资源简介

(共29张PPT)
碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象。那么，这些看似不同的碰撞现象背后是否隐藏着相同的物理规律呢？
课堂引入
1 动 量
我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。
火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接
研究背景
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,碰撞后A球停止运动而静止,B球开始运动,最终摆到和A球拉起时同样的高度。
为什么会发生这样的现象呢
从实验的现象似乎可以得出:碰撞后,A球的速度大小不变地“传给”了B球。这意味着,碰撞前后,两球速度之和是不变的。
那么所有的碰撞都有这样的规律吗
质量相同小球的碰撞
探究1：
探究2： 将A球换成大小相同的C球，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。
现象：B摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度
结论：碰撞后B球获得较大的速度
猜想：碰撞前后，两球速度之和并不是不变的，
两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。
一、寻求碰撞中的不变量
对比两次碰撞的结果发现，碰撞效果与速度和质量有关，这其中是否存在一个不变的量呢？
①调节导轨水平，通入压缩空气，安装光电门；
②接通光电门，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后粘在一起运动。
③处理数据
问题一：一维碰撞
问题二：如何测量速度和质量
碰撞前后都沿同一直线运动
问题三：实验步骤
一、寻求碰撞中的不变量
猜想1：两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球速度大；
猜想2：两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的……
也许还有……
一、寻求碰撞中的不变量
表　两辆小车的质量和碰撞前后的速度
1、比较实验中两辆小车碰撞前后动能之和是否不变。
2、比较两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积之和是否不变。
问题四：数据处理
m1/kg m2/kg v/(ms-1) v'/(ms-1) 碰前质量和速度乘积 碰后质量和速度乘积
1 0.519 0.519 0.628 0.307
2 0.519 0.718 0.656 0.265
3 0.718 0.519 0.572 0.321
0.33
0.32
0.34
0.33
0.41
0.40
动能之和不相等
基本不变
结论：
mv
动量P
一、寻求碰撞中的不变量
实验结论：
从实验数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但质量与速度的乘积之和却基本不变。
这使我们意识到mv 这个物理量具有特别的意义。
一、寻求碰撞中的不变量
在物理学中，把物体的质量 m 和速度 的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为：p=mv
在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是 kg m/s
是状态量，与某一时刻相对应
1. 定义：
2. 单位：
3. 三性：
(2) 瞬时性:
(1) 矢量性:
方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同
(3) 相对性:
物体的动量与参考系的选择有关，中学阶段常以地球为参考系
二、动量
新课讲授
思考：由于动量具有以上性质，当动量变化时，我们如何来求动量的变化呢？
【例1】一个质量m= 0.1 kg 的钢球，以 = 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回，沿着同一直线以 '= 6 m/s 的速度水平向左运动，如图所示。碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？
新课讲授
解：取水平向右为坐标轴的方向。碰撞前钢球的速度为6m/s，碰撞前钢球的动量为：
碰撞后钢球的速度为v'=-6m/s，碰撞后钢球的动量为：
碰撞前后钢球动量的变化量为：
动量的变化量是矢量，求得的数值为负值，表示它的方向与坐标轴的方向相反，即 p的方向水平向左。
定义：物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化。
(2) 公式：Δ p = mΔ
新课讲授
4. 动量的变化(Δ p)
通过例1，你能总结一下你计算这个例题收获了哪些知识吗？
(3)方向：动量是矢量，计算动量变化前要选择坐标轴方向，数值正负表示 p方向， 方向与Δ 的方向相同。
(4)运算：如果物体沿直线运动，选定坐标轴方向后，动量运算可以简化为代数运算。
思考：如果物体不沿直线运动，动量的变化如何计算？
新课讲授
【例2】如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以v=20m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射角度是37°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度为53°，速度变为v'=15m/s。关于碰撞过程中，下列说法正确的是（　　）
A．钢球在竖直方向的动量变化的大小为0.14kg·m/s
B．钢球在竖直方向的动量变化的大小为5kg·m/s
C．钢球总动量变化的大小为1kg·m/s
D．钢球总动量变化的大小为7kg·m/s
【解析】AB. 以竖直向上为正方向，钢球竖直方向的初速度为：
钢球竖直方向的末速度为：
钢球在竖直方向的动量变化为： （方向竖直向上）
故A错误，B正确；
新课讲授
新课讲授
【解析】CD．根据平行四边形定则，动量的变化如图所示：
由几何关系可得钢球总动量变化的大小为：
故选B。
结论：不在同一条直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则。
（5）试讨论以下几种运动的动量变化情况：
动量大小、方向均不变
动量方向不变，
大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，
大小随时间推移而变化
动量方向时刻改变，
大小不变
新课讲授
①汽车做匀速直线运动
②运动员做自由下落
③篮球做抛体运动
④飞椅做匀速圆周运动
（1）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。
（2）动量是矢量，动能是标量。
（4）动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
（3）动量与动能的定量关系：
动量发生变化
速度大小改变方向不变
速度大小不变方向改变
速度大小和方向都改变
动能改变
动能改变
动能不变
5. 动量和动能
新课讲授
动能 动量
区别 定义 物体由于运动而具有的能 物体质量与速度的乘积
公式 Ek＝ 1/2mv2 p＝mv
单位 焦耳（J） 千克米每秒（kg·m/s）
标、矢量 标量 矢量
运算法则 代数运算法则 平行四边形定则
变化情况 v 变化（方向），Ek 不一定变化 v 变化，p 一定变化
联系 都是状态量、相对量，两者大小关系： 新课讲授
动量和动能
课堂小结
动量
公式
单位
三性
动量和动能
动量的变化
表示为：p=mv
国际单位制：千克米每秒（ kg m/s）
(1) 矢量性
(2) 瞬时性
(3) 相对性
定量关系：
(1) 公式：Δ p = mΔ
(2)方向：与Δ 的方向相同
(3)预算：代数运算或平行四边形定则
1．下列关于动量的说法中不正确的是（　　）
A．同一物体的动量越大，则它的速度越大
B．动量相同的物体，速度方向一定相同
C．质量和速率相同的物体，其动量一定相同
D．一个物体动量改变，则其速率不一定改变
C
课堂练习
【答案】C
【详解】
A．由动量的定义可知，对同一物体来说，动量越大，速度越大，A正确；
B．根据动量的矢量性可知，动量的方向与速度的方向相同，所以动量相同的物体，速度方向一定相同，B正确；
C．速率相同，速度的方向不一定相同，故动量的方向不一定相同，C错误；
D．物体的动量改变，可能是动量的方向改变，而动量的大小保持不变，如匀速圆周运动，D正确。
故选C。
课堂练习
2．关于物体的动量，下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．物体的动能若不变，则动量一定不变
C．动量变化量的方向一定和动量的方向相同
D．动量越大的物体，其惯性也越大
A
课堂练习
【答案】A
【详解】
A．动量和速度都是矢量，由物体的动量可知运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向，故A正确。
B．物体的动能若不变，则物体的速度大小不变，但速度方向可以改变，因此动量可以改变，故B错误。
C．动量变化量的方向与动量的方向不一定相同，故C错误。
D．质量是惯性大小的唯一量度，而物体的动量，动量大小取决于质量与速度大小的乘积，因此动量大的物体惯性不一定大，故D错误。
故选A。
课堂练习
3．质量为m的物体沿某一条直线运动，已知物体的初动量的大小为4 kg·m/s，经过时间t后，其动量的大小变为10 kg·m/s，则该物体动量的变化量的大小为（　　）
A．6 kg·m/s B．8 kg·m/s C．10 kg·m/s D．20 kg·m/s
A
课堂练习
【答案】A
【详解】
取初动量方向为正，则初动量 p初=4 kg m/s
未动量有两种可能：
①末动量为正，p末=10 kg m/s，则动量的变化量△p=p末 - p初=6 kg m/s
②末动量为负，p末= -10 kg m/s，则动量的变化量△p=p末 - p初= -14 kg m/s，故A正确，BCD错误。
故选A。
课堂练习
4．两个完全相同的小球分别从同一高度抛出，一个平抛，一个竖直上抛，不计空气阻力。从抛出到它们落地的过程中，这两个小球的（　　）
A．运动时间相同
B．速度变化量相同
C．动能的变化量相同
D．动量的变化量相同
C
课堂练习
课堂练习
【答案】C
【详解】
A B．根据竖直方向速度变化与时间关系可知 两球的速度变化量 不同，则时间不同，故A B错误；
C．根据动能定理可知 由于重力做功相等，初动能相等，可知落地的动能相等，动能的变化量相同，故C正确；
D．根据 由于速度变化量不同，动量变化量也不同，故D错误。
故选C。
5．甲、乙两物体的质量之比为m甲:m乙=1:4,若它们在运动过程中的动能相等,则它们动量大小之比p甲:p乙是 ( )
A．1:1
B．1:2
C．1:4
D．2:1
B
课堂练习
课堂练习
【答案】B
【详解】
根据 ；所以 ，故选B.
6．两辆汽车的质量分别为m1和m2，已知m1>m2，沿水平方向同方向行驶且具有相等的动能，则此时两辆汽车动量p1和p2的大小关系是 （　　）
A．p1等于p2 B．p1小于p2
C．p1大于p2 D．无法比较
C
课堂练习
【答案】C
【详解】
由于 ， 可得，动量与动能关系式为
已知m1＞m2，具有相等的动能，故p1大于p2。
故选C。

展开更多......

收起↑