物理：第1章第二節(jié)《動量　動量守恒定律》課件（粵教版選修3-5）

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歡迎進入物理課堂 第二節(jié)動量動量守恒定律 課前自主學(xué)案 核心要點突破 課標(biāo)定位 課堂互動講練 第二節(jié) 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解沖量的概念 知道沖量是矢量 2 理解動量的概念 知道動量是矢量 3 知道動量的改變量是矢量 會正確計算一維動量的改變量 4 理解動量定理的確切含義 會用動量定理解釋現(xiàn)象 解決問題 5 理解動量守恒定律的確切含義和表達式 知道定律的適用條件 并能區(qū)分內(nèi)力 外力 重點難點 1 動量 沖量和動量變化的概念 2 動量定理 動量守恒定律的應(yīng)用 3 應(yīng)用動量定理解釋現(xiàn)象 4 理解動量守恒定律的條件和內(nèi)容 課前自主學(xué)案 一 動量及其改變1 沖量 1 定義 物體受到的 與 的乘積 叫做力的沖量 2 公式 I 3 單位 沖量的單位是 符號是 4 矢量性 沖量是矢量 方向不變的力的沖量方向與力的方向相同 力 力的作用時間 Ft 牛頓 秒 N s 2 動量 1 定義 運動物體的 和 的乘積 2 公式 p 3 單位 動量的單位是 符號是 4 矢量性 動量是矢量 它的方向與 的方向相同 質(zhì)量 速度 mv 千克米每秒 kg m s 速度 3 動量定理 1 內(nèi)容 物體所受 等于物體動量的改變量 2 公式 合力的沖量 F t mv mv 思考感悟用一條細(xì)線懸掛著一個重物 把重物拿到懸掛點附近 然后釋放 重物可以把細(xì)線拉斷 如果在細(xì)線上端拴一段橡皮筋 再把重物拿到懸掛點附近釋放 細(xì)線就不會被拉斷了 想想這是什么道理 圖1 2 1 提示 拴上橡皮筋后 延長了力的作用時間 由動量定理可知 細(xì)線上的張力減小 細(xì)線就不會被拉斷了 二 碰撞中的動量守恒定律1 系統(tǒng)內(nèi)力和外力 1 系統(tǒng) 兩個 或多個 的物體稱為系統(tǒng) 2 內(nèi)力 系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力叫做內(nèi)力 3 外力 系統(tǒng)外部的其他物體對系統(tǒng)的作用力叫做外力 相互作用 2 探究碰撞中的動量守恒 1 器材氣墊導(dǎo)軌 兩輛質(zhì)量相同的小車 彈簧 細(xì)線 砝碼 雙面膠 2 實驗步驟 調(diào)整導(dǎo)軌使之處于 并使光電計時器系統(tǒng)正常工作 導(dǎo)軌上一小車靜止 用另一小車與其碰撞 觀察兩小車的速度變化 光電計時器 水平狀態(tài) 如圖1 2 2所示 將兩小車用壓縮的彈簧連接在一起 燒斷細(xì)線 觀察兩小車的運動速度 圖1 2 2 在一小車上貼上雙面膠 用另一小車碰撞它 使兩小車隨后粘在一起運動 觀察小車碰撞前 后速度的變化 改變其中某一小車的質(zhì)量 重復(fù)以上步驟 3 實驗結(jié)論 物體在碰撞時 如果系統(tǒng)所受到的合外力為零 則系統(tǒng)的總動量保持不變 3 動量守恒定律 1 內(nèi)容 如果系統(tǒng)所受到的 則系統(tǒng)的總動量保持不變 2 成立條件 系統(tǒng)所受到的合外力為 3 表達式 合外力為零 零 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 核心要點突破 一 對沖量的理解1 沖量是過程量 它是力在一段時間內(nèi)的積累 它取決于力和時間這兩個因素 所以求沖量時一定要明確所求的是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量 2 根據(jù)沖量的定義式I F t只能直接求恒力的沖量 對于變力的沖量 無論是力的大小還是力的方向發(fā)生變化 都不能直接應(yīng)用此公式計算 譬如 求向心力的沖量時 就不能用向心力直接乘以作用的時間來求 因為向心力的方向時刻在變 此種情況雖然不能直接由沖量的定義式求得沖量 但可以根據(jù)動量定理 由物體動量的變化間接求得物體所受外力的沖量 3 沖量是矢量 當(dāng)力的方向不變時 沖量的方向跟力的方向相同 當(dāng)力的方向變化時 沖量的方向一般要根據(jù)動量定理來判斷 即沖量的方向跟動量變化的方向相同 4 計算力的沖量時 一定要搞清楚讓求的是合力的還是某一個力的沖量 然后再計算 二 對動量的理解1 動量的認(rèn)識 1 動量是狀態(tài)量 具有瞬時性 p mv中的速度v是瞬時速度 2 動量的相對性 因物體的速度與參考系的選取有關(guān) 故物體動量值也與參考系選取有關(guān) 中學(xué)階段一般選地面為參考系 2 動量 速度與動能的區(qū)別與聯(lián)系 1 動量與速度的區(qū)別與聯(lián)系 聯(lián)系 動量和速度都是描述物體運動狀態(tài)的物理量 都是矢量 動量的方向與速度方向相同 p mv 區(qū)別 速度描述物體運動的快慢和方向 動量描述物體運動方面更進一步 更能體現(xiàn)運動物體的作用效果 2 動量與動能的區(qū)別與聯(lián)系 特別提醒 動能是標(biāo)量 動能變化是其大小變化 故動量必定變化 但若動量變化 可能是其方向變化而大小不變 故動能不一定變化 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 單選 關(guān)于物體的動量 下列說法中正確的是 A 物體的動量越大 其慣性越大B 物體的動量越大 其速度越大C 物體的動量越大 其動能越大D 物體的動量發(fā)生變化 其動能可能不變 解析 選D 動量取決于質(zhì)量和速度兩個因素 動量是矢量 其方向與速度方向相同 動量變化時 可能是大小變化 也可能是方向變化 三 動量定理的理解1 動量定理描述的是一個過程 它表明物體所受合外力的沖量是物體動量變化的原因 物體動量的變化是它受到的外力作用經(jīng)過一段時間積累的結(jié)果 2 公式Ft p mvt mv0中 p指的是動量的變化 不能理解為動量 它的方向與動量的方向可以相同 也可以相反 甚至可以和動量方向成任意角度 但 p的方向一定跟合外力沖量I合的方向相同 3 動量定理Ft mvt mv0是一個矢量式 運算應(yīng)遵循平行四邊形定則 若公式中各量均在一條直線上 可規(guī)定某一方向為正 根據(jù)題設(shè)給出各量的方向研究它們的正負(fù) 從而把矢量運算簡化為代數(shù)運算 4 動量定理公式中mvt mv0是研究對象的動量的改變量 公式中的 號是運算符號 與正方向的選取無關(guān) 5 動量定理說明合外力的沖量與研究對象的動量增量的數(shù)值相同 方向一致 單位等效 但不能認(rèn)為合外力的沖量就是動量的增量 6 動量定理既適用于恒力 也適用于變力 對于變力的情況 動量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 單選 從同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上易碎 而掉在地毯上就不易碎 這是因為玻璃杯掉在水泥地上時 A 受到的沖量大B 受到地面的作用力大C 動量的變化量大D 動量大 四 動量守恒定律的理解1 研究對象 相互作用的物體組成的系統(tǒng) 2 正確理解 總動量保持不變 不僅指系統(tǒng)的初 末兩個時刻的總動量相等 而且指系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量相等 3 動量守恒定律的不同表達式及含義 1 p p 系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p 2 p 0 系統(tǒng)總動量的增量為0 3 p1 p2 兩個物體組成的系統(tǒng)中 各自動量的增量大小相等 方向相反 4 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 兩個物體組成的系統(tǒng)中 相互作用前的總動量等于相互作用后兩個物體的總動量 4 動量守恒定律的 五性 1 矢量性 定律的表達式是一個矢量式 其矢量性表現(xiàn)在 該式說明系統(tǒng)的總動量在相互作用前后不僅大小相等 方向也相同 在求初 末狀態(tài)的總動量p p1 p2 和p p1 p2 時 要按矢量運算法則計算 如果各物體動量的方向在同一直線上 要選取一正方向 將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算 2 相對性 動量守恒定律中 系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量 必須相對于同一慣性系 各物體的速度通常均為對地的速度 3 條件性 動量守恒定律是有條件的 應(yīng)用時一定要首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件 5 動量是否守恒的判斷要判斷一個具體的物理過程中動量是否守恒 首先要對這一系統(tǒng)進行受力分析 再根據(jù)受力情況進行判斷 下列情況動量守恒定律成立 1 物體不受外力作用 2 物體受外力作用 但合外力為零 3 物體受外力作用 合外力也不為零 但合外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力 即系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力 4 物體受外力作用 合外力也不為零 但在某一方向上合力為零 則物體在這一方向上動量守恒 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 3 雙選 木塊a和b用一根輕彈簧連接起來 放在光滑水平面上 a緊靠在墻壁上 在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮 如圖1 2 3所示 當(dāng)撤去外力后 下列說法中正確的是 圖1 2 3 A a尚未離開墻壁前 a和b系統(tǒng)的動量守恒B a尚未離開墻壁前 a和b系統(tǒng)的動量不守恒C a離開墻后 a b系統(tǒng)動量守恒D a離開墻后 a b系統(tǒng)動量不守恒 解析 選BC 撤去外力后 a尚未離開墻壁前 彈簧對a有彈力 因此墻壁必然對a有壓力 則a和b的系統(tǒng)所受合外力不為零 動量不守恒 B項正確 a離開墻后 a和b組成的系統(tǒng)所受外力只有豎直方向的重力和支持力 且這兩個力的合力為零 因此a b系統(tǒng)動量守恒 C項正確 課堂互動講練 趙沖喜歡做 蹦極 運動 用原長15m的橡皮繩拴住身體從高空躍下 若趙沖質(zhì)量為50kg 從50m高處由靜止下落 到運動到最低點所用時間為4s 則橡皮繩對人的平均作用力約為 取g 10m s2 答案 870N 方法總結(jié) 應(yīng)用動量定理解題的方法步驟 1 確定研究對象和研究的物理過程 2 受力分析求出合外力的沖量 3 列出動量定理方程求解 為了 探究碰撞中的動量守恒 可以在氣墊導(dǎo)軌上進行實驗 這樣就可以大大減小阻力 使滑塊在碰撞前后的運動可以看成是勻速運動 使實驗的可靠性及準(zhǔn)確度得以提高 在某次實驗中 A B兩鋁制滑塊在一水平長氣墊導(dǎo)軌上相碰 用閃光照相每隔0 4s的時間拍攝一次照片 每次拍攝時閃光的延續(xù)時間很短 可以忽略 如圖1 2 4所示 已知A B之間的質(zhì)量關(guān)系是mB 1 5mA 拍攝共進行了4次 第一次是在兩滑塊相撞之前 以后的三次是在碰撞之后 A原來處于靜止?fàn)顟B(tài) 設(shè)A B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內(nèi)是在10cm和105cm這段范圍內(nèi)運動 以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn) 試根據(jù)閃光照相求出 圖1 2 4 1 A B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少 2 根據(jù)閃光照片分析說明兩滑塊碰撞前后兩個物體的質(zhì)量與速度乘積之和是不是不變量 精講精析 通過閃光照片的刻度60cm 80cm算出滑塊B碰撞后的速度 根據(jù)刻度45cm 75cm算出滑塊A碰撞后的速度 再根據(jù)碰撞后到第二次拍攝照片滑塊A的位移和速度 求出碰撞后到第二次拍攝照片所用的時間 即可求出第一次拍攝照片到碰撞時經(jīng)歷的時間 這樣就可以求出碰撞前滑塊B的速度 最后算出A B各自的速度和各自的質(zhì)量的乘積 比較碰撞前后質(zhì)量與速度乘積的總和 2 碰撞前 mAvA mBvB 1 5m s mA 碰撞后 mAvA mBvB 0 75m s mA 0 50m s 1 5mA 1 5m s mA 即碰撞前后兩個滑塊各自的質(zhì)量與各自的速度的乘積之和是不變量 答案 1 A滑塊 0 0 75m s B滑塊 1m s 0 50m s 2 是不變量 圖1 2 5 A 若A B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同 A B組成的系統(tǒng)動量守恒B 若A B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同 A B C組成的系統(tǒng)動量守恒C 若A B所受的摩擦力大小相等 A B組成的系統(tǒng)動量守恒D 若A B所受的摩擦力大小相等 A B C組成的系統(tǒng)動量守恒 精講精析 如果A B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同 彈簧釋放后A B分別相對小車向左 向右滑動 它們所受的滑動摩擦力fA向右 fB向左 由于mA mB 3 2 所以fA fB 3 2 則A B組成系統(tǒng)所受的外力之和不為零 故其動量不守恒 A選項錯 對A B C組成的系統(tǒng) A B與C間的摩擦力為內(nèi)力 該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向的重力和支持力 它們的合力為零 故該系統(tǒng)的動量守恒 B D選項均正確 若A B所受摩擦力大小相等 則A B組成的系統(tǒng)所受外力之和為零 故其動量守恒 C選項正確 答案 A 方法總結(jié) 分析動量守恒 既要著眼于系統(tǒng) 又要注意研究的過程 同一系統(tǒng)不同過程中情況不同 同一過程不同系統(tǒng)情況也可能不同 分析時要注意研究對象的選取 如圖1 2 6所示 將兩條完全相同的磁鐵分別固定在質(zhì)量相等的小車上 水平面光滑 開始時甲車速度大小為3m s 乙車速度大小為2m s 方向相反并在同一直線上 圖1 2 6 1 當(dāng)乙車速度為零時 甲車的速度多大 方向如何 2 由于磁鐵磁性極強 故兩車不會相碰 那么兩車的距離最短時 乙車的速度是多大 思路點撥 應(yīng)用動量守恒定律解題時 首先應(yīng)判斷系統(tǒng)是否滿足守恒的條件 其次要注意動量守恒定律的表達式是矢量式 解題時先規(guī)定正方向 與正方向相同的動量代入正值 與正方向相反的動量代入負(fù)值 答案 1 1m s 方向水平向右 2 0 5m s 方向水平向右 變式訓(xùn)練如圖1 2 7所示 光滑水平面上放著兩個物體A和B 質(zhì)量分別為MA和MB B與輕彈簧相連并處于靜止?fàn)顟B(tài) A以v0向右運動 求彈簧最短時 A B的共同速度 圖1 2 7 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全