(共18张PPT)
课堂引入
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?
新课教学
如图所示,A、B是悬挂起来的钢球,把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度,放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞,会发生什么现象呢?
一、寻求碰撞中的不变量
探究1: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。
实验现象: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 拉起时同样的高度。
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?
新课教学
使C球质量不等于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。
新课教学
新课教学
所以两球碰撞前后的速度之和并不相等。
仔细观察会发现,两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。质量大、速度较小的C球,使质量小的B球获得了较大的速度。
对于所有的碰撞,碰撞前后瞬间到底有没有什么东西是不变的?如果有,是什么?
一、寻求碰撞中的不变量
探究2:将上面实验中的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。
实验现象:可以看到,碰撞后 B 球获得较大的速度,摆起的最大高度大于 C 球被拉起时的高度。
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?下面我们通过实验数据来研究上述问题。
新课教学
设两个物体的质量分别为,碰撞前它们速度分别为,碰撞后的速度分别为
……
新课教学
二、动量
1.定义:
2.公式:
3.单位:
物理学中把质量和速度的乘积定义为物体的动量,用字母表示。
4.对动量的理解:
a.矢量性,动量是矢量,动量的方向与速度方向相同。
b.相对性:物体的动量与参考系的选择有关,一般以地面为参考系。
c.瞬时性:是状态量,与某一时刻相对应。
【典例2】(多选)下列关于动量的说法正确的是( )
A.质量大的物体,动量一定大
B.质量和速率都相等的物体,动量一定相同
C.质量一定的物体的速率改变,它的动量一定改变
D.质量一定的物体的运动状态改变,它的动量一定改变
典例分析
【正确答案】CD
p′
p
Δp
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量,其方向与Δ 的方向相同:(在同一直线上的问题采用代数运算)
4. 动量的变化( Δ p)
(1)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) 表达式: Δ p = mΔ
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
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
二、动量
③动量发生变化的三种情况: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。
例题: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?
【解析】选水平向右为正方向
初动量 p = m = 0.1 6 kg · m/s = 0.6 kg · m/s
动量变化 Δp = p
= 1.2 kg · m/s
二、动量
(3)试讨论以下几种运动的动量变化情况:
①物体做匀速直线运动
②物体做自由落体运动
③物体做平抛运动
④物体做匀速圆周运动
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,大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变,大小不变
G
v0
G
v
O
V
V
V
O
二、动量
【典例3】(多选)关于动量的变化,下列说法正确的是( )
A.在加速直线运动中,物体动量的变化量的方向与运动方向相同
B.在减速直线运动中,物体动量的变化量的方向与运动方向相反
C.物体的速度大小不变时,动量的变化量为零
D.物体做曲线运动时,动量的变化量一定不为零
典例分析
【正确答案】AB
动量和动能
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= mv2 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:Ek=p=
二、动量
【典例4】(多选)运动的物体的质量比为2:1,则:( )
A.当它们的动能相同时,动量之比P甲∶P乙=2:1
B.当它们的动能相同时,动量之比P甲∶P乙= :1
C.当它们的动量相同时,它们的动能之比Ek甲∶Ek乙=2:1
D.当它们的动量相同时,它们的动能之比Ek甲∶Ek乙=1:2
典例分析
【正确答案】BD
课堂小结
寻求碰撞中的不变量
动 量
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。
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
(1) 矢量性(2) 瞬时性(3) 相对性
p=mv
动量发生变化的三种情况: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。
【典例5】(多选)一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示,则( )
A.t=1 s时物块的速率为1 m/s
B.t=2 s时物块的动量大小为4 kg·m/s
C.t=3 s时物块的动量大小为5 kg·m/s
D.t=4 s时物块的速度为1 m/s
典例分析
【正确答案】ABD