新教材人教版高中物理选择性必修第一册全册教学课件

1

动量2

动量定理习题课:动量定理的应用3

动量守恒定律4

实验:验证动量守恒定律习题课:动量守恒定律的应用5

弹性碰撞和非弹性碰撞习题课:动量和能量的综合应用6

反冲现象

火箭

第一章动量守恒定律1

简谐运动2

简谐运动的描述3

简谐运动的回复力和能量习题课:简谐运动的图像及运动的周期性、对称性4

单摆5

实验:用单摆测量重力加速度6

受迫振动

共振第二章机械振动1

波的形成2

波的描述3

波的反射、折射和衍射4

波的干涉5

多普勒效应习题课:机械波的多解问题第三章机械波1

光的折射2

全反射实验:测量玻璃的折射率习题课:光的折射和全反射3

光的干涉4

实验:用双缝干涉测量光的波长5

光的衍射6

光的偏振

激光第四章光一、寻求碰撞中的不变量实验(一)1.现象:如图所示,用两根长度相同的线绳,分别悬挂两个完全相同的钢球A、B,且两球并排放置。拉起A球,然后放开,该球与静止的B球发生碰撞。可以看到:若两个钢球质量相同,则碰撞后A球停止运动而静止,B球开始运动,最终摆到和A球被拉起时

的高度。即B球的速度

碰前A球的速度。

2.猜想:碰撞前后,两球速度之和不变。同样

等于1

动量3.验证:(1)设计实验:若A球的质量大于B球,则碰撞后B球摆起的高度

A球被拉起时的高度,即B球获得

的速度。

(2)验证猜想:碰撞前后,两球速度之和并不

。

4.再次猜想:观察发现,两球碰撞前后的速度变化跟它们的______

有关系。

可能碰撞前后两个物体的动能之和不变,可能两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和不变。大于较大相等质量实验(二)实验如图,两辆小车都放在滑轨上,用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车,碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的数字计时器测量。表1中数据是某次实验时采集的。其中,m1是运动小车的质量,m2是静止小车的质量,v是运动小车碰撞前的速度,v'是碰撞后两辆小车的共同速度。(1)表1根据表1中的数据完成表2。表20.04890.3260.3190.04340.3400.3280.06370.4110.397(2)结论:比较表2中第2、3两列数据可知,两辆小车碰撞前后,动能之和并不

。

比较表2中第4、5两列数据可知,两辆小车碰撞前后,质量与速度的乘积之和基本

。

相等相等二、动量及动量的变化1.动量(1)定义:物体的

和

的乘积。

(2)公式:

。

(3)单位:

,符号是

。

(4)矢量性:方向与

的方向相同。运算遵守___________

定则。

2.动量的变化量(1)定义:物体在某段时间内

与

的矢量差(也是矢量),Δp=

(矢量式)。

(2)动量始终保持在一条直线上时的动量运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表

,不代表大小)。

质量速度p=mv千克·米/秒kg·m/s速度平行四边形末动量初动量

p'-p方向正误判断1.动量相同的物体运动方向不一定相同。(

)2.质量大的物体的动量一定大。(

)3.物体的动量越大,则物体的惯性就越大。(

)4.质量和速率都相同的物体的动量一定相同。(

)×解析:动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是速度的方向即运动方向,故动量相同的物体运动方向一定相同。×解析:动量是质量和速度的乘积,因此质量大、速度小的物体的动量可能小。××解析:动量是矢量,它的方向与速度的方向相同,而质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相同,但方向不一定相同。对动量的理解情境探究工人师傅在锻打刀具的时候,一人用较小的锤子击打,一人用较大的锤子击打,两个人每次击打后的效果是不同的,大锤子击打时能看到金属模具有较大的形状变化。这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关,而且与质量有关。(1)什么是动量?动量的方向如何确定?做匀速圆周运动的物体动量是否变化?(2)什么是动量的变化量?动量变化量的方向如何确定?(假定物体在一条直线上运动)要点提示:(1)运动物体的质量和速度的乘积是动量。动量的方向与速度的方向相同。物体做匀速圆周运动时,速度大小不变,方向时刻改变,故动量发生变化。(2)如果物体在一条直线上运动,首先规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。动量变化量Δp=p'-p=m(v'-v)=m·Δv为矢量式,其方向与Δv的方向相同。知识归纳1.动量(1)动量是状态量,进行动量运算时,要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量,p=mv中的速度v是瞬时速度。(2)动量的相对性:物体的速度与参考系的选择有关,因此,物体的动量与参考系的选择也有关。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。2.动量的变化量(1)动量的变化量是过程量,分析计算时,要明确是物体在哪一个过程的动量变化。(2)动量的变化量Δp=p'-p是矢量式,Δp、p'、p间遵循平行四边形定则,如图所示。(3)Δp的计算①当p'、p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;②当p'、p不在同一直线上时,应依据平行四边形定则运算。3.动量和动能的比较

典例剖析例题一质量m=0.2kg的皮球从高H=0.8m处自由落下,与地面相碰后反弹的最大高度h=0.45m。试求:球与地面相互作用前、后时刻的动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化。解析:以向下的方向为正,则由mgH=得与地面接触时的速度v1=4

m/s此时的动量大小p1=mv1=0.8

kg·m/s,方向向下,为正。由mgh=得球刚离开地面时的速度大小v2=3

m/s此时的动量大小p2=mv2=0.6

kg·

m/s,方向向上,为负。所以Δp=p2-p1=-0.6

kg·m/s-0.8

kg·m/s=-1.4

kg·m/s,负号表示方向向上。答案:0.8kg·m/s,方向向下

0.6kg·m/s,方向向上

1.4kg·m/s,方向向上规律方法

动量变化量的求解方法1.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。2.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。变式训练

羽毛球是速度较快的球类运动之一,运动员扣杀时羽毛球的速度可达到100m/s,假设羽毛球飞来的速度为50m/s,运动员将羽毛球以100m/s的速度反向击回。设羽毛球的质量为10g,试求:(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量;(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量。解析:(1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则p1=mv1=10×10-3×50

kg·m/s=0.5

kg·m/s。p2=mv2=-10×10-3×100

kg·m/s=-1

kg·m/s。所以动量的变化量Δp=p2-p1=-1

kg·m/s-0.5

kg·m/s=-1.5

kg·m/s。即羽毛球的动量变化量大小为1.5

kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反。(2)羽毛球的初动能:Ek==12.5

J,羽毛球的末动能:Ek'==50

J。所以ΔEk=Ek'-Ek=37.5

J。答案:(1)1.5kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反

(2)37.5J1.(多选)若一个物体的动量发生了变化,则物体运动的

(

)A.速度大小一定改变了B.速度方向一定改变了C.速度一定变化了D.加速度一定不为零答案:CD

解析:动量是矢量,动量发生变化,对于同一物体,质量不变,一定是速度发生变化,可能是速度的大小发生变化,也可能是速度的方向发生变化,也可能是速度的大小和方向都发生变化,由牛顿第二定律可知加速度一定不为零,选项CD正确。2.下列关于动量和动能的说法中,正确的是(

)A.一个物体的动量不变,其动能一定不变B.一个物体的动能不变,其动量一定不变C.两个物体的动量相等,其动能一定不等D.两个物体的动能相等,其动量一定不等答案:A

解析:一个物体的动量不变,则速度的大小一定不变,其动能一定不变,选项A正确;一个物体的动能不变,则速度的大小不变,但是方向不一定不变,其动量不一定不变,例如匀速圆周运动的物体,选项B3.3颗均为0.05kg的子弹以600m/s的速度击中竖直挡板,由于挡板不同位置材质不同,子弹击中后的运动情况不同,A水平穿过挡板,穿过后的速度是200m/s,B被挡板反向弹回,弹回时速度大小为200m/s,C进入挡板后停在挡板之内,求3颗子弹动量的变化量。(规定向右的方向为正方向)解析:A的初动量pA=mv1=0.05

kg×600

m/s=30

kg·m/s,末动量pA'=mv1'=0.05

kg×200

m/s=10

kg·m/sA子弹动量的变化量ΔpA=pA'-pA=10

kg·m/s-30

kg·m/s=-20

kg·m/s,ΔpA<0,动量变化量的方向向左。B的初动量pB=mv2=0.05

kg×600

m/s=30

kg·m/s,末动量pB'=mv2'=0.05

kg×(-200

m/s)=-10

kg·m/s,B子弹动量的变化量ΔpB=pB'-pB=-10

kg·m/s-30

kg·m/s=-40

kg·m/s,ΔpB<0,动量变化量的方向向左。C的初动量pC=mv3=0.05

kg×600

m/s=30

kg·m/s,末动量为0,C子弹动量的变化量ΔpC=pC'-pC=0-30

kg·m/s=-30

kg·m/s,ΔpC<0,动量变化量的方向向左。答案:见解析一、冲量1.定义:力与力的

的乘积。

2.公式:I=

。

3.单位:

,符号是

。

4.矢量性:方向与

相同。

5.物理意义:反映力的作用对

的积累效应。

二、动量定理1.内容:物体在一个过程中所受力的

等于它在这个过程始末的

。

2.表达式:I=

或F(t'-t)=

。

作用时间

F(t'-t)牛·秒

N·s力的方向时间冲量动量变化量p'-pmv'-mv2

动量定理三、动量定理的应用1.根据动量定理可知F=

,如果物体的动量变化一定,那么作用的时间短(或长),物体受的力就

。

2.玻璃杯从同样的高度落到地面或地毯时,在与地面或地毯的相互作用中,两种情况下初动量

,末动量

(均为0),动量的变化

,但是坚硬的地面与杯子的作用时间

,作用力

些,杯子易碎;柔软的地毯与杯子的作用时间

,作用力会

些,杯子不易碎。

大(或小)相同相同相等短大长小1.正误判断(1)冲量是矢量,恒力的冲量方向与恒力的方向相同。(

)(2)力越大,力对物体的冲量越大。(

)(3)若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内的合外力一定不为零。(

)(4)物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大。(

)(5)物体所受合外力冲量的方向与物体动量变化量的方向相同。(

)√×解析:决定冲量大小的量还有时间,若时间极短,冲量也可能很小。√×解析:由动量定理可知,物体所受合外力冲量等于动量变化量。√2.放在水平桌面上的物体质量为m,用一个大小为F的水平推力推它t秒,物体始终不动,那么t秒内,推力对物体的冲量大小是(

)A.F·t B.mg·tC.0 D.无法计算答案:A

解析:根据冲量的定义,冲量的大小是力与其作用时间的乘积,与重力无关,故A项正确。3.(多选)从同样高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是(

)A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大,而掉在草地上的玻璃杯动量小B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大,掉在草地上的玻璃杯动量改变小C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快,掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用时间短,而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时,相互作用时间长答案:CD问题一问题二当堂检测对冲量的理解情境探究1.工人师傅在安装地板砖时,用橡胶锤子轻轻敲击地板砖把地板砖安放好,工人师傅为什么用橡胶锤子而不用铁锤子?为什么要轻轻敲击地板砖而不是用力敲击?要点提示:用橡胶锤子敲击地板砖,可以经过较长的时间使速度减小到0,在动量变化相同的情况下,地板砖受到的冲击力小,从而保护地板砖不被敲破。轻轻敲击地板砖,锤子的动量变化量小,对地板砖的作用力小,用力敲击地板砖,锤子的动量变化量大,对地板砖的作用力大,很容易敲碎地板砖。问题一问题二当堂检测2.做一做:将纸条的一端压在钢笔帽下,如图a,用手慢慢拉动纸条,会看到什么现象?如图b,拉紧纸条,用手向下快速击打纸条,会看到什么现象?请解释原因。要点提示:图a,用手慢慢拉动纸条,可以看到钢笔帽跟着纸带移动起来。图b,拉紧纸条,用手向下快速击打纸条,纸条从钢笔帽下抽出,钢笔帽静止不动。物体动量的改变取决于外力的冲量大小,钢笔帽在水平方向受到纸条的摩擦力可近似认为两次相同,第一次作用时间长,动量变化大,钢笔帽动;第二次作用时间短,冲量小,动量变化小,钢笔帽不动。问题一问题二当堂检测知识归纳1.对冲量的理解(1)冲量是过程量:冲量描述的是作用在物体上的力对一段时间的积累效应,与某一过程相对应。(2)冲量是矢量:①在作用时间内力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同;②如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。2.冲量的计算(1)若物体受到恒力的作用,力的冲量的数值等于力与作用时间的乘积,冲量的方向与恒力方向一致;(2)若力为同一方向随时间均匀变化的力,该力的冲量可以用平均力计算;(3)若力为一般变力,则不能直接计算冲量。问题一问题二当堂检测典例剖析例题1如图所示,在倾角α=37°的斜面上,有一质量为5kg的物体沿斜面滑下,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求:(1)物体下滑2s的时间内,物体所受各力的冲量;(2)合力的冲量。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)解析:(1)重力的冲量:IG=G·t=mg·t=5×10×2

N·s=100

N·s,方向竖直向下。支持力的冲量:IN=FN·t=mgcos

α·t=5×10×0.8×2

N·s=80

N·s,方向垂直斜面向上。摩擦力的冲量:IFf=Ff·t=μmgcos

α·t=0.2×5×10×0.8×2

N·s=16

N·s,方向沿斜面向上。问题一问题二当堂检测(2)合力的冲量等于各个力冲量的矢量和,遵循矢量合成的平行四边形定则。方法1:(利用正交分解法求各个冲量的矢量和)沿斜面和垂直斜面建立坐标系xOy,则Ox轴:各个力冲量的矢量和Ix=IGsin

α-If=44

N·sOy轴:各个力冲量的矢量和Iy=IN-IGcos

α=0方法2:(先求合力,若合力为恒力,则I=Ft)合力为F=mgsin

α-μmgcos

α=22

N,方向:沿斜面向下。合力冲量I=Ft=44

N·s,方向与F同向,即沿斜面向下。答案:见解析问题一问题二当堂检测规律方法

计算合力冲量的方法(1)分别计算各个力的冲量,然后利用正交分解法或合成法求合力的冲量,这与求合力的方法相同。(2)先求合力,若合力为恒力,则I=Ft。问题一问题二当堂检测变式训练

1如图所示,一质量m=3kg的物体静止在光滑水平面上,受到与水平方向成60°角的力F作用,F的大小为9N,经2s时间,求:(g取10m/s2)(1)物体重力冲量大小。(2)物体受到的支持力冲量大小。(3)力F的冲量大小。(4)合外力的冲量大小。问题一问题二当堂检测解析:对物体受力分析如图所示,则(1)重力的冲量IG=mgt=3×10×2

N·s=60

N·s。(2)支持力的冲量IFN=FNt=(mg-Fsin

60°)t=（3×10-9×）×2

N·s=44.4

N·s。(3)力F的冲量IF=Ft=9×2

N·s=18

N·s。(4)合外力的冲量I合=Fcos

60°·t=9×0.5×2

N·s=9

N·s。答案:(1)60N·s

(2)44.4N·s

(3)18N·s

(4)9N·s问题一问题二当堂检测对动量定理的理解及应用情境探究1.如图所示,跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子?要点提示:人落到海绵垫子上时,可经过较长的时间使速度减小为零,在动量变化相同的情况下,人受到的冲击力减小,从而对运动员起到保护作用。问题一问题二当堂检测2.如图所示,光滑水平面上的一个质量为m的物体受到水平恒力F,在力F作用下,经过时间t,速度从v变为v',试应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量变化量Δp与恒力F及作用时间t的关系。要点提示:由牛顿第二定律:F=ma,由运动学公式:v'-v=at,动量变化量Δp=mv'-mv=mat=Ft。问题一问题二当堂检测知识归纳动量定理的理解和应用(1)动量定理的表达式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等号包含了合外力的冲量与动量变化量的大小相等、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。冲量反映了力对时间的积累效应,与物体的初、末动量以及某一时刻的动量无必然联系。(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是变力,则F应是合外力在作用时间内的平均值。(4)适用对象:动量定理的研究对象通常为单个物体或者可以看作整体的物体系统。(5)适用范围:动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用于微观物体的高速运动。不论是变力还是恒力,不论物体的运动轨迹是直线还是曲线,动量定理都适用。问题一问题二当堂检测典例剖析例题2在撑竿跳高场地落地点铺有厚厚的海绵垫子的目的是减少运动员受伤,理由是(

)A.减小冲量,起到安全作用B.减小动量变化量,起到安全作用C.垫子的反弹作用使人安全D.减小动量变化率,起到安全作用答案:D

解析:跳高运动员在落地的过程中,动量变化一定,由动量定理可知,运动员受到的冲量I一定,跳高运动员在跳高时落到海绵垫上可以延长着地过程的作用时间t,由I=Ft可知,延长时间t可以减小运动员所受到的平均冲力F,即减小动量变化率,起到安全作用,故D正确,ABC错误。问题一问题二当堂检测规律方法

利用动量定理定性分析两类现象(1)物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;反之,力就越小。(2)作用力一定时,力的作用时间越长(或短),动量变化量越大(或小)。问题一问题二当堂检测变式训练

2(多选)如图所示,把重物G压在纸带上,用一水平力缓慢拉动纸带,重物跟着纸带一起运动,若迅速拉动纸带,纸带将会从重物下抽出,解释这些现象的正确说法是(

)A.在缓慢拉动纸带时,重物和纸带间摩擦力小B.在迅速拉动纸带时,纸带给重物的摩擦力大C.在缓慢拉动纸带时,纸带给重物的冲量大D.在迅速拉动纸带时,纸带给重物的冲量小答案:CD

解析:在缓慢拉动纸带时,重物与纸带之间是静摩擦力,在迅速拉动纸带时,它们之间是滑动摩擦力,静摩擦力与滑动摩擦力可认为近似相等。缓慢拉动纸带时,作用时间长,摩擦力的冲量大,重物的动量变化大,所以重物跟着纸带一起运动;迅速拉动纸带时,作用时间短,滑动摩擦力的冲量小,重物的动量变化小,所以重物几乎不动。问题一问题二当堂检测例题3质量m=70kg的撑竿跳高运动员从h=5.0m高处落到海绵垫上,经Δt1=1s后停止,则该运动员身体受到的平均冲力约为多少?如果是落到普通沙坑中,经Δt2=0.1s停下,则沙坑对运动员的平均冲力约为多少?(g取10m/s2)解析:以全过程为研究对象,初、末动量的数值都是0,所以运动员的动量变化量为零,根据动量定理,合力的冲量为零,根据自由落体运动的知识,物体下落到地面上所需要的时间是t=1

s从开始下落到落到海绵垫上停止时,mg(t+Δt1)-FΔt1=0代入数据,解得F=1

400

N下落到沙坑中时,mg(t+Δt2)-F'Δt2=0代入数据,解得F'=7

700

N。答案:1400N

7700N问题一问题二当堂检测规律方法

(1)用动量定理解题的基本思路

(2)对过程较复杂的运动,可分段用动量定理,也可整个过程用动量定理。问题一问题二当堂检测变式训练

3高空作业须系安全带,如果质量为m的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)。此后经历时间t安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(

)答案:A

解析:设作业人员下落h时的速度为v,根据自由落体运动规律可得v2=2gh。对于安全带伸长到最长过程,设竖直向上为正方向,根据动量定理得Ft-mgt=0-(-mv),解以上两式可得

+mg,选项A正确。问题一问题二当堂检测1.从某高处落下一个鸡蛋,分别落到棉絮上和水泥地上,下面结论正确的是(

)A.落到棉絮上的鸡蛋不易破碎,是因为它的动量变化小B.落到水泥地上的鸡蛋易碎,是因为它受到的冲量大C.落到棉絮上的鸡蛋不易破碎,是因为它的动量变化率大D.落到水泥地上的鸡蛋易碎,是因为它的动量变化快答案:D

解析:落到棉絮上的鸡蛋不易碎,而落到水泥地上的鸡蛋易碎,不是其动量大小和冲量大小的原因,而是其动量变化快,所受的冲力大造成的,故只有D正确。问题一问题二当堂检测2.(多选)古时有“守株待兔”的寓言,设兔子的头部受到大小等于自身重力的打击力时即可致死。若兔子与树桩发生碰撞,作用时间为0.2s,则被撞死的兔子的奔跑速度可能是(g取10m/s2)(

)A.1m/s B.1.5m/sC.2m/s D.2.5m/s答案:CD

解析:根据题意建立模型,设兔子与树桩的撞击力为F,兔子撞击后速度为零,根据动量定理有Ft=mv,所以

=gt=10×0.2

m/s=2

m/s,即兔子奔跑的速度至少为2

m/s。问题一问题二当堂检测3.质量为1kg的物体做直线运动,其速度图像如图所示。则物体在前10s内和后10s内所受合力的冲量分别是

(

)A.10N·s,10N·s B.10N·s,-10N·sC.0,10N·s D.0,-10N·s答案:D

解析:根据动量定理,物体所受合力的冲量等于其动量的变化量。故0~10

s内,v1=5

m/s,v2=5

m/s,则Δp1=0,所以I1=0;10~20

s内,v3=5

m/s,v4=-5

m/s,故Δp2=mv4-mv3=[1×(-5)-1×5]

kg·m/s=-10

kg·m/s=-10

N·s,选项D正确。问题一问题二当堂检测4.高空坠物极易对行人造成伤害,若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为(

)A.10N B.102N C.103N D.104

N答案:C

解析:不考虑空气阻力的影响,设鸡蛋落地速度为v,有mgh=,每层楼高约3

m,则h=24×3

m=72

m,设竖直向上为正方向,对鸡蛋冲击地面过程,由于冲击时间很短,所以忽略鸡蛋重力的冲量,根据动量定理,有Ft=0-(-mv),解得F=949

N,即鸡蛋对地面的冲击力约为103

N,选项C正确。习题课:动量定理的应用问题一问题二问题三当堂检测变力冲量的分析与计算情境探究质量为m的质点在半径为r的圆周上以角速度ω做匀速圆周运动,关于向心力在半个周期

内的冲量大小,某同学认为I=Ft,F=mω2r,则I=mω2rT。你认为该同学的解答是否正确?如果不正确,错在哪里?要点提示:不正确

向心力是变力,其冲量不等于Ft。根据动量定理可知,向心力的冲量等于质点的动量变化,即I=2mωr。问题一问题二问题三当堂检测知识归纳变力冲量的求解思路1.若变力方向不变,大小随时间均匀变化,则其冲量等于平均力与时间的乘积。2.若已知变力F-t图像,则图像与坐标轴所围“面积”的大小等于其冲量。3.若为一般变力,根据动量定理,求出该力作用下物体动量的变化Δp,等效代换得出。问题一问题二问题三当堂检测典例剖析例题1如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下。经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小。解析:取向上为正方向,对小球,根据动量定理得mv-(-mv)=I且I=(-mg)t解得IF=t=2mv+mgt答案:2mv+mgt问题一问题二问题三当堂检测规律方法

等效替代是物理学中重要的思维之一,在难以求解某些物理量时,可以考虑用其等效物理量替代。如用合力替代分力,用动量的变化替代合力的冲量,用动能变化替代合力的功等。问题一问题二问题三当堂检测变式训练

1质量均为m的两个小球A、B,中间用一轻质弹簧相连,通过细绳悬挂于一点,剪断绳子两球从静止下落,经过时间t,小球A的速度达到v1,试求此时B球的速度v2大小。解析:取A、B及弹簧组成的系统为研究对象,在下落过程中系统受到的外力是F合外=(mA+mB)g=2mg。系统初始状态的动量p1=0,末状态的动量p2=mv1+mv2。由动量定理得2mgt=mv1+mv2,故此时B球的速度大小v2=2gt-v1。答案:2gt-v1问题一问题二问题三当堂检测动量定理在流体中的应用情境探究利用高压水流射落煤层的采煤方法,具有产量大、效率高等优势。假设高压采煤水枪出水口的截面积为S,水的密度为ρ,水的射速为v,射到煤层上后,水的速度立即变为零。为增大水对煤层的冲力,则应改变哪些因素?要点提示:设在极短的时间Δt内,从水枪射出的水的质量为Δm,则Δm=ρSvΔt。以Δm为研究对象,它在Δt时间内动量变化为:Δp=Δm(0-v)=-ρSv2Δt。设FN为水对煤层的冲力,FN'为煤层对水的反冲力,以FN'的方向为正方向,根据动量定理(忽略水的重力)有:FN'Δt=Δp=-ρv2SΔt。解得FN'=-ρSv2,根据牛顿第三定律知FN=-FN',所以FN=ρSv2,为增大FN,应增大水的射出速度、出水口的截面积S。问题一问题二问题三当堂检测知识归纳“流体圆柱”模型连续流体(液体或气体)与物体作用问题的解决关键是选取怎样的研究对象。流体与物体作用时,“一层层”流体的速度变为零并散开,因此,可以选取很短时间Δt内喷出的水为研究对象,喷出时的速度均为v0,并且把水看作圆柱形物体,其底面积为S,圆柱高为v0Δt。问题一问题二问题三当堂检测典例剖析例题2某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以一定的速度竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力,已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g。求喷出的水的速度v0。

问题一问题二问题三当堂检测解析:设Δt时间内,从喷口喷出的水的质量为Δm,则Δm=ρΔV=ρv0SΔt①设水对玩具的作用力的大小为F,根据牛顿第三定律可知,玩具对水的作用力大小也为F。设竖直向上为正方向,根据动量定理,对质量为Δm的水,有-FΔt=-Δmv0②由于玩具在空中悬停,由力的平衡条件得F=Mg③问题一问题二问题三当堂检测技巧点拨

解决此类“流体施力问题”的关键是选取研究对象,构建“流体圆柱”模型,并能结合题意表示其质量。问题一问题二问题三当堂检测变式训练

2宇

宙

飞

船在太空飞行时,如果遇到微陨石云,会受到较大的阻力。微陨石云是太空中游离的物质微粒比较集中的区域。已知宇

宙

飞

船沿运行方向的横截面积为S,运行速度为v,微陨石云的平均密度为ρ,设宇

宙

飞

船接触到的微陨石最后都附着在飞

船上,求宇

宙

飞

船在穿越微陨石云过程中所受阻力F的大小。解析:时间t内微陨石的总质量m=ρSvt;时间t内飞船增加的动量Δp=mv=ρSv2t;由动量定理可得:Ft=Δp计算得出阻力大小F=ρSv2答案:ρSv2问题一问题二问题三当堂检测动量定理与动能定理的综合应用情境探究在水平道路上行驶的汽车,在遇到前方有障碍物时,需要及时刹车。若汽车刹车后车轮被抱死,则从刹车到汽车停止行驶时间、行驶路程与哪些因素有关?有何关系?

问题一问题二问题三当堂检测知识归纳动量定理与动能定理的区别和联系问题一问题二问题三当堂检测典例剖析例题3在水平地面的右端B处有一面墙,一小物块放在水平地面上的A点,质量m=0.5kg,AB间距离s=5m,如图所示。小物块以初速度v0=8m/s从A向B运动,刚要与墙壁碰撞时的速度v1=7m/s,碰撞后以速度v2=6m/s反向弹回。重力加速度g取10m/s2。求:(1)小物块从A向B运动过程中的加速度a的大小;(2)小物块与地面间的动摩擦因数μ;(3)若碰撞时间t=0.05s,碰撞过程中墙面对小物块平均作用力F的大小。问题一问题二问题三当堂检测解析:(1)从A到B过程是匀减速直线运动,根据速度位移公式,有:可得:μ=0.15;(3)对碰撞过程,规定向左为正方向,由动量定理,有:FΔt=mv2-m(-v1)可得F=130

N。答案:(1)1.5m/s2

(2)0.15

(3)130N问题一问题二问题三当堂检测规律方法

动量是力对时间积累的效果,动能是力对空间积累的效果,因此,动量定理、动能定理是解决物理问题的两条重要思路,当问题中涉及碰撞、冲击、力作用时间时,应优先考虑动量定理;当问题中涉及功、能、力作用位移或路程时,应优先考虑动能定理。问题一问题二问题三当堂检测1.物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间Δt1内速度由0增大到v,在时间Δt2内速度由v增大到2v。设F在Δt1内做的功是W1,冲量是I1;在Δt2内做的功是W2,冲量是I2。那么(

)A.I1<I2,W1=W2 B.I1<I2,W1<W2C.I1=I2,W1=W2 D.I1=I2,W1<W2答案:D

解析:在Δt1时间内,I1=FΔt1=mv=Δp1,在Δt2时间内I2=FΔt2=2mv-mv=mv=Δp1,所以I1=I2。因为

所以W1<W2,故D项正确。问题一问题二问题三当堂检测2.在光滑水平面上,原来静止的物体在水平力F作用下,经过时间t后,动量为p,动能为Ek;若该物体在此光滑水平面上由静止出发,仍在水平力F的作用下,则经过时间2t后物体的(

)A.动量为4p B.动量为

pC.动能为4Ek D.动能为2Ek答案:C

问题一问题二问题三当堂检测3.使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势,得到广泛应用,如图所示,若水柱截面为S,水流以速度v垂直射到被切割的钢板上之后水速减为零,已知水的密度为ρ,则水对钢板的冲力大小为(

)答案:B

解析:设t时间内有V体积的水打在钢板上,则这些水的质量为m=ρV=ρSvt,以这部分水为研究对象,它受到钢板的作用力为F,以水运动的方向为正方向,由动量定理有:Ft=0-mv,即F=-=-ρSv2,负号表示水受到的作用力的方向与水运动的方向相反;由牛顿第三定律可以知道,水对钢板的冲击力大小也为ρSv2,故B项正确。问题一问题二问题三当堂检测4.如图所示,质量为m的小球距轻弹簧的上端为h,小球自由下落一段时间后与弹簧接触,它从接触弹簧开始到弹簧被压缩到最短的过程中持续时间为t,求小球从接触弹簧到压缩到最短的过程中弹簧的弹力对小球的冲量大小。解析:设小球从开始运动到接触弹簧用时t1,根据自由落体运动规律,有设弹簧的弹力对小球的冲量为I,竖直向上为正方向,从小球开始运动到弹簧被压缩到最短的过程,根据动量定理,有-mg(t1+t)+I=0。一、相互作用的两个物体的动量改变如图,在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B,质量分别是m1和m2,沿同一直线向同一方向运动,速度分别是v1和v2,v2>v1。当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v1'、v2'。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1,B所受A对它的作用力是F2。碰撞时,两个物体之间的作用时间很短,为Δt。探究碰撞前后,A、B两物体的动量之和的关系及其满足的条件。3

动量守恒定律【理论探究】根据动量定理,对物体A,有F1Δt=

对物体B,有F2Δt=

。

根据牛顿第三定律

,两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反,故有

。

【结论】当两个相互作用的物体在所受外部对它们的

的情况下

守恒。

二、系统、内力和外力1.系统:由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体。2.内力:系统中

的作用力。

3.外力:

的物体施加给系统内物体的力。

m1v1'-m1v1m2v2'-m2v2F1=-F2

m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2作用力的矢量和为0动量物体间系统以外三、动量守恒定律1.内容:如果一个系统

,或者

,这个系统的总动量保持不变。

2.条件:(1)系统

或者

。

(2)系统

时,外力的作用可以忽略,系统的动量守恒,如碰撞、爆炸系统。

3.表达式:m1v1+m2v2=

(两个物体作用前后动量和相等)。

四、动量守恒定律的普适性动量守恒定律不仅适用于宏观、低速物体组成的系统,也适用于

、

组成的系统。

不受外力所受外力的矢量和为0不受外力所受外力的合力为零外力远小于内力m1v1'+m2v2'高速微观粒子1.正误判断(1)某个力是内力还是外力是相对的,与系统的选取有关。(

)(2)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒。(

)(3)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零。(

)(4)在相互作用且动量守恒的某系统内,一个物体的动量增加时,另一个物体的动量一定减少,系统的总动量不变。(

)(5)只要系统内存在摩擦力,动量就不可能守恒。(

)(6)只要系统所受到合外力的冲量为零,动量就守恒。(

)√×解析:动量守恒是指系统初末状态的动量的大小相等、方向相同。√×解析:不能这样理解,只能说系统内各物体动量变化量的矢量和为零。×解析:人在船上走,系统动量守恒。

√2.下列说法正确的是(

)A.若系统总动量为零,则组成系统的每个物体的动量都为零B.动量守恒定律和牛顿第二定律的适用范围一样C.子弹射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统动量守恒D.子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统动量守恒答案:C

解析:若系统总动量为零,则组成系统的物体的动量的矢量和为零,每个物体的动量可以都为零,也可以都不为零,选项A错误;动量守恒定律适用于宏观、低速物体,微观、高速粒子,而牛顿第二定律只适用于宏观、低速物体,选项B错误;选项C中,子弹与木块的作用力为内力,重力与支持力平衡,系统动量守恒,选项C正确;选项D中,子弹射入木块过程中,墙对木块有弹力,即系统所受合外力不为0,选项D错误。问题一问题二当堂检测对动量守恒定律的理解情境探究在光滑的水平面上有一辆平板车,一个人站在车上用大锤敲打车的左端,如图所示。在连续的敲打下,这辆车能持续地向右运动吗?说明理由。要点提示:当把锤头打下去时,锤头向右摆动,系统总动量要为零,车就向左运动;举起锤头时,锤头向左运动,车就向右运动。用锤头连续敲击时,车只是左右运动,一旦锤头不动,车就会停下来,所以车不能持续向右运动。问题一问题二当堂检测知识归纳1.对动量守恒定律的理解(1)研究对象:两个或两个以上相互作用的物体组成的系统。(2)对系统“总动量保持不变”的理解①系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。②系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。③系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。(3)条件性:应用时一定要判断系统是否满足动量守恒的条件。问题一问题二当堂检测(4)矢量性:表达式是一个矢量式,如果各物体相互作用前后的动量的方向在同一直线上,要选取正方向,将矢量运算转化为代数运算。否则,按照平行四边形定则进行动量及其变化的运算。(5)相对性: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相对于地面的速度。(6)同时性:系统的初动量(或末动量)必须是各物体在相互作用前(或后)同一时刻的动量之和。(7)普适性:适用于两个或多个物体组成的系统;适用于宏观低速物体或微观高速粒子组成的系统。2.动量守恒定律的条件(1)F合外=0(严格条件);(2)F内远大于F外(近似条件);(3)某方向上合力为0,在这个方向上动量守恒。问题一问题二当堂检测典例剖析例题1(多选)如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住玩具小车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法中正确的是(

)A.两手同时放开后,系统总动量始终为零B.先放开左手,后放开右手,此后动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向左D.无论是否同时放手,只要两手都放开后,在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零问题一问题二当堂检测答案:ACD

解析:当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒,又因为开始时总动量为零,故系统总动量始终为零,选项A正确;先放开左手,左边的小车就向左运动,当再放开右手后,系统所受合外力为零,故系统的动量守恒,放开右手时总动量方向向左,放开右手后总动量方向也向左,故选项B错误,C、D正确。技巧点拨

分析动量是否守恒,首先要明确所研究的系统,分清外力和内力。如果外力矢量和为0,则系统的动量守恒。问题一问题二当堂检测变式训练

1(多选)如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑。当两物体被同时释放后,则(

)A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B、C组成系统的动量守恒问题一问题二当堂检测答案:BCD

解析:若μA=μB,但mA∶mB=3∶2,故FfA∶FfB=3∶2,A、B组成的系统合外力不为零,所以A、B组成的系统动量不守恒,A项错误;当FfA=FfB时,A、B组成的系统合外力为零,动量守恒,C项正确;当把A、B、C作为系统时,由于地面光滑,故不论A、B与C之间摩擦力大小情况如何,系统受到的合外力均等于0,所以A、B、C组成的系统动量守恒,故B、D项正确。问题一问题二当堂检测动量守恒定律的应用情境探究《三国演义》“草船借箭”中(如图所示),若草船的质量为m1,每支箭的质量为m,草船以速度v1返回时,对岸士兵万箭齐发,n支箭同时射中草船,箭的速度皆为v,方向与船行方向相同,且v>v1。由此,草船的速度会增加吗?这种现象如何解释?(不计水的阻力)要点提示:增加。草船与箭组成的系统动量守恒。根据m1v1+nmv=(m1+nm)v1'知v1'>v1。问题一问题二当堂检测知识归纳1.动量守恒定律不同表达式的含义(1)p=p':系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p'。(2)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,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)Δp=0:系统总动量增量为零。(4)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2':相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和。问题一问题二当堂检测2.爆炸类问题中动量守恒定律的应用(1)物体间的相互作用突然发生,作用时间极短,爆炸产生的内力远大于外力(如重力、空气阻力等),此种情况下可以利用动量守恒定律求解。(2)由于爆炸过程中物体间相互作用的时间极短,作用过程中物体的位移很小,因此可认为此过程物体位移不发生变化。

动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统。系统的动量是否守恒,与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系。问题一问题二当堂检测典例剖析例题2如图所示,质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动。当t=0时,质量mA=2kg的小铁块A以v2=2m/s的解析:A在小车上相对小车停止运动时,A、B将以共同的速度运动,设此时的速度为v,取v1的方向为正方向,由动量守恒定律得-mAv2+mBv1=(mA+mB)v代入数据可解得v=-1

m/s。负号表示v的方向与v1方向相反,即向右。答案:1m/s

向右速度水平向右滑上小车,A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车,g取10m/s2。求:A在小车上相对小车停止运动时,小车的速度大小和方向。问题一问题二当堂检测规律方法

应用动量守恒定律的解题步骤(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)规定正方向,确定初、末状态动量的正、负号;(5)根据动量守恒定律列式求解。问题一问题二当堂检测变式训练

2甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1m/s。甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1m/s和2m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。

答案:3∶2问题一问题二当堂检测1.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是(

)A.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒B.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒C.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒D.只要系统中的物体具有加速度,系统动量就不守恒答案:A

解析:根据动量守恒定律的条件可知,只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒,故A正确;系统中所有物体的加速度为零时,系统所受的合外力为零,即系统的总动量一定守恒,B错误;若系统内存在摩擦力,而系统所受的合外力为零,系统的动量仍然守恒,C错误;系统中的物体具有加速度时,系统的动量也可能守恒,比如碰撞过程,两个物体的速度都改变,都有加速度,系统的动量却守恒,D错误。问题一问题二当堂检测2.在某次冰壶投掷中,中国队的冰壶运动一段时间后以0.4m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰,碰后对方的冰壶以0.3m/s的速度向前滑行。若两冰壶质量相等,规定向前运动方向为正方向,则碰后中国队冰壶获得的速度为(

)A.-0.1m/s B.-0.7m/sC.0.1m/s D.0.7m/s答案:C

解析:根据动量守恒定律有mv0=mv对+mv中,代入数据,解得v中=0.1

m/s。故选C。问题一问题二当堂检测3.如图所示,质量为m0的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为(

)答案:C

解析:小船和救生员组成的系统满足动量守恒,(m0+m)v0=m·(-v)+m0v',解得v'=v0+,故C项正确,A、B、D项均错。问题一问题二当堂检测4.甲、乙两个玩具小车在光滑水平面上沿同一直线相向运动,它们的质量和速度大小分别为m1=0.5kg,v1=2m/s,m2=3kg,v2=1m/s。两小车相碰后,乙车的速度减小为v2'=0.5m/s,方向不变,则甲车的速度v1'=

,方向

。

解析:设碰前甲车运动的方向为正方向。对两车组成的系统,由于在光滑的水平面上运动,作用在系统上的水平方向的外力为零,故由动量守恒定律有m1v1-m2v2=m1v1'-m2v2'得v1'=-1

m/s。负号表示甲车在相碰后速度的方向与乙车的速度方向相同。答案:-1m/s

方向与乙车的速度方向相同一、实验目的验证碰撞中的动量守恒。二、实验原理在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的情况下,令两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',若m1v1+m2v2=

,那么碰撞中动量守恒。

m1v1'+m2v2'

4

实验:验证动量守恒定律三、参考案例1

研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1.实验中物理量的测量(1)质量的测量:用

测量质量。

(2)速度的测量:利用公式v=,式中Δx为滑块(挡光片)的宽度,Δt为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门所对应的时间。(3)利用在滑块上

的方法改变碰撞物体的质量。

天平

增加重物2.实验方法

(1)用细线将弹簧片压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧片弹开后落下,两个滑块随即向相反方向运动(图甲)。(2)在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙),可以得到能量损失很小的碰撞。(3)在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连成一体运动(图丙),这样可以得到能量损失很大的碰撞。【实验器材】气垫导轨(含气泵)、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片(或弹簧)、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥。【实验步骤】(1)用

测出两滑块的质量,用___________

测出滑块上挡光片的宽度。

(2)安装好气垫导轨,调节导轨下面的调节旋钮,直到水平仪中的气泡位于

,此时导轨水平。

(3)接通气泵的电源,向气垫导轨通入压缩空气。(4)(按照实验方案(2))把滑块2放在气垫导轨的中间,使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮筋后释放滑块1。(5)记录滑块1通过光电门的时间t1,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门的时间t1'、t2。天平

毫米刻度尺中央【数据处理】结论:

。

【注意事项】(1)气垫导轨是一种精度较高的现代化仪器,切忌振动、重压,严防碰伤和划伤,绝对禁止在不通气的情况下将滑块在轨面上滑动。(2)调整气垫导轨时要利用水平仪确保导轨

。

碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和水平四、参考案例2

研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒[实验中物理量的测量]如图所示,质量较大的小球从斜槽上固定位置滚下来,跟放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞后都做

运动。由平抛运动知识可知,各小球落地的

相等。这样如果用小球的飞行时间作时间单位,那么小球飞出的

在数值上就等于它的水平速度。因此,只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP,以及入射小球与被小球碰撞后在空中飞出的水平距离OM和ON,若在实验误差允许的范围内m1OP=

,就验证了小球组成的系统碰撞前后总动量守恒。

平抛时间水平距离m1OM+m2ON【实验器材】斜槽、铅垂线、大小相等而质量不等的小球两个、白纸、复写纸、刻度尺、圆规、三角板、天平。【实验步骤】(1)用

测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球。

(2)按照图所示,安装实验装置。调整固定斜槽,应使斜槽末端

,即在水平槽上放置小球,小球能够保持静止,说明槽口末端水平。

(3)在水平地面上适当位置铺放白纸,在白纸上铺放复写纸,记下

所指的位置O。

(4)不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度滚下,重复10次。用尽可能小的

把所有的小球落点圈在里面,_______

P就是小球落点的平均位置。

天平水平铅垂线圆圆心(5)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从

高度滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次。用步骤(4)的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球的落点的平均位置N。如图所示。

(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。同一【数据处理】记录分析结论:

。

【注意事项】(1)斜槽末端点的切线要水平。(2)入射小球的质量大于被碰小球的质量。(3)每次入射小球在斜槽上同一高度自由滚下。(4)白纸铺好后不能移动。碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和正误判断1.气垫导轨使用前须调节到水平状态。(

)2.在气垫导轨上放滑块前,须先给导轨通压缩空气。(

)3.滑块通过光电门时的速度大小等于挡光片的宽度与挡光时间的比。(

)4.利用斜槽验证动量守恒时,斜槽末端不需要调整到水平。(

)√√√×解析:只有斜槽末端水平,才能保证小球碰前或碰后做平抛运动,进而用水平射程替代速度。5.利用斜槽验证动量守恒时,入射小球的质量可以小于被碰小球的质量。(

)6.利用斜槽验证动量守恒时,两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运动的水平距离替代。(

)×解析:为保证入射小球碰后不反弹,其质量须大于被碰小球的质量。√问题一问题二当堂检测实验原理与操作典例剖析例题1某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证碰撞过程中的动量守恒,图中PQ是斜槽,QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,B球落点痕迹如图所示,其中刻度尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,刻度尺的零点与O点对齐。问题一问题二当堂检测(1)碰撞后B球的水平射程应取为

cm。

(2)在以下选项中,本次实验必须进行的测量是