物理第六章 碰撞与动量守恒(第1课时)动量 动量定理.ppt
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1、第六章碰撞与动量守恒第六章碰撞与动量守恒统计考情统计考情有的放矢有的放矢 明考情明考情考点内容考点内容全国新全国新课标课标卷命卷命题实题实况况课时课时考点名称考点名称20112011 2012201220132013201420142015201520162016卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷动动量量动动量量定理定理动动量量动动量定理的量定理的理解理解动动量定理量定理的的应应用用T35(2)T35(2)动动量量守守恒恒定定律律动动量守量守恒定律恒定律的理解的理解碰撞碰撞现现象象T35T35(2)(2)T35T35(2)(2)T35T35(2)(2)T35T35(2)(2)T35T35(2
2、)(2)T35T35(2)(2)动动量守量守恒定律恒定律的的综综合合应应用用T35T35(2)(2)T35T35(2)(2)T35T35(2)(2)验证动验证动量量守恒定律守恒定律T35T35(2)(2)高高频频考点考点解解读读动动量守恒定律是近几年来高考考量守恒定律是近几年来高考考查查的重点的重点,以以计计算算题题形式出形式出现现,且且会涉及以滑会涉及以滑块块、滑板、滑板为为模型的多物体、多模型的多物体、多过过程程问题问题.并以碰撞并以碰撞为为主要的作用形式主要的作用形式,考考查查的内容有的内容有弹弹性碰撞性碰撞(动动量守恒和量守恒和动动能守恒能守恒)完全非完全非弹弹性碰撞性碰撞(作用后共同
3、运作用后共同运动动)与与弹弹簧相关的慢碰撞簧相关的慢碰撞问题问题(存在作用存在作用过过程的碰撞程的碰撞)子子弹弹打木打木块问题块问题.第第1 1课时动量动量定理课时动量动量定理回扣教材回扣教材考点扫描考点扫描真题在线真题在线回扣教材回扣教材梳理知识梳理知识 夯基础夯基础知识整合知识整合一、动量、动能、动量变化量的比较一、动量、动能、动量变化量的比较动动量量动动能能动动量量变变化量化量定定义义物体的物体的 的的乘乘积积物体由于物体由于 而而具有的能量具有的能量物体末物体末动动量与初量与初动动量的量的 .定定义义式式p=p=.E Ek k=.pp=.标标矢性矢性 .标标量量矢量矢量特点特点状状态态
4、量量状状态态量量 .质量和速度质量和速度运动运动矢量差矢量差mvmvp-pp-p矢量矢量过程量过程量二、冲量二、冲量1.1.定义定义:力和力的力和力的 的乘积的乘积.2.2.公式公式:I=I=,适用于求恒力的冲量适用于求恒力的冲量.3.3.方向方向:与与 相同相同.作用时间作用时间FtFt力的方向力的方向三、动量定理三、动量定理思考以下两种情境下鸡蛋落地时所受作用力为何不同思考以下两种情境下鸡蛋落地时所受作用力为何不同?1.1.内容内容:物体在一个过程始末的物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受等于它在这个过程中所受力的冲量力的冲量.2.2.表达式表达式:p-pp-p=I=I或或 .动量
5、变化量动量变化量mv-mvmv-mv=Ft=Ft问题思考问题思考1.1.如图所示如图所示,小球斜碰到墙面上后会反弹小球斜碰到墙面上后会反弹,小球的质量为小球的质量为m,m,碰前动量为碰前动量为p p1 1,碰后动量为碰后动量为p p2 2,请思考请思考:(1)(1)小球碰撞前后动量在一条直线上吗小球碰撞前后动量在一条直线上吗?(2)(2)小球碰撞墙壁前后的动量变化是小球碰撞墙壁前后的动量变化是pp=p=p2 2-p-p1 1吗吗?(3)(3)不在同一直线上的动量变化量如何计算不在同一直线上的动量变化量如何计算?选修选修3 3-5P5P1616图图16.316.3-7 7改编改编答案答案:(1)
6、(1)不在同一直线上不在同一直线上.(2)(2)不是不是.(3)(3)只能根据平行四边形定则或三角形定则计算只能根据平行四边形定则或三角形定则计算.2.2.如图中所示如图中所示,质量为质量为m m的物块放在地面上的物块放在地面上,在力在力F F的作用下保持静止的作用下保持静止.经经过时间过时间t t后后,求求:(1)(1)重力与力重力与力F F的冲量各是多少的冲量各是多少?(2)(2)合外力的冲量是多少合外力的冲量是多少?(3)(3)某一力的冲量与物体的运动状态有关吗某一力的冲量与物体的运动状态有关吗?答案答案:(1)(1)知知I=Ft,I=Ft,因此重力的冲量因此重力的冲量I IG G=mg
7、t,=mgt,力力F F的冲量的冲量I IF F=Ft.=Ft.(2)(2)因物块始终静止因物块始终静止,因此物块所受合外力为零因此物块所受合外力为零,因此因此I I合合=0.=0.(3)(3)冲量是力在时间上的积累冲量是力在时间上的积累,某一力的冲量只与力某一力的冲量只与力F F与力的作用时间与力的作用时间t t有关有关,与物体的运动状态无关与物体的运动状态无关.3.3.一个质量是一个质量是0.1 kg0.1 kg的钢球以的钢球以6 m/s6 m/s的速度水平向右运动的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁碰到坚硬的墙壁后弹回后弹回,沿着同一直线以沿着同一直线以6 6 m/sm/s的速度向左运动的
8、速度向左运动,如图所示如图所示.选修选修3 3-5P5P7 7图图16.216.2-1 1(1)(1)碰撞前后钢球的动量相同吗碰撞前后钢球的动量相同吗?动量的方向与速度的方向有什么关系动量的方向与速度的方向有什么关系?解析解析:(1)(1)动量是矢量动量是矢量,碰撞前后钢球的速度方向发生了变化碰撞前后钢球的速度方向发生了变化,动量的动量的方向与速度方向相同方向与速度方向相同,所以碰撞前后钢球的动量不相同所以碰撞前后钢球的动量不相同.答案答案:见解析见解析(2)(2)碰撞前后钢球的动量变化了多少碰撞前后钢球的动量变化了多少?方向如何方向如何?(3)(3)若碰撞的时间为若碰撞的时间为0.01 s,
9、0.01 s,墙壁对钢球的平均作用力是多大墙壁对钢球的平均作用力是多大?方向如何方向如何?这这个平均作用力方向与动量变化的方向有什么关系个平均作用力方向与动量变化的方向有什么关系?解析解析:(2)(2)取水平向右的方向为坐标轴的方向取水平向右的方向为坐标轴的方向,碰撞前钢球的动量为碰撞前钢球的动量为p=p=mvmv=0.6=0.6 kgm/skgm/s,碰撞后钢球的动量为碰撞后钢球的动量为p=p=mvmv=-0.6=-0.6 kgm/skgm/s,碰碰撞前后钢球动量的变化为撞前后钢球动量的变化为pp=p-pp-p=-1.2=-1.2 kgm/skgm/s,动量的变化动量的变化pp是矢量是矢量,
10、pp的方向水平向左的方向水平向左.(3)(3)墙壁对钢球的平均作用力为墙壁对钢球的平均作用力为F=-120 N.F=-120 N.墙壁对钢球的平均作墙壁对钢球的平均作用力大小为用力大小为120 N,120 N,方向水平向左方向水平向左.由于由于pp的方向也是水平向左的方向也是水平向左,所以所以墙壁对钢球的平均作用力方向与动量变化的方向相同墙壁对钢球的平均作用力方向与动量变化的方向相同.答案答案:见解析见解析考点扫描考点扫描重点透析重点透析 通热点通热点考点一动量动量定理的理解考点一动量动量定理的理解要点透析要点透析1.1.动量的性质动量的性质矢量性矢量性方向与瞬方向与瞬时时速度方向相同速度方向
11、相同瞬瞬时时性性动动量是描述物体运量是描述物体运动动状状态态的量的量,是是针对针对某一某一时时刻而言的刻而言的相相对对性性大小与参考系的大小与参考系的选选取有关取有关,通常情况是指相通常情况是指相对对地面的地面的动动量量2.2.冲量的冲量的“三性三性”时间时间性性冲量是力在冲量是力在时间时间上的上的积积累累,讨论讨论冲量一定要明确是哪个力在哪冲量一定要明确是哪个力在哪段段时间时间内的冲量内的冲量,即冲量是即冲量是过过程量程量矢量性矢量性当力当力F F为为恒力恒力时时,冲量的方向与力冲量的方向与力F F的方向相同的方向相同,当力当力F F为变为变力力时时,冲量的方向由冲量的方向由动动量的量的变变
12、化量的方向确定化量的方向确定绝对绝对性性只要有力的作用就存在冲量只要有力的作用就存在冲量,恒定作用力的冲量不会恒定作用力的冲量不会为为零零,合合力的冲量可能力的冲量可能为为零零,变变力的冲量也可能力的冲量也可能为为零零3.3.冲量的计算冲量的计算(1)(1)恒力的冲量恒力的冲量:直接用定义式直接用定义式I=FtI=Ft计算计算.(2)(2)变力的冲量变力的冲量方向不变的变力的冲量方向不变的变力的冲量,若力的大小随时间均匀变化若力的大小随时间均匀变化,即力为时间的一即力为时间的一次函数次函数,则力则力F F在某段时间在某段时间t t内的冲量内的冲量I=t,I=t,其中其中F F1 1,F,F2
13、2为该段时间内为该段时间内初、末两时刻力的大小初、末两时刻力的大小.作出作出F F-t t变化图线变化图线,图线与图线与t t轴所夹的面积即为变力的冲量轴所夹的面积即为变力的冲量.如图所示如图所示.对于易确定始、末时刻动量的情况对于易确定始、末时刻动量的情况,可用动量定理求解可用动量定理求解,即通过求即通过求pp间接求出冲量间接求出冲量.4.4.动量定理的理解要点动量定理的理解要点(1)(1)动量定理的表达式是一个矢量式动量定理的表达式是一个矢量式,式中式中3 3个矢量都要选一个方向为正个矢量都要选一个方向为正方向方向.(2)(2)动量定理公式中的动量定理公式中的F F是研究对象所受合外力是研
14、究对象所受合外力,它可以是恒力它可以是恒力,也可以是也可以是变力变力,当当F F为变力时为变力时,F,F应是合外力对作用时间的平均值应是合外力对作用时间的平均值.(3)(3)公式公式Ft=Ft=p-pp-p除表明等号两边大小、方向的关系外除表明等号两边大小、方向的关系外,还说明了两边的还说明了两边的因果关系因果关系,即合外力的冲量是物体动量变化的原因即合外力的冲量是物体动量变化的原因.(4)(4)动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化的关系动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化的关系,与物体的初末动与物体的初末动量无必然联系量无必然联系.典例突破典例突破核心点拨核心点拨 (1)(1)甲、乙运动
15、员相互作用时甲、乙运动员相互作用时,产生的力作用时间相同、产生的力作用时间相同、大小满足牛顿第三定律大小满足牛顿第三定律.(2)(2)乙推甲过程乙推甲过程,甲、乙的位移不一定相等甲、乙的位移不一定相等.【例例1 1】我国女子短道速滑队在我国女子短道速滑队在20132013年世锦赛上实现女子年世锦赛上实现女子3 000 m3 000 m接力三接力三连冠连冠.观察发现观察发现,“,“接棒接棒”的运动员甲提前站在的运动员甲提前站在“交棒交棒”的运动员乙前面的运动员乙前面.并且开始向前滑行并且开始向前滑行,待乙追上甲时待乙追上甲时,乙猛推甲一把乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向使甲获得更大的速度向前冲
16、出前冲出.在乙推甲的过程中在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用用,则则()A.A.甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B.B.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C.C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D.D.甲对乙做多少负功甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功乙对甲就一定做多少正功解析解析:冲量是矢量冲量是矢量,甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小相等,方向相反方向相反,选选项项A A错误错误;甲、
17、乙间相互作用力大小相等甲、乙间相互作用力大小相等,方向相反方向相反,因此冲量等大反向因此冲量等大反向,由动量定理可知由动量定理可知,动量变化等大反向动量变化等大反向,选项选项B B正确正确;甲、乙的动能变化量的甲、乙的动能变化量的大小等于甲、乙各自所受的合外力做的功大小等于甲、乙各自所受的合外力做的功,两者的合外力做功不一定相两者的合外力做功不一定相等等,选项选项C C错误错误;甲对乙与乙对甲的作用力等大反向甲对乙与乙对甲的作用力等大反向,但沿作用力方向甲、但沿作用力方向甲、乙的位移不一定相等乙的位移不一定相等,所以做功大小不一定相等所以做功大小不一定相等,选项选项D D错误错误.答案答案:B
18、 B误区警示误区警示 动量与动能动量与动能,冲量与功的理解误区冲量与功的理解误区动量与动能的数量关系为动量与动能的数量关系为E Ek k=,=,但动量是矢量、动能是标量但动量是矢量、动能是标量,因此对因此对于同一物体而言于同一物体而言,动能相等动能相等,动量不一定相同动量不一定相同,而动量相同而动量相同,则动能一定则动能一定相等相等;冲量是力在时间上的积累冲量是力在时间上的积累,是矢量是矢量,而功是力在空间上的积累而功是力在空间上的积累,是是标量标量;对同一次相互作用而言对同一次相互作用而言,冲量相同冲量相同,做功不一定相等做功不一定相等.即时巩固即时巩固1.1.(2016(2016山东潍坊检
19、测山东潍坊检测)()(多选多选)把重物压在纸带上把重物压在纸带上,用一水平力缓慢拉用一水平力缓慢拉动纸带动纸带,重物会跟随着一起运动重物会跟随着一起运动.若迅速拉动纸带若迅速拉动纸带,纸带将会从重物下抽纸带将会从重物下抽出出,解释这种现象的说法正确的是解释这种现象的说法正确的是()A.A.在缓慢拉动时在缓慢拉动时,纸带给重物的摩擦力大纸带给重物的摩擦力大B.B.在迅速拉动时在迅速拉动时,纸带给重物的摩擦力大纸带给重物的摩擦力大C.C.在缓慢拉动时在缓慢拉动时,纸带给重物的冲量大纸带给重物的冲量大D.D.在迅速拉动时在迅速拉动时,纸带给重物的冲量大纸带给重物的冲量大解析解析:缓慢拉动时缓慢拉动时
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