2012高中物理 1.1 物体的碰撞 1.2动量 动量守恒定律学案 粤教版选修3-5

1 11 1 物体的碰撞物体的碰撞 1 21 2 动量动量 动量守恒定律动量守恒定律 学案 粤教版选修学案 粤教版选修 3 53 5 1 碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的 时间内产生非常之强的相互作用 其主要特点是 相互作用时间 作用力变化 作用力峰值 相互作用力远远 外力 2 1 按碰撞前后物体的运动方向是否沿同一直线可将碰撞可分为 正碰 两物体 碰撞时的速度沿着 方向 称为正碰 斜碰 两物体碰撞前的相对速度 上 称为斜碰 2 按碰撞过程中机械能是否损失 可将碰撞分为 完全弹性碰撞 两物体碰后形变 能 且没有能量 碰撞前后两小球构成的系统的动能 这种 碰撞称为完全弹性碰撞 非弹性碰撞 若两物体碰撞后它们的形变 原状 这时将有一部分动能最终会转变为 碰撞前后系统的动能 这种碰撞是 非弹性碰撞 当两物体碰后合为一体 具有 速度时 系统损失的能量最大 这种碰 撞称为完全非弹性碰撞 3 物体受到的力与 的乘积叫做力的冲量 如果用字母 I 表示力的冲量 则有 I 冲量是矢量 其方向与力的方向相同 运动物体的质量和 的乘积叫做物体的动量 其表达式 p 动量是 量 方向与 相同 国际单位制中动量的单位是 符号是 4 物体所受合力的冲量等于物体动量的 用公式表示为 Ft 这个规律称为动量定理 由公式可以看出 在动量变化量相同的情况 下 力的作用时间越短 力就越 力的作用时间越长 力就越 5 具有相互作用的物体称为 系统内物体间的作用力称为 系统外的其 他物体对系统的作用力叫做 当整个系统受到的合外力 时 系统的总动量 这就是动量守恒定律 用公式表示为 6 双选 关于动量的概念 下列说法正确的是 A 动量大的物体惯性一定大 B 动量大的物体运动一定快 C 动量相同的物体运动方向一定相同 D 动量相同的物体速度小的惯性大 7 下列关于动量及其变化的说法正确的是 A 两物体的动量相等 动能也一定相等 B 物体动能发生变化 其动量也一定发生变化 C 动量变化的方向一定与初 末动量的方向都不同 D 动量变化的大小不可能等于初 末状态动量大小之和 8 质量为 m 的钢球自高处落下 以速率 v1碰地 竖直向上弹回 碰撞时间极短 离 地的速率为 v2 在碰撞过程中 钢球受到的冲量的方向和大小为 A 向下 m v1 v2 B 向下 m v1 v2 C 向上 m v1 v2 D 向上 m v1 v2 概念规律练 知识点一 动量和冲量 1 双选 下列关于动量的说法正确的是 A 质量大的物体的动量一定大 B 质量和速率都相同的物体的动量一定相同 C 一个物体的速率改变 它的动量一定改变 D 一个物体的运动状态变化 它的动量一定改变 2 下列说法中正确的是 A 物体所受的合外力越大 其动量变化一定越大 B 物体所受的合外力越大 其动量一定变化得越快 C 物体所受的合外力的冲量越大 其动量一定越大 D 物体所受的合外力的冲量越大 其动量一定变化得越快 知识点二 动量守恒的条件 3 下列情形中 满足动量守恒条件的是 A 铁锤打击放在铁砧上的铁块 打击过程中 铁锤的动量 B 子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中 子弹和木块的总动量 C 子弹水平穿过固定木块的过程中 子弹和木块的总动量 D 棒击垒球的过程中 棒和垒球的总动量 知识点三 动量守恒定律 4 双选 两个物体质量不同 它们在合力为零的情况下相向运动并发生正碰 下列说 法中正确的是 A 碰撞后 质量小的物体速度变化大 B 碰撞后 质量大的物体速度变化大 C 若碰撞后连成整体 则整体运动方向与原来动量大的物体运动方向相同 D 若碰撞后连成整体 则整体运动方向与原来速度大的物体运动方向相同 5 质量为 1 kg 的铜块静止于光滑的水平面上 一个质量为 50 g 的小球以 1 000 m s 的速率碰到铜块后 又以 800 m s 的速率被反弹回 求铜块获得的速度 方法技巧练 一 应用动量定理解决问题的方法 6 从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上比掉在泥土上易碎 是因为掉在水泥地上时 杯子 A 受到的冲量大 B 受到的作用力大 C 动量的变化量大 D 动量大 7 水平面上的物体 M 在水平恒力 F 的作用下由静止开始运动 经时间 t 后 撤去水 平恒力 F 又经时间 t 后物体停止运动 则物体所受的摩擦力大小为 A F B C D F 2 F 3 F 4 二 应用动量守恒定律解题的方法 图 1 8 如图 1 所示 在光滑的水平面上有一辆平板车 上面站着一个人 车以速度 v0前 进 已知车的质量为 m1 人的质量为 m2 某时刻人突然向前跳离车 设人跳离车时 相对 于车的速度为 v 求人跳离后车的速度 参考答案 课前预习练 1 极短 短 快 大 大于 2 1 连心线 不在连心线 2 完全恢复 损失 相等 不能完全恢复 热 不再相等 共同 3 力的作用时间 Ft 它的速度 mv 矢 速度的方向 千克米每秒 kg m s 1 4 改变量 mvt mv0 大 小 5 系统 内力 外力 等于零 保持不变 m1v10 m2v20 m1v1 m2v2 6 CD 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的 动量大的物体质量不一定大 惯性也不一定大 A 错 同样 动量大的物体速度也不一定大 B 也错 动量相同指动量的 大小和方向均相同 而动量的方向就是物体运动的方向 故动量相同的物体 运动方向一 定相同 C 对 动量相同的物体 速度小的质量大 惯性也大 D 对 7 B 8 D 课堂探究练 1 CD 根据动量的定义 它是质量和速度的乘积 因此它由质量和速度共同决定 故 A 错 又因为动量是矢量 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 故 B 错 一个物体的速率改变 则它的动量大 小就一定改变 故 C 对 物体的运动状态变化 则它的速度就一定发生了变化 它的动量 也就发生了变化 故 D 对 点评 动量是矢量 动量的方向与速度的方向相同 2 B 由表达式 Ft mvt mv0可以看出 物体受到的冲量越大 动量的变化量越大 但物体的动量不一定大 动量变化也不一定快 C D 均错误 将公式变形得 F 物体所受合外力越大 动量变化也就越快 B 正确 mvt mv0 t p t 点评 物体所受的冲量与力和作用时间有关 并且冲量要引起动量的变化 满足 I p 3 B 4 AC 5 90 m s 与小球入射的方向相同 解析 小球和铜块组成的系统所受合外力为零 系统的动量守恒 设小球质量为 m 小球碰前速度为 v0 碰后速度为 v1 铜块质量为 M 碰后铜块速度为 v2 取小球入射方向 为正方向 则 mv0 0 mv1 Mv2 v2 mv0 mv1 M m s 0 05 1 000 0 05 800 1 90 m s 点评 动量守恒定律的适用条件 1 系统不受外力或系统所受的合外力为零 2 系 统所受的合外力不为零 但合外力比内力小得多且作用的时间很短 系统动量近似守恒 如 碰撞 爆炸等情况 3 系统所受的合外力不为零 但在某一方向上的合外力为零 或在 某一方向上的外力比内力小得多 则系统只在该方向上动量守恒 6 B 由同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上和泥土上时 速度相同 动量相同 D 错 最后速度都减为零 动量的变化量相同 所受合力的冲量相同 A C 错 落在水泥地 上时作用时间短 受到的作用力大 B 对 7 B 对全过程应用动量定理得 Ft 2ft 0 所以 f F 1 2 方法总结 应用动量定理解题的步骤 1 选取研究对象 单个物体或可视为单个物体 的系统 2 确定所研究的物理过程及其初 末状态 3 分析研究对象在所研究的物理过 程中的受力情况 4 建立坐标系 即规定正方向 5 根据动量定理列方程 6 解方程 统一单位 进行运算 求得结果 8 v0 m2v m1 m2 解析 由受力特点可知人与车组成的系统动量守恒 由相对速度 v 可建立人 车末速 度的关系 选取人和车组成的系统为研究对象 人跳出车的过程中 系统的动量守恒 取车前进 方向为正方向 假设人跳出之