2019-2020学年高中物理 第1章 碰撞与动量守恒 第1节 物体的碰撞 第2节 动量 动量守恒定律课件 粤教版选修3-5

1、 第一节物体的碰撞 第二节动量动量守恒定律 物体的运动是永恒的，火箭的起飞，台球的碰撞，微观粒 子的运动，这些运动似乎互不相关，然而它们都遵从同一规 律，这就是动量守恒定律怎样对物体运动的规律进行科学探 究呢？伽利略在研究自由落体运动时，由于没有精确测量时间 的仪器，无法测出物体的瞬时速度，他运用了一种科学的研究 方法，探究出自由落体是一种初速度为零的匀加速直线运 动请仔细回顾伽利略研究落体运动的全过程，说明科学探究 的步骤 一、碰撞的特点 1时间特点：在碰撞过程中，相互作用时间很短 2相互作用力特点：在碰撞过程中，相互作用力远远大 于外力 3位移特点：在碰撞过程中，物体发生速度突变时，位 移

2、极小，可认为物体在碰撞前后仍在同一位置 二、碰撞的分类 1按碰撞过程中机械能是否损失分为： (1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能_，即碰撞前后系 统的总动能_，Ek1Ek2Ek1Ek2. (2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能_，碰撞后系统 的总动能_碰撞前系统的总动能，Ek1Ek2Ek1Ek2. 守恒守恒 相等相等 不守恒不守恒 小于小于 2按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线可分 为： (1)正碰(对心碰撞)：碰撞前后，物体的运动方向 _ (2)斜碰(非对心碰撞)：碰撞前后，物体的运动方向 _ 沿同一条直线沿同一条直线 不在同一直线上不在同一直线上 三、动量及其改变 1冲量 (1)定义：物体

3、受到的_和_的乘积 (2)定义式：I_. (3)物理意义：冲量是反映力对_累积效果的物理 量，力越大，作用时间越长，冲量就越_ (4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是_，符号 为_ (5)方向：如果力的方向恒定，则冲量I的方向与_ 的方向相同；如果力的方向是变化的，则冲量的方向应与相应 时间内物体_的方向相同 力力 力的作用时间力的作用时间 Ft 时间的时间的 大大 牛顿牛顿秒秒 Ns 力力 速度变化量速度变化量 2动量 (1)定义：运动物体的_和它的_的乘积 (2)定义式：p_. (3)单位：在国际单位制中，动量的单位是_， 符号为_ (4)方向：动量是矢量，其方向与物体的速度方向相同 质

4、量质量 速度速度 mv 千克米每秒千克米每秒 kgms 1 3动量的变化量 物体在某段时间内_与_的矢量差(也是矢 量)，p_(矢量式) 4动量定理 (1)内容：物体所受_的冲量，等于物体的 _ (2)公式：Ip或Ft_. 末动量末动量 初动量初动量 pp 合外力合外力 动量变化动量变化 mv2mv1 四、一维碰撞中的动量守恒定律 1内容：物体在碰撞时，如果系统所受到的_为 零，则系统的总动量保持不变 2表达式 (1)pp或m1v1m2v2m1v1m2v2，表示相互作用前的 总动量等于相互作用后的总动量 (2)p1p2，表示一个物体的动量变化量与另一个物体 的动量变化量大小相等，方向相反 (3

5、)p0，表示系统的总动量增量为零，即系统的总动量 保持不变 合外力合外力 3成立条件(具备下列条件之一) (1)系统不受外力 (2)系统所受外力之和为_ (3)系统在某一方向上_或所受外力之和为 _ (4)系统的内力_外力或者在某一方向上内力 _外力 零零 不受外力不受外力 零零 远大于远大于 远大于远大于 在进行跳高比赛时，为什么要放上很厚的海绵垫？ 【答案】人跳过横杆后，可认为人做自由落体运动，落地 时速度较大，人落到海绵垫上时，可经过较长的时间速度减小 为零，在动量变化相同的情况下，人受到的冲力减小，对运动 员起到保护作用 1动量是状态量求动量时要明确是哪一物体在哪一状 态(时刻)的动量

6、，pmv中的速度v是瞬时速度 2动量的矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向 相同，有关动量的运算，如果物体在一条直线上运动，则选定 一个正方向后，动量的矢量运算就可以转化为代数运算了 对动量及动量的变化量的理解对动量及动量的变化量的理解 3动量的相对性：指物体的动量与参考系的选择有关， 选不同的参考系时，同一物体的动量可能不同，通常在不说明 参考系的情况下，物体的动量是指物体相对地面的动量 4动量的变化量也是矢量，pp2p1为矢量表达式， 当p2、p1在同一直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为 代数运算；当p2、p1不在同一直线上时，应依据平行四边形定 则运算 例1羽毛球是速度最快的球

7、类运动之一，在某次苏 迪曼杯混合团体赛中，中国男双运动员付海峰扣杀羽毛球的速 度达到了342 km/h，假设球飞来的速度为90 km/h，付海峰将 球以342 km/h的速度反向击回设羽毛球质量为5 g，试求付海 峰击球过程中羽毛球的动量变化 【题后反思】(1)因为pmv是矢量，只要m的大小、v的大 小和v的方向三者中任何一个或几个发生了变化，动量p就发生 了变化 (2)动量的变化量p也是矢量，其方向与速度的改变量v 的方向相同 (3)动量变化量p的大小，一般都是用末动量减初动量， 也称为动量的增量 pptp0，此式是矢量式，若pt、p0不在一条直线上时， 要用平行四边形定则(或矢量三角形法则

8、)求矢量差若在一条 直线上，先规定正方向，再用正、负表示p0、pt，则可用p ptp0mvtmv0进行代数运算求解 1(多选)关于动量和动量的变化，下列说法正确的是( ) A动量相同的物体运动方向一定相同 B动量相同的物体速度小的惯性小 C做直线运动的物体速度增大时，动量的增量p的方向 与运动方向相同 D物体的速度大小不变时，动量的增量p为零 【答案】AC 1对冲量的理解 (1)冲量的特点 矢量性：力是矢量，冲量也是矢量，但冲量的方向并不 一定是力的方向 过程性：冲量是描述力对物体作用的时间积累效应的物 理量，力越大，作用时间越长，冲量就越大 冲量和表达式冲量和表达式 绝对性：由于力和时间都跟

9、参考系的选择无关，因此冲 量也跟参考系的选择无关；另外，物体受某个力的冲量只取决 于这个力及其作用时间，与物体的运动状态、是否受其他力无 关 (2)冲量的运算 服从平行四边形定则，合冲量等于各外力的冲量的矢量 和若整个过程中，不同阶段受力不同，则合冲量为各阶段冲 量的矢量和 2对表达式Ftmv2mv1的理解 (1)Ft定义为力的冲量，其中F为物体发生动量变化时所受 的合外力，Ft是一个过程量，只要有力作用在物体上，这个力 就要产生一个冲量，冲量产生的条件和做功的条件明显不同 (2)mv2mv1为物体的动量变化，这是一个矢量变化，其 方向同速度变化的方向一致，在高中阶段只处理物体的一维动 量变化

10、情形，一般选初速度v0的方向为正方向，mv2和mv1直接 相加减即可 (3)当物体动量变化相同时，作用时间越短，物体所受冲力 越大；同理，当F相同时，作用时间越短，物体的动量变化越 小 例2跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这 是由于() A人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小 B人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小 C人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小 D人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小 解析：人跳远时会以一定的速度落地，落地后静止，所以 人落地过程的动量变化量p一定，因落在沙坑上作用的时间 长，落在水泥地上作用的时间短，据动量定理Ftp是一个定 值知，t长F就小，故D对 答案：D 2

11、(2018年鸡西名校期中)放在水平桌面上的物体质量为 m，用一个水平推力F推它，用时t，物体始终不动，那在t时间 内，推力对物体的冲量应为() A0BFt CmgtD无法计算 【答案】B 【解析】在t时间内，推力对物体的冲量IFt，因为物体 静止不动，合力为零，合力的冲量为零故B正确，A、C、D 错误 1研究对象 动量守恒定律的研究对象是相互作用的系统，解题时，必 须明确是哪些物体组成的系统动量守恒 2正确理解“总动量保持不变”总动量保持不变不仅 指系统的初末两个时刻的总动量相等，而且指系统在整个过程 中任意两个时刻的总动量相等 动量守恒定律动量守恒定律 3动量守恒定律的“四性” (1)矢量性

12、：定律的表达式是一个矢量式，其矢量性表现 在：该式说明系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等， 方向也相同在求初、末状态系统的总动量pp1p2和 pp1p2时，要按矢量运算法则计算如果各物体 动量的方向在同一直线上，要选取一正方向，将矢量运算转化 为代数运算 (2)相对性：动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前 后的动量，必须相对于同一惯性系，各物体的速度通常均为对 地的速度 (3)同时性：动量守恒定律中p1、p2必须是系统中各物体 在相互作用前同一时刻的动量，p1、p2必须是系统中各 物体在相互作用后同一时刻的动量 (4)普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系 统，也适用于多个物体

13、组成的系统不仅适用于宏观物体组成 的系统，也适用于微观粒子组成的系统 4对系统应用动量守恒的基本思路 (1)确定相互作用的系统为研究对象； (2)分析研究对象所受的外力； (3)判断系统是否符合动量守恒条件； (4)根据动量守恒定律，列式求解 例3如图所示，在光滑水平面上有两个木块A、 B，木块B左端放置小物块C并保持静止，已知mAmB0.2 kg，mC0.1 kg，现木块A以初速度v2 m/s沿水平方向向右滑 动，木块A与B相碰后具有共同速度(但不粘连)，C与A、B间均 有摩擦求： (1)木块A与B相碰瞬间A木块的速度及小物块C的速度大 小； (2)设A木块充分长，求小物块C的最终速度 【题后反思】对于所研究的系统，只要所受外力的合力为 零，无论有多少个过程，无论系统内各物体是否接触，也无论 系统内物体相互作用力的性质如何，动量守恒定律都适用解 题过程中既可以对分过程列式，也可以对全过程列式，无须考 虑