一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球A以v03 m/s的速度與一個(gè)靜止的、質(zhì)量為1 kg的小球B正碰，試根據(jù)以下數(shù)據(jù)，分析碰撞性質(zhì)： (1)碰后小球A、B的速度均為2 m/s； (2)碰后小球A的速度為1 m/s，小球B的速度為4 m/s. 答案 (1)非彈性碰撞 (2)彈性碰撞,針對(duì)訓(xùn)練1 (單選)現(xiàn)有甲、乙兩滑塊，質(zhì)量分別為3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了碰撞已知碰撞后甲滑塊靜止不動(dòng)，乙滑塊反向運(yùn)動(dòng)，且速度大小為2v.那么這次碰撞是 ( ) A彈性碰撞 B非彈性碰撞 C完全非彈性碰撞 D條件不足，無(wú)法確定 答案 A,二、對(duì)動(dòng)量和動(dòng)量變化量?jī)蓚€(gè)物理量的理解 1動(dòng)量的定義式：pmv，動(dòng)量是矢量，方向與速度v的方向相同 2動(dòng)量是狀態(tài)量，進(jìn)行運(yùn)算時(shí)必須明確是哪個(gè)物體在哪一狀態(tài)(時(shí)刻)的動(dòng)量,4動(dòng)量的變化(p) ppp (1)若p、p不在一條直線上，要用平行四邊形定則求矢量差 (2)若p、p在一條直線上，先規(guī)定正方向，再用正、負(fù)號(hào)表示p、p的方向，則可用pppmvmv進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算 (3)動(dòng)量變化的方向：與速度變化的方向相同,【例2】 羽毛球是速度較快的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)之一，運(yùn)動(dòng)員扣殺羽毛球的速度可達(dá)到342 km/h，假設(shè)球飛來(lái)的速度為90 km/h，運(yùn)動(dòng)員將球以 342 km/h的速度反向擊回設(shè)羽毛球的質(zhì)量為5 g，試求： (1)運(yùn)動(dòng)員擊球過(guò)程中羽毛球的動(dòng)量變化量； (2)在運(yùn)動(dòng)員的這次扣殺中，羽毛球的速度變化、動(dòng)能變化各是多少？ 答案 (1)0.600 kg·m/s，方向與球飛來(lái)的方向相反 (2)120 m/s，方向與初速度方向相反 21 J,借題發(fā)揮 關(guān)于動(dòng)量變化量的求解 1若初、末動(dòng)量在同一直線上，則在選定正方向的前提下，可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算 2若初、末動(dòng)量不在同一直線上，運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循平行四邊形定則,針對(duì)訓(xùn)練2 (單選)質(zhì)量為0.5 kg的物體，運(yùn)動(dòng)速度為3 m/s，它在一個(gè)變力作用下速率變?yōu)? m/s，方向和原來(lái)方向相反，則這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量為 ( ) A5 kg·m/s，方向與原運(yùn)動(dòng)方向相反 B5 kg·m/s，方向與原運(yùn)動(dòng)方向相同 C2 kg·m/s，方向與原運(yùn)動(dòng)方向相反 D2 kg·m/s，方向與原運(yùn)動(dòng)方向相同 答案 A 解析 以原來(lái)的方向?yàn)檎较?，由定義式pmvmv得p(7×0.53×0.5)kg·m/s5 kg·m/s，負(fù)號(hào)表示p的方向與原運(yùn)動(dòng)方向相反,三、對(duì)動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用 1動(dòng)量定理的理解 (1)動(dòng)量定理的表達(dá)式mvmvF·t是矢量式，等號(hào)包含了大小相等、方向相同兩方面的含義 (2)動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因 (3)公式中的F是物體所受的合外力，若合外力是變力，則F應(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值,2動(dòng)量定理的應(yīng)用 (1)定性分析有關(guān)現(xiàn)象： 物體的動(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間越短，力就越大；力的作用時(shí)間越長(zhǎng)，力就越小 作用力一定時(shí)，力的作用時(shí)間越長(zhǎng)，動(dòng)量變化量越大；力的作用時(shí)間越短，動(dòng)量變化量越小 (2)應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟： 選定研究對(duì)象，明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程 進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)的初、末狀態(tài)分析 選定正方向，根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解,【例3】 在水平力F30 N的作用下，質(zhì)量m5 kg的物體由靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物體還能向前運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間才停止？(g取10 m/s2) 答案 12 s 解析 法一 用動(dòng)量定理解，分段 處理選物體為研究對(duì)象，對(duì)于撤 去F前物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，受 力情況如圖甲所示，始態(tài)速度為零， 終態(tài)速度為v.取水平力F的方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量定理有(Fmg)t1mv0，,法二 用動(dòng)量定理解，研究全過(guò)程 選物體作為研究對(duì)象，研究整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程的始、終狀態(tài)的物體速度都等于零 取水平力F的方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量定理得,借題發(fā)揮 應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟 (1)選定研究對(duì)象，明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程 (2)進(jìn)行受力分析，確定初、末狀態(tài) (3)選定正方向，根據(jù)動(dòng)量定理列出對(duì)應(yīng)的方程分析求解,針對(duì)訓(xùn)練3 質(zhì)量m70 kg的撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員從h5.0 m高處落到海綿墊上，經(jīng)t11 s后停止，則該運(yùn)動(dòng)員身體受到的平均沖力約為多少？如果是落到普通沙坑中，經(jīng)t20.1 s停下，則沙坑對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均沖力約為多少？(g取10 m/s2) 答案 1 400 N 7 700 N 解析 以全過(guò)程為研究對(duì)象，初、末動(dòng)量的數(shù)值都是0，所以運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化量為零，根據(jù)動(dòng)量定理，合力的沖量為零，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，物體下落到地面上所需要的時(shí)間是,