高中物理 1.11.2 物体的碰撞 动量 动量守恒定律课件 粤教版选修35.ppt

高中物理 选修3 5 粤教版 第一章碰撞与动量守恒第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律 1 目标定位 1 探究物体弹性碰撞的一些特点 知道弹性碰撞和非弹性碰撞 2 理解动量 冲量的概念 知道动量的变化量也是矢量 3 理解动量定理的确切含义 会用其来解释和计算碰撞 缓冲等现象 一 碰撞及其分类1 碰撞 碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的 时间内产生非常大的相互作用的过程 其最主要特点是 相互作用 作用力 和作用力峰值 等 2 碰撞的分类 1 按碰撞前后 物体的运动方向是否沿同一条直线可分为 正碰 对心碰撞 碰撞前后 物体的运动方向 斜碰 非对心碰撞 碰撞前后 物体的运动方向 极短 时间短 变化快 大 沿同一条 不在同一直线上 直线 2 按碰撞过程中机械能是否损失分为 弹性碰撞 碰撞过程中机械能 即碰撞前后系统的总动能 ek1 ek2 ek1 ek2 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 ek1 ek2 ek1 ek2 二 动量及其改变1 冲量 1 定义 物体受到的 与 的乘积 2 定义式 i 3 单位 在国际单位制中 冲量的单位是 符号为 守恒 相等 不守恒 小于 力 力的作用时间 f t 牛顿 秒 n s 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 质量 速度 mv 千克米每秒 kg ms 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 f t mv mv 末动量 初动量 p p 合外力 动量的改变量 一 弹性碰撞和非弹性碰撞1 碰撞中能量特点 碰撞过程中 一般伴随机械能的损失 即 ek1 ek2 ek1 ek2 2 弹性碰撞 两个物体碰撞后形变能够完全恢复 碰撞后没有动能转化为其他形式的能量 则碰撞前后两物体构成的系统的动能 这种碰撞也称为完全弹性碰撞 3 非弹性碰撞 两个物体碰撞后形变不能完全恢复 该过程有动能转化为其他形式的能量 总动能 非弹性碰撞的特例 两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动 该碰撞称为完全非弹性碰撞 碰撞过程能量损失最多 相等 减少 例1 一个质量为2kg的小球a以v0 3m s的速度与一个静止的 质量为1kg的小球b正碰 试根据以下数据 分析碰撞性质 1 碰后小球a b的速度均为2m s 2 碰后小球a的速度为1m s 小球b的速度为4m s 答案 1 非弹性碰撞 2 弹性碰撞 针对训练1 单选 现有甲 乙两滑块 质量分别为3m和m 以相同的速率v在光滑水平面上相向运动 发生了碰撞 已知碰撞后甲滑块静止不动 乙滑块反向运动 且速度大小为2v 那么这次碰撞是 a 弹性碰撞b 非弹性碰撞c 完全非弹性碰撞d 条件不足 无法确定答案a 二 对动量和动量变化量两个物理量的理解1 动量的定义式 p mv 动量是矢量 方向与速度v的方向相同 2 动量是状态量 进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态 时刻 的动量 4 动量的变化 p p p p 1 若p p不在一条直线上 要用平行四边形定则求矢量差 2 若p p在一条直线上 先规定正方向 再用正 负号表示p p的方向 则可用 p p p mv mv进行代数运算 3 动量变化的方向 与速度变化的方向相同 例2 羽毛球是速度较快的球类运动之一 运动员扣杀羽毛球的速度可达到342km h 假设球飞来的速度为90km h 运动员将球以342km h的速度反向击回 设羽毛球的质量为5g 试求 1 运动员击球过程中羽毛球的动量变化量 2 在运动员的这次扣杀中 羽毛球的速度变化 动能变化各是多少 答案 1 0 600kg m s 方向与球飞来的方向相反 2 120m s 方向与初速度方向相反21j 借题发挥关于动量变化量的求解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 针对训练2 单选 质量为0 5kg的物体 运动速度为3m s 它在一个变力作用下速率变为7m s 方向和原来方向相反 则这段时间内动量的变化量为 a 5kg m s 方向与原运动方向相反b 5kg m s 方向与原运动方向相同c 2kg m s 方向与原运动方向相反d 2kg m s 方向与原运动方向相同答案a解析以原来的方向为正方向 由定义式 p mv mv得 p 7 0 5 3 0 5 kg m s 5kg m s 负号表示 p的方向与原运动方向相反 三 对动量定理的理解和应用1 动量定理的理解 1 动量定理的表达式mv mv f t是矢量式 等号包含了大小相等 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 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 2 动量定理的应用 1 定性分析有关现象 物体的动量变化量一定时 力的作用时间越短 力就越大 力的作用时间越长 力就越小 作用力一定时 力的作用时间越长 动量变化量越大 力的作用时间越短 动量变化量越小 2 应用动量定理定量计算的一般步骤 选定研究对象 明确运动过程 进行受力分析和运动的初 末状态分析 选定正方向 根据动量定理列方程求解 例3 在水平力f 30n的作用下 质量m 5kg的物体由静止开始沿水平面运动 已知物体与水平面间的动摩擦因数 0 2 若f作用6s后撤去 撤去f后物体还能向前运动多长时间才停止 g取10m s2 答案12s解析法一用动量定理解 分段处理 选物体为研究对象 对于撤去f前物体做匀加速运动的过程 受力情况如图甲所示 始态速度为零 终态速度为v 取水平力f的方向为正方向 根据动量定理有 f mg t1 mv 0 法二用动量定理解 研究全过程 选物体作为研究对象 研究整个运动过程 这个过程的始 终状态的物体速度都等于零 取水平力f的方向为正方向 根据动量定理得 借题发挥应用动量定理定量计算的一般步骤 1 选定研究对象 明确运动过程 2 进行受力分析 确定初 末状态 3 选定正方向 根据动量定理列出对应的方程分析求解 针对训练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 t1 1s后停止 则该运动员身体受到的平均冲力约为多少 如