【创新设计】2014-2015学年高二物理粤教版选修3-5课件：1.1-1.2 物体的碰撞 动量 动

预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义高中物理·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）预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义[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．预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义一、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：①正碰(对心碰撞)：碰撞前后，物体的运动方向________________．②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预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义(2)按碰撞过程中机械能是否损失分为：①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′.②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FΔt牛顿·秒N·S预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义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预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义3．动量的变化量物体在某段时间内________与________的矢量差(也是矢量)，Δp＝_______(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：FΔt＝mv′－mv.末动量初动量p′－p合外力动量的改变量课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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．相等减少课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）【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)弹性碰撞课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）解析碰前系统的动能Ek0＝12mAv20＝9J.(1)当碰后小球A、B速度均为2m/s时，碰后系统的动能Ek＝12mAv2A＋12mBv2B＝(12×2×22＋12×1×22)J＝6J＜Ek0，故该碰撞为非弹性碰撞．(2)当碰后vA′＝1m/s，vB′＝4m/s时，碰后系统的动能Ek′＝12mAvA′2＋12mBvB′2＝(12×2×12＋12×1×42)J＝9J＝Ek0，故该碰撞为弹性碰撞．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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解析碰前总动能：Ek＝12·3m·v2＋12mv2＝2mv2碰后总动能：Ek′＝12mv′2＝2mv2，Ek＝Ek′，所以A对．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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．3．动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，它们的表达式分别为p＝mv和Ek＝12mv2.动量是矢量，而动能是标量．当速度发生变化时，物体的动量发生变化，而动能不一定发生变化．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）4．动量的变化(Δp)Δp＝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Δp＝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．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）【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课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）解析(1)以球飞来的方向为正方向，则p1＝mv1＝5×10－3×903.6kg·m/s＝0.125kg·m/sp2＝mv2＝－5×10－3×3423.6kg·m/s＝－0.475kg·m/s所以动量的变化量Δp＝p2－p1＝－0.475kg·m/s－0.125kg·m/s＝－0.600kg·m/s.即羽毛球的动量变化量大小为0.600kg·m/s，方向与球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初速度：v＝25m/s，羽毛球的末速度：v′＝－95m/s，所以Δv＝v′－v＝－120m/s.羽毛球的初动能：Ek＝12mv2≈1.56J，羽毛球的末动能：Ek′＝12mv′2≈22.56J．所以ΔEk＝ΔEk′－Ek＝21J.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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Δp＝mv′－mv得Δp＝(－7×0.5－3×0.5)kg·m/s＝－5kg·m/s，负号表示Δp的方向与原运动方向相反．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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·Δt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．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）2．动量定理的应用(1)定性分析有关现象：①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．②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：①选定研究对象，明确运动过程．②进行受力分析和运动的初、末状态分析．③选定正方向，根据动量定理列方程求解．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）【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μ＝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－μmg)t1＝mv－0，课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）对于撤去F后，物体做匀减速运动的过程，受力情况如图乙所示，始态速度为v，终态速度为零．根据动量定理有－μmgt2＝0－mv.以上两式联立解得t2＝F－μmgμmgt1＝30－0.2×5×100.2×5×10×6s＝12s.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(F－μmg)t1＋(－μmg)t2＝0解得t2＝F－μmgμmgt1＝30－0.2×5×100.2×5×10×6s＝12s.课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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．课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）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Δt1＝1s后停止，则该运动员身体受到的平均冲力约为多少？如果是落到普通沙坑中，经Δt2＝0.1s停下，则沙坑对运动员的平均冲力约为多少？(g取10m/s2)答案1400N7700N解析以全过程为研究对象，初、末动量的数值都是0，所以运动员的动量变化量为零，根据动量定理，合力的冲量为零，根据自由落体运动的知识，物体下落到地面上所需要的时间是课堂讲义预习导学课堂讲义第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律（1）t＝2hg＝1s从开始下落到落到海绵垫上停止时，mg(t＋Δt1)－F－Δt1＝0代入数据，解得F－＝1400N下落到沙坑中时，mg(t＋Δt2)－F－′Δt2＝0代入数据，解得F－′＝7700N.预习导学第一节物体的碰撞第二节动量动量守恒定律预习导学课堂讲义再见