资源简介 (共49张PPT)第六章碰撞与动量守恒课标要求 热点考向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.通过实验,理解动量定理和动量守恒定律.能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题3.通过物理学中的守恒定律,体会自然界的和谐和统一 1.动量定理与动量守恒定律的应用2.动量守恒与能量守恒的综合应用3.动量守恒定律与磁场、电磁感应、原子核物理等知识的综合应用第1节动量动量定理一、动量 动量定理1.冲量.作用时间Ft力 F(1)定义:力和力的__________的乘积.(2)公式:I=________,适用于求恒力的冲量.(3)方向:与________的方向相同.2.动量.(1)定义:物体的质量与________的乘积.(2)公式:p=________.(3)单位:千克·米/秒,符号:________.(4)意义:动量是描述物体运动状态的物理量,是矢量,其方向与________的方向相同.速度mvkg·m/s速度项目 动量定理 动量守恒定律内容 物体在一个过程始末的_______变化量等于它在这个过程中所受合外力的________ 相互作用的物体组成的系统__________或所受合外力为________时,这个系统的总动量将保持不变表达式 p′-p=________或mv′-mv=________ m1v1+m2v2=___________二、动量定理和动量守恒定律动量冲量不受外力零F合 tF合 tm1v1′+m2v2′【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)动量越大的物体,其速度越大.()(2)两物体的动量相等,他们的动能也一定相等.()(3)物体所受合力不变,则其动量也不改变.()(4)物体沿水平面运动时,重力不做功,其冲量为零.()(5)动量变化量的大小不可能等于初、末状态动量大小之和.()答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×2.如图 所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力 F 的)作用下匀速前进了时间 t,则下列说法正确的是(A.拉力 F 对物体的冲量大小为 Ftcos θB.拉力对物体的冲量大小为 Ftsin θC.摩擦力对物体的冲量大小为 Ftsin θD.合外力对物体的冲量大小为零解析:求冲量时,必须明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量.本题中,作用的时间都是 t,根据公式 I=F·t 求得力 F 对物体的冲量就是 Ft,A、B 均错误;物体做匀速运动,因此物体受到的摩擦力Ff=Fcos θ,所以摩擦力对物体的冲量大小为Fft=Fcos θ·t,C 错误;物体匀速运动,合外力为零,所以合外力对物体的冲量大小为零,D 正确.答案:D3.(多选,2024 年广东江门一模)数据表明,在电动车事故中,佩戴头盔可防止 85%的头部受伤,大大减小损伤程度.头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长至 6 ms 以上,人头部的质量约为2 kg,则下列说法正确的是( )A.头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率B.头盔减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量C.事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等D.若事故中头部以 6 m/s 的速度水平撞击缓冲层,则头部受到的撞击力最多为 2000 N解析:根据 F·Δt=Δp 可得 F=6×10ΔpΔt,依题意,头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长了,头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率,A 正确;同理,可知头盔并没有减少驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量,B 错误;根据 I=F·Δt 头盔对头部的作用力与头部对头盔的作用力等大反向,作用时间相同,所以事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等,C 正确;代入数据,可得 F=2×6-3N=2000 N,可知事故中头部以 6 m/s 的速度水平撞击缓冲层,则头部受到的撞击力最多为2000 N,D 正确.答案:ACDM+m4.如图所示,质量为 M 的小车 A 停放在光滑的水平面上,小车上表面粗糙.质量为 m 的滑块 B 以初速度 v0 滑到小车 A 上,车足够长,滑块不会从车上滑落,则小车的最终速度大小为( )A.零B.mv0MC.mv0D.mv0M-m答案:C对比项目 动量 动能 动量变化量定义 物体的质量和速度的乘积 物体由于运动而具有的能量 物 体末动量与初动量的矢量差热点 1 动量[热点归纳]1.动量与动能的比较.对比项目 动量 动能 动量变化量定义式 p=mv Δp=p′-p矢标性 矢量 标量 矢量特点 状态量 状态量 过程量关联方程(续表)对比项目 动量 动能 动量变化量对于给定的物体,若动能发生了变化,动量一定也发生了变化;而动量发生变化,动能不一定发生变化(动量发生变化,可能是方向变而大小不变,故动能可能不变).它们都是相对量,均与参考系的选取有关,高中阶段通常选取地面为参考系(续表)2.关于动量变化量的几点说明.(1)动量的变化量是矢量,遵循平行四边形定则.其方向与速度的改变量方向相同.(2)如果初末动量在同一直线上,首先规定正方向,再用正负表示初末动量 p1、p2,根据公式Δp=p2-p1,求出动量的变化量,如图甲、乙.甲乙丙(3)如果初末动量不在同一直线上,需使用平行四边形定则,求出动量的变化量Δp.如图丙.【典题 1】(2023 年广东广州开学考)在空中相同高度处以相同的速率分别抛出质量相同的三个小球.一个竖直上抛,一个竖直下抛,一个平抛.若不计空气阻力,三个小球从抛出到落地的过程中()A.三个小球落地时的动量相同B.三个小球动量的变化量相同C.上抛球动量的变化量最大D.下抛球动量的变化量最大落地时的速度大小相等,由于做平抛运动的小球落地时的速度方向与竖直上抛和竖直下抛小球的落地速度方向不同,因此三个小球落地时的动量不相同,A 错误;在相同高度处三个小球以相同的速率分别抛出,可知做竖直上抛运动小球的运动时间大于做平抛运动小球的运动时间,做平抛运动小球的运动时间大于做竖直下抛运动小球的运动时间,由动量定理可得 mgt=Δp,可知三个小球动量的变化量不相同.上抛球动量的变化量最大,下抛球动量的变化量最小,BD 错误,C 正确.答案:C易错点拨动量和动量变化量都是矢量.分析动量变化时不能仅仅看大小,一般先看方向,方向不同,动量和动量变化量必然不同,若方向相同,再看大小是否相同.对比项目 冲量 功定义 作用在物体上的力和力的作用时间的乘积 作用在物体上的力和物体在力的方向上的位移的乘积单位 N·s J公式 I=Ft(F 为恒力) W=Flcos α(F 为恒力)热点 2 冲量[热点归纳]1.冲量与功的比较.对比项目 冲量 功标矢性 矢量 标量意义 ①表示力对时间的累积;②是动量变化的量度 ①表示力对空间的累积;②是能量变化的量度都是过程量,都与力的作用过程相互联系(续表)公式法 利用定义式 I=Ft 计算冲量,此方法仅适用于恒力的冲量,无须考虑物体的运动状态图像法 利用 F-t 图像计算,F-t 图像围成的面积表示冲量,此法既可以计算恒力的冲量,也可以计算变力的冲量2.冲量的四种计算方法.(续表)【典题 2】(2023 年广东茂名一模)如图所示为中国运动员在冬奥会短道速滑比赛中的精彩瞬间.若他正沿圆弧形弯道匀速率滑行,在一段时间Δt 内滑过一小角度θ,则他在这个过程中()A.所受的合外力为零B.所受的合外力不为零,做匀变速运动C.合外力做功为零,合力的冲量也为零D.合外力做功为零,合力的冲量不为零解析:运动员沿圆弧弯道匀速率滑行,可看作匀速圆周运动,所受合外力提供向心力,方向始终指向圆心,合外力不为零,也不是恒力,故 AB 错误;合外力与速度的方向始终保持垂直,合外力做功为零,但冲量是力与时间的乘积,合力的冲量不为零,故C 错误,D 正确.答案:D思路导引 在一段时间内恒力的冲量不可能为 0,冲量满足 I=Ft,与物体是否静止无关.【迁移拓展 1】(2021 年广东深圳模拟)2020 年 7 月 26 日,大型水陆两栖飞机“鲲龙 AG600”海上首飞成功,为下一步飞机进行海上试飞科目训练及验证飞机相关性能奠定了基础.若飞机的质量为 m,从 t=0 时刻起,飞机在某段时间 t0 内由静止开始做加速直线运动,其加速度与时间的关系图像如图所示(图中a0、t0 均为已知量),则在这段时间 t0 内,飞机所受合力的冲量大小为()答案:C热点 3 动量定理的理解与应用[热点归纳]1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力.变力的情况下,动量定理中的力 F 应理解为变力在作用时间内的平均值.2.动量定理的表达式 FΔt=Δp 是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的 F 是物体或系统所受的合力.【典题3】(多选,2024 年福建卷)物块置于足够长光滑斜面上并锁定,t=0 时刻解除锁定,并对物体沿斜面施加如图所示变化的力 F,以沿斜面向下为正方向,下列说法正确的是()A.0~4t0,物体一直沿斜面向下运动B.0~4t0,合外力的总冲量为 0C.t0 时动量是 2t0 时的一半D.2t0~3t0 过程物体的位移小于 3t0~4t0 的位移答案:AD根据图像可知0~4t0,物体一直沿斜面向下运动,A正确;0~4t0,物块的末速度不等于0,根据动量定理I合=Δp≠0,B错误;t0时物块速度大于2t0时物块的速度,故t0时动量不是2t0时的一半,C错误;v t图像与横轴围成的面积表示位移,故由图像可知2t0~3t0过程物体的位移小于3t0~4t0的位移,D正确.思路导引 F-t 图像中,图线与坐标轴所围成的图形面积的含义取决于 F 的意义.若 F 是合外力,则面积是合外力的冲量,也是动量的变化量.若 F 是某一个力,则面积是这一个力的冲量.【迁移拓展2】(2024 年广东卷)汽车的安全带和安全气囊是有效保护乘客的装置.甲乙丙(1)安全带能通过感应车的加速度自动锁定,其原理的简化模型如图甲所示.在水平路面上刹车的过程中,敏感球由于惯性沿底座斜面上滑直到与车达到共同的加速度 a,同时顶起敏感臂,使之处于水平状态,并卡住卷轴外齿轮,锁定安全带.此时敏感臂对敏感球的压力大小为FN,敏感球的质量为 m,重力加速度为 g.忽略敏感球受到的摩擦力.求斜面倾角的正切值 tan θ.(2)如图乙所示,在安全气囊的性能测试中,可视为质点的头锤从离气囊表面高度为 H 处做自由落体运动.与正下方的气囊发生碰撞.以头锤到气囊表面为计时起点,气囊对头锤竖直方向作用力F 随时间 t 的变化规律,可近似用图丙所示的图像描述.已知头锤质量 M=30 kg,H=3.2 m,重力加速度大小 g取10 m/s2.求:①碰撞过程中 F 的冲量大小和方向;②碰撞结束后头锤上升的最大高度.解:(1)敏感球受向下的重力 mg 和敏感臂向下的压力 FN 以及斜面的支持力 N,则由牛顿第二定律可知(mg+FN)tan θ=ma解得 tan θ=mamg+FN(2)①由图像可知碰撞过程中 F 的冲量大小方向竖直向上;热点 4 用动量定理解释现象[热点归纳]应用动量定理解释的两类物理现象:(1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间Δt 越短,力 F就越大;力的作用时间Δt 越长,力 F 就越小.例如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎.(2)当作用力 F 一定时,力的作用时间Δt 越长,动量变化量Δp就越大;力的作用时间Δt 越短,动量变化量Δp 就越小.【典题 4】(2023年广东汕头一模)如图所示,足球场上,守门员会戴着厚厚的手套向飞奔而来的球扑去,使球停下.关于此过程守门)员戴手套的作用,下列分析中正确的是(A.减小球的平均作用力B.增大手受到球的冲量C.球受到的动量变大D.使球的加速度变大答案:A应用动量定理解决连续作用问题1.流体类“柱状模型”问题.对于流体运动,可沿流速 v 的方向选取一段柱形流体,设在极短的时间Δt 内通过某一横截面 S 的柱形流体的长度为Δl,如图所示.设流体的密度为ρ,则在Δt 的时间内流过该截面的流体的质量为Δm=ρSΔl=ρSvΔt,根据动量定理,流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的增量,即 FΔt=ΔmΔv,分两种情况:(1)作用后流体微元停止,有Δv=-v,代入上式有 F=-ρSv2.(2)作用后流体微元以速率 v 反弹,有Δv=-2v,代入上式有F=-2ρSv2.微粒及其特点 通常电子流、光子流、尘埃等被广义地视为“微粒”,质量具有独立性,通常给出单位体积内粒子数n分析步骤 (1)建立“柱体”模型,沿运动的方向选取一段微元,柱体的横截面积为S.(2)微元研究,作用时间Δt内一段柱形流体的长度为Δl,对应的体积为ΔV=Sv0Δt,则微元内的粒子数N=nv0SΔt.(3)先应用动量定理研究单个粒子,建立方程,再乘以N计算2.微粒类“柱状模型”问题.【典题5】(2024 年广东汕头一模)某实验小组用电池、电动机等器材自制风力小车,如图所示,叶片匀速旋转时将空气以速度 v向后排开,叶片旋转形成的圆面积为 S,空气密度为ρ,下列说法正确的是()A.风力小车的原理是将风能转化为小车的动能B.t 时间内叶片排开的空气质量为ρSvC.叶片匀速旋转时,空气对小车的推力为ρSv2D.叶片匀速旋转时,单位时间内空气流动的动能为解析:风力小车的原理是消耗电能,先转化成风能,再推动小车运动,所以是电能转化为小车的动能,A 错误;t 时间内叶片排开的空气质量为ρSvt,B 错误;由动量定理可得叶片匀速旋转答案:C【触类旁通】(2024 年山东菏泽模拟)如图,将总质量为 200 g的 2000 粒黄豆从距秤盘 125 cm 高处连续均匀地倒在秤盘上,观察到指针指在刻度为 80 g 的位置附近.若每粒黄豆与秤盘在极短时间内垂直碰撞一次,且碰撞前后速率不变,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,则持续倾倒黄豆的时间约为()A.1.5 sB.2.0 sC.2.5 sD.3.0 s答案:C 展开更多...... 收起↑ 资源预览