高中物理选修3-5全部学案

1、1 动量 冲量 （一）教学目标 1理解冲量和动量的概念，知道它们的单位和定义。 2理解冲量和动量的矢量性，理解动量变化的概念。知道运用矢量运算法则计算动量变化，会正确计算一维的动量变化.（二）教学重点： 动量和冲量的概念 （三）教学难点：动量变化量的计算（四）知识梳理 ： 思考与讨论：（1）取几颗弹丸，分发给学生传看.将一颗弹丸装入玩具手枪，一手持枪，一手持纸靶，沿平行于黑板的方向击发：弹丸穿透纸靶接着，佯装再次装弹(不让学生知道实际是空膛)，声明：数到三时，开枪然后举枪指向某一区域的同学，缓缓地数出一、二 、三，不等枪响，手枪所指区域的同学即已作出或抵挡或躲避的防御反应（2）空气中的气体分子

2、具有很大的速度(可达105m/s)，它们无时不在撞击着我们最珍贵也是最薄弱的部位眼睛，为什么我们却毫不在乎? 一、动量（1）物理意义 （2）定义 （3）定义公式（4）单位(两个相等的单位)（5）性质 (6)理 解;动量是状态量，对应速度为瞬时速度。动量是矢量，动量的改变的理解与计算遵循平行四边形定则。动量大小与动能大小之间的关系： （7）动量的改变的定义及公式、方向性 例1质量为0.2kg的垒球以30m/s的速度飞向击球手经击球手奋力打击后，以50m/s的速度反弹，设打击前后，垒球沿同一直线运动，试分析：(1)打击后，垒球的动量大小是变大了还是变小了，变大或变小了多少?(2)在打击过程中，垒球

3、的动量变化是多大?方向如何?(3)思考：在(1)、(2)两问中，结果为什么会不同?例2下列关于动量的说法中，正确的是：（ ）a物体做匀速圆周运动的动量总是在改变，而它的动能不变；b物体做匀速圆周运动半周时间的动量改变为零，其动能改变也为零；c物体做匀速圆周运动1/4周时间动量改变的大小为原来的2倍； d物体的运动状态改变，其动量一定改变思考与讨论：（1） 如果一个物体处于静止状态，其动量为零.那么，我们怎样使它获得动量呢? （2）使静止物体获得动量的方法：施加作用力，并持续作用一段时间.（3）使物体获得一定大小的动量，既可以用较大的力短时间作用，也可以用较小的力长时间作用。（请学生思考：跳高和

4、跳远有何区别？并举出短时间内使物体获得动量的若干实例）即不论力的大小和作用时间如何，只要两者的乘积相同，则产生的动力学效果就相同。二、冲量（1）物理意义 （2）定义 （3）定义公式及适用条件 （4）单位(两个相等的单位) （5）性质（6）理解：冲量是过程量，要注意是哪个力在那个过程的冲量。冲量的物理意义可以用图像法描述。要注意意义的拓展。例3.关于冲量的运算：静止在水平桌面上的物体，受到一个推力(以水平向右为正向)， 则：（1）力在6s内的冲量是多少?方向如何?（2）这个冲量在数值上与f-t图中阴影面积有何联系?t/sf/n246510150t/sf/n246510150（3）如果推力方向不变

5、，在6s内从零均匀增大到15n，你能计算出6s内的冲量吗?例4在光滑水平桌面上静置一物体，现用方向不变的水平力作用在物体上，已知力的大小随时间变化如图所示，试求06s内作用力的总冲量。t/sf/n246051015例5如图所示为马车模型，马车质量为m ，马的拉力f与水平方向成角，在拉力f的拉力作用下匀速前进了时间t，则在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量大小分别为： （ ）aft，0，ftsinbftcos，0，ftsincft，mgt，ftcosdftcos，mgt ，ftcos例6质量相等的a、b两个物体，沿着倾角分别为和的两个光滑斜面，由静止从同 一高度h 2开始下滑到同样的另一高度h

6、 1 的过程中（如图所示），a、b两个物体相同的物理量是（ ）a所受重力的冲量；b所受支持力的冲量；c所受合力的冲量；d动量改变量的大小同步训练：1对于力的冲量的说法，正确的是：（ ）a力越大，力的冲量就越大；b作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大cf1与其作用时间t1的乘积f1t1等于f2与其作用时间t2的乘积f2t2，则这两个冲量相 同；d静置于地面的物体受到水平推力f的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量为零2一个质量为m的小钢球，以速度v1竖直向下射到质量较大的水平钢板上，碰撞后被 竖直向上弹出，速度大小为v2，若v1 = v2 = v，那么下列说法中正确的是：（ ）a因为v1

7、= v2，小钢球的动量没有变化b小钢球的动量变化了，大小是2mv，方向竖直向上；c小钢球的动量变化了，大小是2mv，方向竖直向下；d小钢球的动量变化了，大小是mv，方向竖直向上。3物体动量变化量的大小为5kgm/s，这说明：（ ）a物体的动量在减小 b物体的动量在增大c物体的动量大小也可能不变 d物体的动量大小一定变化4以初速度20ms竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体，不计空气阻力，g取10m/s2则抛出后第1s末物体的动量为_kgm/s，抛出后第3s末物体的动量为_kgm/s，抛出3s内该物体的动量变化量是_kgm/s(设向上为正方向)5如图所示，用一个与水平面成角的恒力f，推着质量为

8、m的木箱沿光滑水平面运动，则在作用时间t内，下列说法中正确的是：（ ）a推力的冲量ftcosb重力的冲量为0c推力f的冲量是ft； d木箱的合外力冲量是ft6在离地面同一高度有质量相同的三个小球、，球以速率竖直上抛，球以相同速率竖直下抛，球做自由落体运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） a球与球落地时动量相同； b球与球落地时动量的改变量相同； c三球中动量改变量最大的是球，最小的是球； d只有、两球的动量改变量方向是向下的。7对于力的冲量的说法，正确的是：（ ）a力越大，力的冲量就越大b作用在物体上的力越大，力的冲量也不一定大cf1与其作用时间t1的乘积f1t1的大小等于f2与其作用时

9、间t2的乘积f2t2的大小，则这两个冲量相同d静置于地面的物体受到水平推力f的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量 为零8下列说法正确的是：（ ）a动量为零时，物体一定处于平衡状态 b动能不变，物体的动量一定不变 c物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变 d物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动9一个质量为03kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同。则碰撞前后小球速度变化量的大 小v和碰撞过程中墙对小球做功的大小w为：（ ）av=0 bv=12m/s cw=0 dw=108j10一个质量2 kg的物体，以初

10、速度10 m/s水平抛出，则抛出时动量的大小为_kgm/s；1 s末物体的动量大小为_kgm/s，这1 s内动量的变化大小为_kgm/s，方向为_。这1 s内重力的冲量大小为_ns，方向为_（g10 m/s2）11关于物体的动量，下列说法中正确的是()a物体的动量越大，其惯性也越大；b同一物体的动量越大，其速度不一定越大c物体的加速度不变，其动量一定不变d运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向12下列说法中正确的是()a合外力的冲量是物体动量变化的原因b若合外力对物体不做功，则物体的动量一定不变c作用在物体上的合外力越小，物体的动量变化越小d物体如果不受外力作用，则物体的动量保持不

11、变13.若物体在运动过程中受到的合力不为零,则()a.物体的动能不可能总是不变的；b.物体的动量不可能总是不变的c.物体的加速度一定变化；d.物体的速度方向一定变化14.物体在恒定的合力f作用下做直线运动,在时间t1内速度由0增大到v,在时间t2内速度由v增大到2v。设f在t1内做的功是w1,冲量是i1;在t2内做的功是w2,冲量是i2,那么()a.i1i2,w1=w2； b.i1i2,w1w2； c.i1=i2,w1=w2 d.i1=i2,w1tb bta=tb cta i下bi上1。则：（1）系统： （2）外力： （3）内力： （4）成立条件： 2.动量守恒定律的内容：公式:守恒条件：（理

12、想化守恒） （近似守恒） (单方向动量守恒) 适用范围：比牛顿定律具有更广的适用范围，微观、高速意 义：虽然由恒力作用推导得出，但实践证明既适用于恒力也适用于变力。尤其研究短时变力或多作用的复杂过程更为方便，特点是不考虑中间细节，只需抓住作用前及作用后的初末态。机械能守恒的问题动量不一定守恒，动量守恒的问题机械能也不一定守恒。高中阶段只研究作用前作用后速度共线情况，即一维情况。斜碰这样的作用不研究。从现代物理学的理论高度来认识，动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。（另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。）从科学实践的角度来看，迄今为止，人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反，每当在

13、实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，最后总是以有新的发现而胜利告终。例如静止的原子核发生衰变放出电子时，按动量守恒，反冲核应该沿电子的反方向运动。但云室照片显示，两者径迹不在一条直线上。为解释这一反常现象，1930年泡利提出了中微子假说。由于中微子既不带电又几乎无质量，在实验中极难测量，直到1956年人们才首次证明了中微子的存在。（2000年高考综合题23 就是根据这一历史事实设计的）。又如人们发现，两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场，把电磁场的动量也考虑进去，总动量就又守恒了。理解：（1）

14、矢量性（2）速度必须选择大地为参照物（3）状态量。注意对应某一时刻的速度或者单方向分速度（同一性）（4）推导动量守恒的知识依据(5)抓住研究对象选取必须为相互作用的物体系统，区分外力和内力，正确识别是否动量守恒及哪一种情况的动量守恒。应用：（1）选择相互作用的系统为研究对象(2)选过程确定初末态（3）对研究对象进行受力分析（4）守恒条件的判定（5）选择正方向（6）列方程求解.例1.子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。ab例2. 质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板

15、车，已知平板车的质量为90kg，求小孩跳上车后他们共同的速度？7将物体p从置于光滑水平面上的斜面体q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，如图 524所示.在下滑过程中，p的速度越来越小，最后相对斜面静止，那么由p和q组成的系统（ ）a动量守恒 b水平方向动量守恒 c最后p和q以一定的速度共同向左运动d最后p和q以一定的速度共同向右运动例4.抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向？例5.质量为m的小车在水平地面上以速度v0匀速向右运动。当车中的砂子从底部的漏斗 中不断流下

16、时，车子速度将（ ）a减小 b不变 c增大 d无法确定例6连同炮弹在内的车停放在水平地面上。炮车和弹质量为m，炮膛中炮弹质量为m，炮车与地面同时的动摩擦因数为，炮筒的仰角为。设炮弹以速度射出，那么炮车在地面上后退的距离为_。例7甲、乙两人在摩擦可略的冰面上以相同的速度相向滑行。甲手里拿着一只篮球，但总质量与乙相同。从某时刻起两人在行进中互相传球，当乙的速度恰好为零时，甲的速度为_，已知此时球在甲的手里。例8某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，设水的阻力不计， 那么在这段时间内人和船的运动情况是：（ ）a人匀速走动，船则匀速后退，且两者的速度大小与它们的质量成反比b人匀加速走

17、动，船则匀加速后退，且两者的速度大小一定相等c不管人如何走动，在任意时刻两者的速度总是方向相反，大小与它们的质量成反比d人走到船尾不再走动，船则停下例9如图所示，放在光滑水平桌面上的a、b木块中部夹一被压缩的弹簧，当弹簧被放开时，它们各自在桌面上滑行一段距离后，飞离桌面落在地上。a的落地点与桌边水平距离0.5m，b的落地点距离桌边1m，那么（ ）aa、b离开弹簧时的速度比为12； ba、b质量比为21c未离开弹簧时，a、b所受冲量比为12；d未离开弹簧时，a、b加速度之比12例10如图所示，在沙堆表面放置一长方形木块a，其上面再放一个质量为m=0.10kg的爆竹b，木块的质量为m=6.0kg。

18、当爆竹爆炸时，因反冲作用使木块陷入沙中深度h=50cm，而木块所受的平均阻力为f=80n。若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，g取，求爆竹能上升的最大高度？同步练习：1如图所示，质量分别为m和m的铁块a和b用细线相连，在恒定的力作用下在水平桌面上以速度v匀速运动.现剪断两铁块间的连线，同时保持拉力不变，当铁块a停下的瞬间铁块b的速度大小为_.2质量为m的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小球用细绳吊在小车上o点，将小球拉至水平位置a点静止开始释放（如图所示），求小球落至最低点时速度多大？（相对地的速度）3如图所示，在光滑水平面上有两个并排放置的木块a和b，已知ma=0.5 kg，mb=0

19、.3 kg,有一质量为mc=0.1 kg的小物块c以20 m/s的水平速度滑上a表面，由于c和a、b间有摩擦，c滑到b表面上时最终与b以2.5 m/s的共同速度运动，求：（1）木块a的最后速度？ （2）c离开a时c的速度？4在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是（ ）a若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开b若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行c若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开d若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行5如图所示，用细线挂一质量为m的木块，有一质量为m的子弹自左向右水平射穿此木块，穿透前后子弹的速度分别为和v（设子弹

20、穿过木块的时间和空气阻力不计），木块的速度大小为（ ）a bc d6质量为2kg的小车以2m/s的速度沿光滑的水平面向右运动，若将质量为2kg的砂袋以3m/s的速度迎面扔上小车，则砂袋与小车一起运动的速度的大小和方向是（ ）a2.6m/s，向右 b2.6m/s，向左 c0.5m/s，向左 d0.8m/s，向右7车厢停在光滑的水平轨道上，车厢后面的人对前壁发射一颗子弹。设子弹质量为m，速度v，车厢和人的质量为m，则子弹陷入前车壁后，车厢的速度为（ ）amv/m，向前 bmv/m，向后 cmv/（m+m），向前 d08向空中发射一物体，不计空气阻力。当此物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂成a、b

21、两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则（ ）ab的速度方向一定与原速度方向相反b从炸裂到落地的这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大ca、b一定同时到达水平地面d在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的冲量大小一定相等9两质量均为m的冰船a、b静止在光滑冰面上，轴线在一条直线上，船头相对，质量为m的小球从a船跳入b船，又立刻跳回，a、b两船最后的速度之比是_。8.3 动量守恒定律 习题课动量守恒定律的应用一碰撞a a b a b a bv1vv1/v2/ 两个物体在极短时间内发生相互作用，这种情况称为碰撞。由于作用时间极短，一般都满足内力远大于外力，所以可以认为系统的动量守恒。碰撞又分

22、弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。仔细分析一下碰撞的全过程：设光滑水平面上，质量为m1的物体a以速度v1向质量为m2的静止物体b运动，b的左端连有轻弹簧。在位置a、b刚好接触，弹簧开始被压缩，a开始减速，b开始加速；到位置a、b速度刚好相等（设为v），弹簧被压缩到最短；再往后a、b开始远离，弹簧开始恢复原长，到位置弹簧刚好为原长，a、b分开，这时a、b的速度分别为。全过程系统动量一定是守恒的；而机械能是否守恒就要看弹簧的弹性如何了。（1）弹簧是完全弹性的。系统动能减少全部转化为弹性势能，状态系统动能最小而弹性势能最大；弹性势能减少全部转化为动能；因此、状态系统动能相等。这种碰撞叫做弹性

23、碰撞。由动量守恒和能量守恒可以证明a、b的最终速度分别为：。（这个结论最好背下来，以后经常要用到。）（2）弹簧不是完全弹性的。系统动能减少，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，状态系统动能仍和相同，弹性势能仍最大，但比小；弹性势能减少，部分转化为动能，部分转化为内能；因为全过程系统动能有损失（一部分动能转化为内能）。这种碰撞叫非弹性碰撞。（3）弹簧完全没有弹性。系统动能减少全部转化为内能，状态系统动能仍和相同，但没有弹性势能；由于没有弹性，a、b不再分开，而是共同运动，不再有过程。这种碰撞叫完全非弹性碰撞。可以证明，a、b最终的共同速度为。在完全非弹性碰撞过程中，系统的动能损失最大，为：。

24、（这个结论最好背下来，以后经常要用到。）重新归纳一下碰撞的分类及含义：v1【例1】 质量为m的楔形物块上有圆弧轨道，静止在水平面上。质量为m的小球以速度v1向物块运动。不计一切摩擦，圆弧小于90且足够长。求小球能上升到的最大高度h 和物块的最终速度v。点评：本题和上面分析的弹性碰撞基本相同，唯一的不同点仅在于重力势能代替了弹性势能。例2 动量分别为5kgm/s和6kgm/s的小球a、b沿光滑平面上的同一条直线同向运动，a追上b并发生碰撞后。若已知碰撞后a的动量减小了2kgm/s，而方向不变，那么a、b质量之比的可能范围是什么？（本题答案） （变化）有a、b两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正

25、，两球的动量分别是pa=5kgm/s，pb=7kgm/s，如图所示若能发生正碰，则碰后两球的动量增量pa、pb可能是（ ）apa=-3kgm/s；pb =3kgm/s； bpa=3kgm/s；pb =3kgm/scpa=-10kgm/s；pb =10kgm/s；dpa=3kgm/s；pb =-3kgm/s点评：此类碰撞问题要考虑三个因素：碰撞中系统动量守恒；碰撞过程中系统动能不增加；碰前、碰后两个物体的位置关系（不穿越）和速度大小应保证其顺序合理。这是碰撞问题的三个依据。例3在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，下列现象可能的是（ ）a若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开b若

26、两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行c若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开d若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行例4一质量为m的木块放在光滑的水平桌面上处于静止状态，一颗质量为m的子弹以速度v0沿水平方向击中木块，并留在其中与木块共同运动，则子弹对木块的冲量大小是( )a、 mv0 ； b、 ； c、mv0 ； d、mv0例5质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动，球1的动量为7 kgm/s,球2的动量为5 kgm/s,当球1追上球2时发生碰撞，则碰撞后两球动量变化的可能值是（）ap1=-1 kgm/s，p2=1 kgm/s；bp1=-1 kgm/s，p2=4 kgm

27、/scp1=-9 kgm/s，p2=9 kgm/s；dp1=-12 kgm/s，p2=10 kgm/s例6在质量为m的小车中挂有一单摆，摆球的质量为，小车（和单摆）以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短。在此碰撞过程中，下列哪个或哪些说法是可能发生的：（ ）a小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为、，满足b摆球的速度不变，小车和木块的速度变为和，满足c摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v，满足mv（m+m）vd小车和摆球的速度都变为，木块的速度变为，满足例7甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p甲=5 kgm/s,

28、p乙=7 kgm/s，甲追乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为p乙=10 kgm/s，则两球质量m甲与m乙的关系可能是（ ）am甲=m乙bm乙=2m甲 cm乙=4m甲dm乙=6m甲图523例8如图523所示，质量为m的小车在光滑的水平面上以v0向右匀速运动，一个质量为m的小球从高h处自由下落，与小车碰撞后， 反弹上升的最大高度仍为h.设m m，发 生碰撞时弹力n mg，球与车之间的动摩擦 因数为,则小球弹起后的水平速度可能是（ ）（ ）av0； b0；c2； dv0例9如图527所示，甲、乙两辆完全一样的小车，质量都为m，乙车内用绳吊一质量为0.5 m的小球，当乙车静止时，甲车以速度v与乙车相碰，

29、碰后连为一体，则碰后两车的共同速度为_.当小球摆到最高点时，速度为_. 碰撞同步练习题a组1.在光滑的水平面上有a、b两球,其质量分别为ma、mb,两球在t0时刻发生正碰,并且在碰撞过程中无机械能损失,两球在碰撞前后的速度时间图象如图所示,下列关系式正确的是()a.mamb； b.ma1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()a b c d4如图所示，在光滑水平地面上有两个完全相同的小球a和b，它们的质量都为m。现b球静止，a球以速度v0与b球发生正碰，针对碰撞后的动能下列说法中正确的是()ab球动能的最大值是mvbb球动能的最大值是mvc系统动能的最小值是0d系统动能的最小值是mv6(多选)如图所示，半径和动能都相等的两个小球相向而行甲球质量m甲大于乙球质量m乙，水平面是光滑的，两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下列哪些情况()a甲球速度为零，乙球速度不为零b两球速度都不为