新教材人教版高中物理選擇性必修第一冊全冊教學(xué)課件

1

動量2

動量定理習題課:動量定理的應(yīng)用3

動量守恒定律4

實驗:驗證動量守恒定律習題課:動量守恒定律的應(yīng)用5

彈性碰撞和非彈性碰撞習題課:動量和能量的綜合應(yīng)用6

反沖現(xiàn)象

火箭

第一章動量守恒定律1

簡諧運動2

簡諧運動的描述3

簡諧運動的回復(fù)力和能量習題課:簡諧運動的圖像及運動的周期性、對稱性4

單擺5

實驗:用單擺測量重力加速度6

受迫振動

共振第二章機械振動1

波的形成2

波的描述3

波的反射、折射和衍射4

波的干涉5

多普勒效應(yīng)習題課:機械波的多解問題第三章機械波1

光的折射2

全反射實驗:測量玻璃的折射率習題課:光的折射和全反射3

光的干涉4

實驗:用雙縫干涉測量光的波長5

光的衍射6

光的偏振

激光第四章光一、尋求碰撞中的不變量實驗(一)1.現(xiàn)象:如圖所示,用兩根長度相同的線繩,分別懸掛兩個完全相同的鋼球A、B,且兩球并排放置。拉起A球,然后放開,該球與靜止的B球發(fā)生碰撞?？梢钥吹?若兩個鋼球質(zhì)量相同,則碰撞后A球停止運動而靜止,B球開始運動,最終擺到和A球被拉起時

的高度。即B球的速度

碰前A球的速度。

2.猜想:碰撞前后,兩球速度之和不變。同樣

等于1

動量3.驗證:(1)設(shè)計實驗:若A球的質(zhì)量大于B球,則碰撞后B球擺起的高度

A球被拉起時的高度,即B球獲得

的速度。

(2)驗證猜想:碰撞前后,兩球速度之和并不

。

4.再次猜想:觀察發(fā)現(xiàn),兩球碰撞前后的速度變化跟它們的______

有關(guān)系。

可能碰撞前后兩個物體的動能之和不變,可能兩個物體碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和不變。大于較大相等質(zhì)量實驗(二)實驗如圖,兩輛小車都放在滑軌上,用一輛運動的小車碰撞一輛靜止的小車,碰撞后兩輛小車粘在一起運動。小車的速度用滑軌上的數(shù)字計時器測量。表1中數(shù)據(jù)是某次實驗時采集的。其中,m1是運動小車的質(zhì)量,m2是靜止小車的質(zhì)量,v是運動小車碰撞前的速度,v'是碰撞后兩輛小車的共同速度。(1)表1根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)完成表2。表20.04890.3260.3190.04340.3400.3280.06370.4110.397(2)結(jié)論:比較表2中第2、3兩列數(shù)據(jù)可知,兩輛小車碰撞前后,動能之和并不

。

比較表2中第4、5兩列數(shù)據(jù)可知,兩輛小車碰撞前后,質(zhì)量與速度的乘積之和基本

。

相等相等二、動量及動量的變化1.動量(1)定義:物體的

和

的乘積。

(2)公式:

。

(3)單位:

,符號是

。

(4)矢量性:方向與

的方向相同。運算遵守___________

定則。

2.動量的變化量(1)定義:物體在某段時間內(nèi)

與

的矢量差(也是矢量),Δp=

(矢量式)。

(2)動量始終保持在一條直線上時的動量運算:選定一個正方向,動量、動量的變化量用帶正、負號的數(shù)值表示,從而將矢量運算簡化為代數(shù)運算(此時的正、負號僅代表

,不代表大小)。

質(zhì)量速度p=mv千克·米/秒kg·m/s速度平行四邊形末動量初動量

p'-p方向正誤判斷1.動量相同的物體運動方向不一定相同。(

)2.質(zhì)量大的物體的動量一定大。(

)3.物體的動量越大,則物體的慣性就越大。(

)4.質(zhì)量和速率都相同的物體的動量一定相同。(

)×解析:動量相同指動量的大小和方向均相同,而動量的方向就是速度的方向即運動方向,故動量相同的物體運動方向一定相同?！两馕?動量是質(zhì)量和速度的乘積,因此質(zhì)量大、速度小的物體的動量可能小?！痢两馕?動量是矢量,它的方向與速度的方向相同,而質(zhì)量和速率都相同的物體,其動量大小一定相同,但方向不一定相同。對動量的理解情境探究工人師傅在鍛打刀具的時候,一人用較小的錘子擊打,一人用較大的錘子擊打,兩個人每次擊打后的效果是不同的,大錘子擊打時能看到金屬模具有較大的形狀變化。這說明運動物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān),而且與質(zhì)量有關(guān)。(1)什么是動量?動量的方向如何確定?做勻速圓周運動的物體動量是否變化?(2)什么是動量的變化量?動量變化量的方向如何確定?(假定物體在一條直線上運動)要點提示:(1)運動物體的質(zhì)量和速度的乘積是動量。動量的方向與速度的方向相同。物體做勻速圓周運動時,速度大小不變,方向時刻改變,故動量發(fā)生變化。(2)如果物體在一條直線上運動,首先規(guī)定正方向,將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。動量變化量Δp=p'-p=m(v'-v)=m·Δv為矢量式,其方向與Δv的方向相同。知識歸納1.動量(1)動量是狀態(tài)量,進行動量運算時,要明確是哪一物體在哪一狀態(tài)(時刻)的動量,p=mv中的速度v是瞬時速度。(2)動量的相對性:物體的速度與參考系的選擇有關(guān),因此,物體的動量與參考系的選擇也有關(guān)。選不同的參考系時,同一物體的動量可能不同,通常在不說明參考系的情況下,物體的動量是指物體相對地面的動量。2.動量的變化量(1)動量的變化量是過程量,分析計算時,要明確是物體在哪一個過程的動量變化。(2)動量的變化量Δp=p'-p是矢量式,Δp、p'、p間遵循平行四邊形定則,如圖所示。(3)Δp的計算①當p'、p在同一直線上時,可規(guī)定正方向,將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算;②當p'、p不在同一直線上時,應(yīng)依據(jù)平行四邊形定則運算。3.動量和動能的比較

典例剖析例題一質(zhì)量m=0.2kg的皮球從高H=0.8m處自由落下,與地面相碰后反彈的最大高度h=0.45m。試求:球與地面相互作用前、后時刻的動量以及球與地面相互作用過程中的動量變化。解析:以向下的方向為正,則由mgH=得與地面接觸時的速度v1=4

m/s此時的動量大小p1=mv1=0.8

kg·m/s,方向向下,為正。由mgh=得球剛離開地面時的速度大小v2=3

m/s此時的動量大小p2=mv2=0.6

kg·

m/s,方向向上,為負。所以Δp=p2-p1=-0.6

kg·m/s-0.8

kg·m/s=-1.4

kg·m/s,負號表示方向向上。答案:0.8kg·m/s,方向向下

0.6kg·m/s,方向向上

1.4kg·m/s,方向向上規(guī)律方法

動量變化量的求解方法1.若初、末動量在同一直線上,則在選定正方向的前提下,可化矢量運算為代數(shù)運算。2.若初、末動量不在同一直線上,運算時應(yīng)遵循平行四邊形定則。變式訓(xùn)練

羽毛球是速度較快的球類運動之一,運動員扣殺時羽毛球的速度可達到100m/s,假設(shè)羽毛球飛來的速度為50m/s,運動員將羽毛球以100m/s的速度反向擊回。設(shè)羽毛球的質(zhì)量為10g,試求:(1)運動員擊球過程中羽毛球的動量變化量;(2)運動員擊球過程中羽毛球的動能變化量。解析:(1)以羽毛球飛來的方向為正方向,則p1=mv1=10×10-3×50

kg·m/s=0.5

kg·m/s。p2=mv2=-10×10-3×100

kg·m/s=-1

kg·m/s。所以動量的變化量Δp=p2-p1=-1

kg·m/s-0.5

kg·m/s=-1.5

kg·m/s。即羽毛球的動量變化量大小為1.5

kg·m/s,方向與羽毛球飛來的方向相反。(2)羽毛球的初動能:Ek==12.5

J,羽毛球的末動能:Ek'==50

J。所以ΔEk=Ek'-Ek=37.5

J。答案:(1)1.5kg·m/s,方向與羽毛球飛來的方向相反

(2)37.5J1.(多選)若一個物體的動量發(fā)生了變化,則物體運動的

(

)A.速度大小一定改變了B.速度方向一定改變了C.速度一定變化了D.加速度一定不為零答案:CD

解析:動量是矢量,動量發(fā)生變化,對于同一物體,質(zhì)量不變,一定是速度發(fā)生變化,可能是速度的大小發(fā)生變化,也可能是速度的方向發(fā)生變化,也可能是速度的大小和方向都發(fā)生變化,由牛頓第二定律可知加速度一定不為零,選項CD正確。2.下列關(guān)于動量和動能的說法中,正確的是(

)A.一個物體的動量不變,其動能一定不變B.一個物體的動能不變,其動量一定不變C.兩個物體的動量相等,其動能一定不等D.兩個物體的動能相等,其動量一定不等答案:A

解析:一個物體的動量不變,則速度的大小一定不變,其動能一定不變,選項A正確;一個物體的動能不變,則速度的大小不變,但是方向不一定不變,其動量不一定不變,例如勻速圓周運動的物體,選項B3.3顆均為0.05kg的子彈以600m/s的速度擊中豎直擋板,由于擋板不同位置材質(zhì)不同,子彈擊中后的運動情況不同,A水平穿過擋板,穿過后的速度是200m/s,B被擋板反向彈回,彈回時速度大小為200m/s,C進入擋板后停在擋板之內(nèi),求3顆子彈動量的變化量。(規(guī)定向右的方向為正方向)解析:A的初動量pA=mv1=0.05

kg×600

m/s=30

kg·m/s,末動量pA'=mv1'=0.05

kg×200

m/s=10

kg·m/sA子彈動量的變化量ΔpA=pA'-pA=10

kg·m/s-30

kg·m/s=-20

kg·m/s,ΔpA<0,動量變化量的方向向左。B的初動量pB=mv2=0.05

kg×600

m/s=30

kg·m/s,末動量pB'=mv2'=0.05

kg×(-200

m/s)=-10

kg·m/s,B子彈動量的變化量ΔpB=pB'-pB=-10

kg·m/s-30

kg·m/s=-40

kg·m/s,ΔpB<0,動量變化量的方向向左。C的初動量pC=mv3=0.05

kg×600

m/s=30

kg·m/s,末動量為0,C子彈動量的變化量ΔpC=pC'-pC=0-30

kg·m/s=-30

kg·m/s,ΔpC<0,動量變化量的方向向左。答案:見解析一、沖量1.定義:力與力的

的乘積。

2.公式:I=

。

3.單位:

,符號是

。

4.矢量性:方向與

相同。

5.物理意義:反映力的作用對

的積累效應(yīng)。

二、動量定理1.內(nèi)容:物體在一個過程中所受力的

等于它在這個過程始末的

。

2.表達式:I=

或F(t'-t)=

。

作用時間

F(t'-t)?！っ?/p>

N·s力的方向時間沖量動量變化量p'-pmv'-mv2

動量定理三、動量定理的應(yīng)用1.根據(jù)動量定理可知F=

,如果物體的動量變化一定,那么作用的時間短(或長),物體受的力就

。

2.玻璃杯從同樣的高度落到地面或地毯時,在與地面或地毯的相互作用中,兩種情況下初動量

,末動量

(均為0),動量的變化

,但是堅硬的地面與杯子的作用時間

,作用力

些,杯子易碎;柔軟的地毯與杯子的作用時間

,作用力會

些,杯子不易碎。

大(或小)相同相同相等短大長小1.正誤判斷(1)沖量是矢量,恒力的沖量方向與恒力的方向相同。(

)(2)力越大,力對物體的沖量越大。(

)(3)若物體在一段時間內(nèi),其動量發(fā)生了變化,則物體在這段時間內(nèi)的合外力一定不為零。(

)(4)物體所受合外力沖量越大,它的動量也越大。(

)(5)物體所受合外力沖量的方向與物體動量變化量的方向相同。(

)√×解析:決定沖量大小的量還有時間,若時間極短,沖量也可能很小?！獭两馕?由動量定理可知,物體所受合外力沖量等于動量變化量?！?.放在水平桌面上的物體質(zhì)量為m,用一個大小為F的水平推力推它t秒,物體始終不動,那么t秒內(nèi),推力對物體的沖量大小是(

)A.F·t B.mg·tC.0 D.無法計算答案:A

解析:根據(jù)沖量的定義,沖量的大小是力與其作用時間的乘積,與重力無關(guān),故A項正確。3.(多選)從同樣高度落下的玻璃杯,掉在水泥地上容易打碎,而掉在草地上不容易打碎,其原因是(

)A.掉在水泥地上的玻璃杯動量大,而掉在草地上的玻璃杯動量小B.掉在水泥地上的玻璃杯動量改變大,掉在草地上的玻璃杯動量改變小C.掉在水泥地上的玻璃杯動量改變快,掉在草地上的玻璃杯動量改變慢D.掉在水泥地上的玻璃杯與地面接觸時,相互作用時間短,而掉在草地上的玻璃杯與地面接觸時,相互作用時間長答案:CD問題一問題二當堂檢測對沖量的理解情境探究1.工人師傅在安裝地板磚時,用橡膠錘子輕輕敲擊地板磚把地板磚安放好,工人師傅為什么用橡膠錘子而不用鐵錘子?為什么要輕輕敲擊地板磚而不是用力敲擊?要點提示:用橡膠錘子敲擊地板磚,可以經(jīng)過較長的時間使速度減小到0,在動量變化相同的情況下,地板磚受到的沖擊力小,從而保護地板磚不被敲破。輕輕敲擊地板磚,錘子的動量變化量小,對地板磚的作用力小,用力敲擊地板磚,錘子的動量變化量大,對地板磚的作用力大,很容易敲碎地板磚。問題一問題二當堂檢測2.做一做:將紙條的一端壓在鋼筆帽下,如圖a,用手慢慢拉動紙條,會看到什么現(xiàn)象?如圖b,拉緊紙條,用手向下快速擊打紙條,會看到什么現(xiàn)象?請解釋原因。要點提示:圖a,用手慢慢拉動紙條,可以看到鋼筆帽跟著紙帶移動起來。圖b,拉緊紙條,用手向下快速擊打紙條,紙條從鋼筆帽下抽出,鋼筆帽靜止不動。物體動量的改變?nèi)Q于外力的沖量大小,鋼筆帽在水平方向受到紙條的摩擦力可近似認為兩次相同,第一次作用時間長,動量變化大,鋼筆帽動;第二次作用時間短,沖量小,動量變化小,鋼筆帽不動。問題一問題二當堂檢測知識歸納1.對沖量的理解(1)沖量是過程量:沖量描述的是作用在物體上的力對一段時間的積累效應(yīng),與某一過程相對應(yīng)。(2)沖量是矢量:①在作用時間內(nèi)力的方向不變時,沖量的方向與力的方向相同;②如果力的方向是變化的,則沖量的方向與相應(yīng)時間內(nèi)物體動量變化量的方向相同。2.沖量的計算(1)若物體受到恒力的作用,力的沖量的數(shù)值等于力與作用時間的乘積,沖量的方向與恒力方向一致;(2)若力為同一方向隨時間均勻變化的力,該力的沖量可以用平均力計算;(3)若力為一般變力,則不能直接計算沖量。問題一問題二當堂檢測典例剖析例題1如圖所示,在傾角α=37°的斜面上,有一質(zhì)量為5kg的物體沿斜面滑下,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,求:(1)物體下滑2s的時間內(nèi),物體所受各力的沖量;(2)合力的沖量。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)解析:(1)重力的沖量:IG=G·t=mg·t=5×10×2

N·s=100

N·s,方向豎直向下。支持力的沖量:IN=FN·t=mgcos

α·t=5×10×0.8×2

N·s=80

N·s,方向垂直斜面向上。摩擦力的沖量:IFf=Ff·t=μmgcos

α·t=0.2×5×10×0.8×2

N·s=16

N·s,方向沿斜面向上。問題一問題二當堂檢測(2)合力的沖量等于各個力沖量的矢量和,遵循矢量合成的平行四邊形定則。方法1:(利用正交分解法求各個沖量的矢量和)沿斜面和垂直斜面建立坐標系xOy,則Ox軸:各個力沖量的矢量和Ix=IGsin

α-If=44

N·sOy軸:各個力沖量的矢量和Iy=IN-IGcos

α=0方法2:(先求合力,若合力為恒力,則I=Ft)合力為F=mgsin

α-μmgcos

α=22

N,方向:沿斜面向下。合力沖量I=Ft=44

N·s,方向與F同向,即沿斜面向下。答案:見解析問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

計算合力沖量的方法(1)分別計算各個力的沖量,然后利用正交分解法或合成法求合力的沖量,這與求合力的方法相同。(2)先求合力,若合力為恒力,則I=Ft。問題一問題二當堂檢測變式訓(xùn)練

1如圖所示,一質(zhì)量m=3kg的物體靜止在光滑水平面上,受到與水平方向成60°角的力F作用,F的大小為9N,經(jīng)2s時間,求:(g取10m/s2)(1)物體重力沖量大小。(2)物體受到的支持力沖量大小。(3)力F的沖量大小。(4)合外力的沖量大小。問題一問題二當堂檢測解析:對物體受力分析如圖所示,則(1)重力的沖量IG=mgt=3×10×2

N·s=60

N·s。(2)支持力的沖量IFN=FNt=(mg-Fsin

60°)t=（3×10-9×）×2

N·s=44.4

N·s。(3)力F的沖量IF=Ft=9×2

N·s=18

N·s。(4)合外力的沖量I合=Fcos

60°·t=9×0.5×2

N·s=9

N·s。答案:(1)60N·s

(2)44.4N·s

(3)18N·s

(4)9N·s問題一問題二當堂檢測對動量定理的理解及應(yīng)用情境探究1.如圖所示,跳高比賽時,在運動員落地處為什么要放很厚的海綿墊子?要點提示:人落到海綿墊子上時,可經(jīng)過較長的時間使速度減小為零,在動量變化相同的情況下,人受到的沖擊力減小,從而對運動員起到保護作用。問題一問題二當堂檢測2.如圖所示,光滑水平面上的一個質(zhì)量為m的物體受到水平恒力F,在力F作用下,經(jīng)過時間t,速度從v變?yōu)関',試應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)物體的動量變化量Δp與恒力F及作用時間t的關(guān)系。要點提示:由牛頓第二定律:F=ma,由運動學(xué)公式:v'-v=at,動量變化量Δp=mv'-mv=mat=Ft。問題一問題二當堂檢測知識歸納動量定理的理解和應(yīng)用(1)動量定理的表達式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等號包含了合外力的沖量與動量變化量的大小相等、方向相同兩方面的含義。(2)動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因。沖量反映了力對時間的積累效應(yīng),與物體的初、末動量以及某一時刻的動量無必然聯(lián)系。(3)公式中的F是物體所受的合外力,若合外力是變力,則F應(yīng)是合外力在作用時間內(nèi)的平均值。(4)適用對象:動量定理的研究對象通常為單個物體或者可以看作整體的物體系統(tǒng)。(5)適用范圍:動量定理不僅適用于宏觀物體的低速運動,也適用于微觀物體的高速運動。不論是變力還是恒力,不論物體的運動軌跡是直線還是曲線,動量定理都適用。問題一問題二當堂檢測典例剖析例題2在撐竿跳高場地落地點鋪有厚厚的海綿墊子的目的是減少運動員受傷,理由是(

)A.減小沖量,起到安全作用B.減小動量變化量,起到安全作用C.墊子的反彈作用使人安全D.減小動量變化率,起到安全作用答案:D

解析:跳高運動員在落地的過程中,動量變化一定,由動量定理可知,運動員受到的沖量I一定,跳高運動員在跳高時落到海綿墊上可以延長著地過程的作用時間t,由I=Ft可知,延長時間t可以減小運動員所受到的平均沖力F,即減小動量變化率,起到安全作用,故D正確,ABC錯誤。問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

利用動量定理定性分析兩類現(xiàn)象(1)物體的動量變化量一定時,力的作用時間越短,力就越大;反之,力就越小。(2)作用力一定時,力的作用時間越長(或短),動量變化量越大(或小)。問題一問題二當堂檢測變式訓(xùn)練

2(多選)如圖所示,把重物G壓在紙帶上,用一水平力緩慢拉動紙帶,重物跟著紙帶一起運動,若迅速拉動紙帶,紙帶將會從重物下抽出,解釋這些現(xiàn)象的正確說法是(

)A.在緩慢拉動紙帶時,重物和紙帶間摩擦力小B.在迅速拉動紙帶時,紙帶給重物的摩擦力大C.在緩慢拉動紙帶時,紙帶給重物的沖量大D.在迅速拉動紙帶時,紙帶給重物的沖量小答案:CD

解析:在緩慢拉動紙帶時,重物與紙帶之間是靜摩擦力,在迅速拉動紙帶時,它們之間是滑動摩擦力,靜摩擦力與滑動摩擦力可認為近似相等。緩慢拉動紙帶時,作用時間長,摩擦力的沖量大,重物的動量變化大,所以重物跟著紙帶一起運動;迅速拉動紙帶時,作用時間短,滑動摩擦力的沖量小,重物的動量變化小,所以重物幾乎不動。問題一問題二當堂檢測例題3質(zhì)量m=70kg的撐竿跳高運動員從h=5.0m高處落到海綿墊上,經(jīng)Δt1=1s后停止,則該運動員身體受到的平均沖力約為多少?如果是落到普通沙坑中,經(jīng)Δt2=0.1s停下,則沙坑對運動員的平均沖力約為多少?(g取10m/s2)解析:以全過程為研究對象,初、末動量的數(shù)值都是0,所以運動員的動量變化量為零,根據(jù)動量定理,合力的沖量為零,根據(jù)自由落體運動的知識,物體下落到地面上所需要的時間是t=1

s從開始下落到落到海綿墊上停止時,mg(t+Δt1)-FΔt1=0代入數(shù)據(jù),解得F=1

400

N下落到沙坑中時,mg(t+Δt2)-F'Δt2=0代入數(shù)據(jù),解得F'=7

700

N。答案:1400N

7700N問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

(1)用動量定理解題的基本思路

(2)對過程較復(fù)雜的運動,可分段用動量定理,也可整個過程用動量定理。問題一問題二當堂檢測變式訓(xùn)練

3高空作業(yè)須系安全帶,如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落,從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運動)。此后經(jīng)歷時間t安全帶達到最大伸長,若在此過程中該作用力始終豎直向上,則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為(

)答案:A

解析:設(shè)作業(yè)人員下落h時的速度為v,根據(jù)自由落體運動規(guī)律可得v2=2gh。對于安全帶伸長到最長過程,設(shè)豎直向上為正方向,根據(jù)動量定理得Ft-mgt=0-(-mv),解以上兩式可得

+mg,選項A正確。問題一問題二當堂檢測1.從某高處落下一個雞蛋,分別落到棉絮上和水泥地上,下面結(jié)論正確的是(

)A.落到棉絮上的雞蛋不易破碎,是因為它的動量變化小B.落到水泥地上的雞蛋易碎,是因為它受到的沖量大C.落到棉絮上的雞蛋不易破碎,是因為它的動量變化率大D.落到水泥地上的雞蛋易碎,是因為它的動量變化快答案:D

解析:落到棉絮上的雞蛋不易碎,而落到水泥地上的雞蛋易碎,不是其動量大小和沖量大小的原因,而是其動量變化快,所受的沖力大造成的,故只有D正確。問題一問題二當堂檢測2.(多選)古時有“守株待兔”的寓言,設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身重力的打擊力時即可致死。若兔子與樹樁發(fā)生碰撞,作用時間為0.2s,則被撞死的兔子的奔跑速度可能是(g取10m/s2)(

)A.1m/s B.1.5m/sC.2m/s D.2.5m/s答案:CD

解析:根據(jù)題意建立模型,設(shè)兔子與樹樁的撞擊力為F,兔子撞擊后速度為零,根據(jù)動量定理有Ft=mv,所以

=gt=10×0.2

m/s=2

m/s,即兔子奔跑的速度至少為2

m/s。問題一問題二當堂檢測3.質(zhì)量為1kg的物體做直線運動,其速度圖像如圖所示。則物體在前10s內(nèi)和后10s內(nèi)所受合力的沖量分別是

(

)A.10N·s,10N·s B.10N·s,-10N·sC.0,10N·s D.0,-10N·s答案:D

解析:根據(jù)動量定理,物體所受合力的沖量等于其動量的變化量。故0~10

s內(nèi),v1=5

m/s,v2=5

m/s,則Δp1=0,所以I1=0;10~20

s內(nèi),v3=5

m/s,v4=-5

m/s,故Δp2=mv4-mv3=[1×(-5)-1×5]

kg·m/s=-10

kg·m/s=-10

N·s,選項D正確。問題一問題二當堂檢測4.高空墜物極易對行人造成傷害,若一個50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下,與地面的碰撞時間約為2ms,則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為(

)A.10N B.102N C.103N D.104

N答案:C

解析:不考慮空氣阻力的影響,設(shè)雞蛋落地速度為v,有mgh=,每層樓高約3

m,則h=24×3

m=72

m,設(shè)豎直向上為正方向,對雞蛋沖擊地面過程,由于沖擊時間很短,所以忽略雞蛋重力的沖量,根據(jù)動量定理,有Ft=0-(-mv),解得F=949

N,即雞蛋對地面的沖擊力約為103

N,選項C正確。習題課:動量定理的應(yīng)用問題一問題二問題三當堂檢測變力沖量的分析與計算情境探究質(zhì)量為m的質(zhì)點在半徑為r的圓周上以角速度ω做勻速圓周運動,關(guān)于向心力在半個周期

內(nèi)的沖量大小,某同學(xué)認為I=Ft,F=mω2r,則I=mω2rT。你認為該同學(xué)的解答是否正確?如果不正確,錯在哪里?要點提示:不正確

向心力是變力,其沖量不等于Ft。根據(jù)動量定理可知,向心力的沖量等于質(zhì)點的動量變化,即I=2mωr。問題一問題二問題三當堂檢測知識歸納變力沖量的求解思路1.若變力方向不變,大小隨時間均勻變化,則其沖量等于平均力與時間的乘積。2.若已知變力F-t圖像,則圖像與坐標軸所圍“面積”的大小等于其沖量。3.若為一般變力,根據(jù)動量定理,求出該力作用下物體動量的變化Δp,等效代換得出。問題一問題二問題三當堂檢測典例剖析例題1如圖所示,懸掛于豎直彈簧下端的小球質(zhì)量為m,運動速度的大小為v,方向向下。經(jīng)過時間t,小球的速度大小為v,方向變?yōu)橄蛏稀：雎钥諝庾枇?重力加速度為g,求該運動過程中,小球所受彈簧彈力沖量的大小。解析:取向上為正方向,對小球,根據(jù)動量定理得mv-(-mv)=I且I=(-mg)t解得IF=t=2mv+mgt答案:2mv+mgt問題一問題二問題三當堂檢測規(guī)律方法

等效替代是物理學(xué)中重要的思維之一,在難以求解某些物理量時,可以考慮用其等效物理量替代。如用合力替代分力,用動量的變化替代合力的沖量,用動能變化替代合力的功等。問題一問題二問題三當堂檢測變式訓(xùn)練

1質(zhì)量均為m的兩個小球A、B,中間用一輕質(zhì)彈簧相連,通過細繩懸掛于一點,剪斷繩子兩球從靜止下落,經(jīng)過時間t,小球A的速度達到v1,試求此時B球的速度v2大小。解析:取A、B及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象,在下落過程中系統(tǒng)受到的外力是F合外=(mA+mB)g=2mg。系統(tǒng)初始狀態(tài)的動量p1=0,末狀態(tài)的動量p2=mv1+mv2。由動量定理得2mgt=mv1+mv2,故此時B球的速度大小v2=2gt-v1。答案:2gt-v1問題一問題二問題三當堂檢測動量定理在流體中的應(yīng)用情境探究利用高壓水流射落煤層的采煤方法,具有產(chǎn)量大、效率高等優(yōu)勢。假設(shè)高壓采煤水槍出水口的截面積為S,水的密度為ρ,水的射速為v,射到煤層上后,水的速度立即變?yōu)榱?。為增大水對煤層的沖力,則應(yīng)改變哪些因素?要點提示:設(shè)在極短的時間Δt內(nèi),從水槍射出的水的質(zhì)量為Δm,則Δm=ρSvΔt。以Δm為研究對象,它在Δt時間內(nèi)動量變化為:Δp=Δm(0-v)=-ρSv2Δt。設(shè)FN為水對煤層的沖力,FN'為煤層對水的反沖力,以FN'的方向為正方向,根據(jù)動量定理(忽略水的重力)有:FN'Δt=Δp=-ρv2SΔt。解得FN'=-ρSv2,根據(jù)牛頓第三定律知FN=-FN',所以FN=ρSv2,為增大FN,應(yīng)增大水的射出速度、出水口的截面積S。問題一問題二問題三當堂檢測知識歸納“流體圓柱”模型連續(xù)流體(液體或氣體)與物體作用問題的解決關(guān)鍵是選取怎樣的研究對象。流體與物體作用時,“一層層”流體的速度變?yōu)榱悴⑸㈤_,因此,可以選取很短時間Δt內(nèi)噴出的水為研究對象,噴出時的速度均為v0,并且把水看作圓柱形物體,其底面積為S,圓柱高為v0Δt。問題一問題二問題三當堂檢測典例剖析例題2某游樂園入口旁有一噴泉,噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計算方便起見,假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以一定的速度豎直向上噴出;玩具底部為平板(面積略大于S);水柱沖擊到玩具底板后,在豎直方向水的速度變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開。忽略空氣阻力,已知水的密度為ρ,重力加速度大小為g。求噴出的水的速度v0。

問題一問題二問題三當堂檢測解析:設(shè)Δt時間內(nèi),從噴口噴出的水的質(zhì)量為Δm,則Δm=ρΔV=ρv0SΔt①設(shè)水對玩具的作用力的大小為F,根據(jù)牛頓第三定律可知,玩具對水的作用力大小也為F。設(shè)豎直向上為正方向,根據(jù)動量定理,對質(zhì)量為Δm的水,有-FΔt=-Δmv0②由于玩具在空中懸停,由力的平衡條件得F=Mg③問題一問題二問題三當堂檢測技巧點撥

解決此類“流體施力問題”的關(guān)鍵是選取研究對象,構(gòu)建“流體圓柱”模型,并能結(jié)合題意表示其質(zhì)量。問題一問題二問題三當堂檢測變式訓(xùn)練

2宇

宙

飛

船在太空飛行時,如果遇到微隕石云,會受到較大的阻力。微隕石云是太空中游離的物質(zhì)微粒比較集中的區(qū)域。已知宇

宙

飛

船沿運行方向的橫截面積為S,運行速度為v,微隕石云的平均密度為ρ,設(shè)宇

宙

飛

船接觸到的微隕石最后都附著在飛

船上,求宇

宙

飛

船在穿越微隕石云過程中所受阻力F的大小。解析:時間t內(nèi)微隕石的總質(zhì)量m=ρSvt;時間t內(nèi)飛船增加的動量Δp=mv=ρSv2t;由動量定理可得:Ft=Δp計算得出阻力大小F=ρSv2答案:ρSv2問題一問題二問題三當堂檢測動量定理與動能定理的綜合應(yīng)用情境探究在水平道路上行駛的汽車,在遇到前方有障礙物時,需要及時剎車。若汽車剎車后車輪被抱死,則從剎車到汽車停止行駛時間、行駛路程與哪些因素有關(guān)?有何關(guān)系?

問題一問題二問題三當堂檢測知識歸納動量定理與動能定理的區(qū)別和聯(lián)系問題一問題二問題三當堂檢測典例剖析例題3在水平地面的右端B處有一面墻,一小物塊放在水平地面上的A點,質(zhì)量m=0.5kg,AB間距離s=5m,如圖所示。小物塊以初速度v0=8m/s從A向B運動,剛要與墻壁碰撞時的速度v1=7m/s,碰撞后以速度v2=6m/s反向彈回。重力加速度g取10m/s2。求:(1)小物塊從A向B運動過程中的加速度a的大小;(2)小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ;(3)若碰撞時間t=0.05s,碰撞過程中墻面對小物塊平均作用力F的大小。問題一問題二問題三當堂檢測解析:(1)從A到B過程是勻減速直線運動,根據(jù)速度位移公式,有:可得:μ=0.15;(3)對碰撞過程,規(guī)定向左為正方向,由動量定理,有:FΔt=mv2-m(-v1)可得F=130

N。答案:(1)1.5m/s2

(2)0.15

(3)130N問題一問題二問題三當堂檢測規(guī)律方法

動量是力對時間積累的效果,動能是力對空間積累的效果,因此,動量定理、動能定理是解決物理問題的兩條重要思路,當問題中涉及碰撞、沖擊、力作用時間時,應(yīng)優(yōu)先考慮動量定理;當問題中涉及功、能、力作用位移或路程時,應(yīng)優(yōu)先考慮動能定理。問題一問題二問題三當堂檢測1.物體在恒定的合力F作用下做直線運動,在時間Δt1內(nèi)速度由0增大到v,在時間Δt2內(nèi)速度由v增大到2v。設(shè)F在Δt1內(nèi)做的功是W1,沖量是I1;在Δt2內(nèi)做的功是W2,沖量是I2。那么(

)A.I1<I2,W1=W2 B.I1<I2,W1<W2C.I1=I2,W1=W2 D.I1=I2,W1<W2答案:D

解析:在Δt1時間內(nèi),I1=FΔt1=mv=Δp1,在Δt2時間內(nèi)I2=FΔt2=2mv-mv=mv=Δp1,所以I1=I2。因為

所以W1<W2,故D項正確。問題一問題二問題三當堂檢測2.在光滑水平面上,原來靜止的物體在水平力F作用下,經(jīng)過時間t后,動量為p,動能為Ek;若該物體在此光滑水平面上由靜止出發(fā),仍在水平力F的作用下,則經(jīng)過時間2t后物體的(

)A.動量為4p B.動量為

pC.動能為4Ek D.動能為2Ek答案:C

問題一問題二問題三當堂檢測3.使用高壓水槍作為切割機床的切刀具有獨特優(yōu)勢,得到廣泛應(yīng)用,如圖所示,若水柱截面為S,水流以速度v垂直射到被切割的鋼板上之后水速減為零,已知水的密度為ρ,則水對鋼板的沖力大小為(

)答案:B

解析:設(shè)t時間內(nèi)有V體積的水打在鋼板上,則這些水的質(zhì)量為m=ρV=ρSvt,以這部分水為研究對象,它受到鋼板的作用力為F,以水運動的方向為正方向,由動量定理有:Ft=0-mv,即F=-=-ρSv2,負號表示水受到的作用力的方向與水運動的方向相反;由牛頓第三定律可以知道,水對鋼板的沖擊力大小也為ρSv2,故B項正確。問題一問題二問題三當堂檢測4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球距輕彈簧的上端為h,小球自由下落一段時間后與彈簧接觸,它從接觸彈簧開始到彈簧被壓縮到最短的過程中持續(xù)時間為t,求小球從接觸彈簧到壓縮到最短的過程中彈簧的彈力對小球的沖量大小。解析:設(shè)小球從開始運動到接觸彈簧用時t1,根據(jù)自由落體運動規(guī)律,有設(shè)彈簧的彈力對小球的沖量為I,豎直向上為正方向,從小球開始運動到彈簧被壓縮到最短的過程,根據(jù)動量定理,有-mg(t1+t)+I=0。一、相互作用的兩個物體的動量改變?nèi)鐖D,在光滑水平桌面上做勻速運動的兩個物體A、B,質(zhì)量分別是m1和m2,沿同一直線向同一方向運動,速度分別是v1和v2,v2>v1。當B追上A時發(fā)生碰撞。碰撞后A、B的速度分別是v1'、v2'。碰撞過程中A所受B對它的作用力是F1,B所受A對它的作用力是F2。碰撞時,兩個物體之間的作用時間很短,為Δt。探究碰撞前后,A、B兩物體的動量之和的關(guān)系及其滿足的條件。3

動量守恒定律【理論探究】根據(jù)動量定理,對物體A,有F1Δt=

對物體B,有F2Δt=

。

根據(jù)牛頓第三定律

,兩個物體碰撞過程中的每個時刻相互作用力F1與F2大小相等、方向相反,故有

。

【結(jié)論】當兩個相互作用的物體在所受外部對它們的

的情況下

守恒。

二、系統(tǒng)、內(nèi)力和外力1.系統(tǒng):由兩個(或多個)相互作用的物體構(gòu)成的整體。2.內(nèi)力:系統(tǒng)中

的作用力。

3.外力:

的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力。

m1v1'-m1v1m2v2'-m2v2F1=-F2

m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2作用力的矢量和為0動量物體間系統(tǒng)以外三、動量守恒定律1.內(nèi)容:如果一個系統(tǒng)

,或者

,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。

2.條件:(1)系統(tǒng)

或者

。

(2)系統(tǒng)

時,外力的作用可以忽略,系統(tǒng)的動量守恒,如碰撞、爆炸系統(tǒng)。

3.表達式:m1v1+m2v2=

(兩個物體作用前后動量和相等)。

四、動量守恒定律的普適性動量守恒定律不僅適用于宏觀、低速物體組成的系統(tǒng),也適用于

、

組成的系統(tǒng)。

不受外力所受外力的矢量和為0不受外力所受外力的合力為零外力遠小于內(nèi)力m1v1'+m2v2'高速微觀粒子1.正誤判斷(1)某個力是內(nèi)力還是外力是相對的,與系統(tǒng)的選取有關(guān)。(

)(2)一個系統(tǒng)初、末狀態(tài)動量大小相等,即動量守恒。(

)(3)系統(tǒng)動量守恒也就是系統(tǒng)的動量變化量為零。(

)(4)在相互作用且動量守恒的某系統(tǒng)內(nèi),一個物體的動量增加時,另一個物體的動量一定減少,系統(tǒng)的總動量不變。(

)(5)只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,動量就不可能守恒。(

)(6)只要系統(tǒng)所受到合外力的沖量為零,動量就守恒。(

)√×解析:動量守恒是指系統(tǒng)初末狀態(tài)的動量的大小相等、方向相同?！獭两馕?不能這樣理解,只能說系統(tǒng)內(nèi)各物體動量變化量的矢量和為零。×解析:人在船上走,系統(tǒng)動量守恒。

√2.下列說法正確的是(

)A.若系統(tǒng)總動量為零,則組成系統(tǒng)的每個物體的動量都為零B.動量守恒定律和牛頓第二定律的適用范圍一樣C.子彈射入放在光滑水平面上的木塊中,子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒D.子彈射入緊靠墻角的木塊中,子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒答案:C

解析:若系統(tǒng)總動量為零,則組成系統(tǒng)的物體的動量的矢量和為零,每個物體的動量可以都為零,也可以都不為零,選項A錯誤;動量守恒定律適用于宏觀、低速物體,微觀、高速粒子,而牛頓第二定律只適用于宏觀、低速物體,選項B錯誤;選項C中,子彈與木塊的作用力為內(nèi)力,重力與支持力平衡,系統(tǒng)動量守恒,選項C正確;選項D中,子彈射入木塊過程中,墻對木塊有彈力,即系統(tǒng)所受合外力不為0,選項D錯誤。問題一問題二當堂檢測對動量守恒定律的理解情境探究在光滑的水平面上有一輛平板車,一個人站在車上用大錘敲打車的左端,如圖所示。在連續(xù)的敲打下,這輛車能持續(xù)地向右運動嗎?說明理由。要點提示:當把錘頭打下去時,錘頭向右擺動,系統(tǒng)總動量要為零,車就向左運動;舉起錘頭時,錘頭向左運動,車就向右運動。用錘頭連續(xù)敲擊時,車只是左右運動,一旦錘頭不動,車就會停下來,所以車不能持續(xù)向右運動。問題一問題二當堂檢測知識歸納1.對動量守恒定律的理解(1)研究對象:兩個或兩個以上相互作用的物體組成的系統(tǒng)。(2)對系統(tǒng)“總動量保持不變”的理解①系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和,總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變。②系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等,不能誤認為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等。③系統(tǒng)的總動量保持不變,但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量可能都在不斷變化。(3)條件性:應(yīng)用時一定要判斷系統(tǒng)是否滿足動量守恒的條件。問題一問題二當堂檢測(4)矢量性:表達式是一個矢量式,如果各物體相互作用前后的動量的方向在同一直線上,要選取正方向,將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。否則,按照平行四邊形定則進行動量及其變化的運算。(5)相對性:系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量,必須相對于同一慣性系,各物體的速度通常均為相對于地面的速度。(6)同時性:系統(tǒng)的初動量(或末動量)必須是各物體在相互作用前(或后)同一時刻的動量之和。(7)普適性:適用于兩個或多個物體組成的系統(tǒng);適用于宏觀低速物體或微觀高速粒子組成的系統(tǒng)。2.動量守恒定律的條件(1)F合外=0(嚴格條件);(2)F內(nèi)遠大于F外(近似條件);(3)某方向上合力為0,在這個方向上動量守恒。問題一問題二當堂檢測典例剖析例題1(多選)如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住玩具小車,使它們靜止,對兩車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是(

)A.兩手同時放開后,系統(tǒng)總動量始終為零B.先放開左手,后放開右手,此后動量不守恒C.先放開左手,后放開右手,總動量向左D.無論是否同時放手,只要兩手都放開后,在彈簧恢復(fù)原長的過程中,系統(tǒng)總動量都保持不變,但系統(tǒng)的總動量不一定為零問題一問題二當堂檢測答案:ACD

解析:當兩手同時放開時,系統(tǒng)的合外力為零,所以系統(tǒng)的動量守恒,又因為開始時總動量為零,故系統(tǒng)總動量始終為零,選項A正確;先放開左手,左邊的小車就向左運動,當再放開右手后,系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)的動量守恒,放開右手時總動量方向向左,放開右手后總動量方向也向左,故選項B錯誤,C、D正確。技巧點撥

分析動量是否守恒,首先要明確所研究的系統(tǒng),分清外力和內(nèi)力。如果外力矢量和為0,則系統(tǒng)的動量守恒。問題一問題二當堂檢測變式訓(xùn)練

1(多選)如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mA∶mB=3∶2,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑。當兩物體被同時釋放后,則(

)A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,則A、B組成系統(tǒng)的動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,則A、B、C組成系統(tǒng)的動量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成系統(tǒng)的動量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B、C組成系統(tǒng)的動量守恒問題一問題二當堂檢測答案:BCD

解析:若μA=μB,但mA∶mB=3∶2,故FfA∶FfB=3∶2,A、B組成的系統(tǒng)合外力不為零,所以A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A項錯誤;當FfA=FfB時,A、B組成的系統(tǒng)合外力為零,動量守恒,C項正確;當把A、B、C作為系統(tǒng)時,由于地面光滑,故不論A、B與C之間摩擦力大小情況如何,系統(tǒng)受到的合外力均等于0,所以A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒,故B、D項正確。問題一問題二當堂檢測動量守恒定律的應(yīng)用情境探究《三國演義》“草船借箭”中(如圖所示),若草船的質(zhì)量為m1,每支箭的質(zhì)量為m,草船以速度v1返回時,對岸士兵萬箭齊發(fā),n支箭同時射中草船,箭的速度皆為v,方向與船行方向相同,且v>v1。由此,草船的速度會增加嗎?這種現(xiàn)象如何解釋?(不計水的阻力)要點提示:增加。草船與箭組成的系統(tǒng)動量守恒。根據(jù)m1v1+nmv=(m1+nm)v1'知v1'>v1。問題一問題二當堂檢測知識歸納1.動量守恒定律不同表達式的含義(1)p=p':系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p'。(2)Δp1=-Δp2:相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),一個物體的動量變化量與另一個物體的動量變化量大小相等、方向相反。(3)Δp=0:系統(tǒng)總動量增量為零。(4)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2':相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),作用前的動量和等于作用后的動量和。問題一問題二當堂檢測2.爆炸類問題中動量守恒定律的應(yīng)用(1)物體間的相互作用突然發(fā)生,作用時間極短,爆炸產(chǎn)生的內(nèi)力遠大于外力(如重力、空氣阻力等),此種情況下可以利用動量守恒定律求解。(2)由于爆炸過程中物體間相互作用的時間極短,作用過程中物體的位移很小,因此可認為此過程物體位移不發(fā)生變化。

動量守恒定律的研究對象是相互作用的物體組成的系統(tǒng)。系統(tǒng)的動量是否守恒,與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運動過程有直接關(guān)系。問題一問題二當堂檢測典例剖析例題2如圖所示,質(zhì)量mB=1kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運動。當t=0時,質(zhì)量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2m/s的解析:A在小車上相對小車停止運動時,A、B將以共同的速度運動,設(shè)此時的速度為v,取v1的方向為正方向,由動量守恒定律得-mAv2+mBv1=(mA+mB)v代入數(shù)據(jù)可解得v=-1

m/s。負號表示v的方向與v1方向相反,即向右。答案:1m/s

向右速度水平向右滑上小車,A與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2。若A最終沒有滑出小車,g取10m/s2。求:A在小車上相對小車停止運動時,小車的速度大小和方向。問題一問題二當堂檢測規(guī)律方法

應(yīng)用動量守恒定律的解題步驟(1)確定相互作用的系統(tǒng)為研究對象;(2)分析研究對象所受的外力;(3)判斷系統(tǒng)是否符合動量守恒條件;(4)規(guī)定正方向,確定初、末狀態(tài)動量的正、負號;(5)根據(jù)動量守恒定律列式求解。問題一問題二當堂檢測變式訓(xùn)練

2甲、乙兩運動員在做花樣滑冰表演,沿同一直線相向運動,速度大小都是1m/s。甲、乙相遇時用力推對方,此后都沿各自原方向的反方向運動,速度大小分別為1m/s和2m/s。求甲、乙兩運動員的質(zhì)量之比。

答案:3∶2問題一問題二當堂檢測1.關(guān)于系統(tǒng)動量守恒的條件,下列說法正確的是(

)A.只要系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)動量就守恒B.系統(tǒng)中所有物體的加速度為零時,系統(tǒng)的總動量不一定守恒C.只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,系統(tǒng)動量就不可能守恒D.只要系統(tǒng)中的物體具有加速度,系統(tǒng)動量就不守恒答案:A

解析:根據(jù)動量守恒定律的條件可知,只要系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)動量就守恒,故A正確;系統(tǒng)中所有物體的加速度為零時,系統(tǒng)所受的合外力為零,即系統(tǒng)的總動量一定守恒,B錯誤;若系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,而系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)的動量仍然守恒,C錯誤;系統(tǒng)中的物體具有加速度時,系統(tǒng)的動量也可能守恒,比如碰撞過程,兩個物體的速度都改變,都有加速度,系統(tǒng)的動量卻守恒,D錯誤。問題一問題二當堂檢測2.在某次冰壺投擲中,中國隊的冰壺運動一段時間后以0.4m/s的速度與對方的靜止冰壺發(fā)生正碰,碰后對方的冰壺以0.3m/s的速度向前滑行。若兩冰壺質(zhì)量相等,規(guī)定向前運動方向為正方向,則碰后中國隊冰壺獲得的速度為(

)A.-0.1m/s B.-0.7m/sC.0.1m/s D.0.7m/s答案:C

解析:根據(jù)動量守恒定律有mv0=mv對+mv中,代入數(shù)據(jù),解得v中=0.1

m/s。故選C。問題一問題二當堂檢測3.如圖所示,質(zhì)量為m0的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛,一質(zhì)量為m的救生員站在船尾,相對小船靜止。若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中,則救生員躍出后小船的速率為(

)答案:C

解析:小船和救生員組成的系統(tǒng)滿足動量守恒,(m0+m)v0=m·(-v)+m0v',解得v'=v0+,故C項正確,A、B、D項均錯。問題一問題二當堂檢測4.甲、乙兩個玩具小車在光滑水平面上沿同一直線相向運動,它們的質(zhì)量和速度大小分別為m1=0.5kg,v1=2m/s,m2=3kg,v2=1m/s。兩小車相碰后,乙車的速度減小為v2'=0.5m/s,方向不變,則甲車的速度v1'=

,方向

。

解析:設(shè)碰前甲車運動的方向為正方向。對兩車組成的系統(tǒng),由于在光滑的水平面上運動,作用在系統(tǒng)上的水平方向的外力為零,故由動量守恒定律有m1v1-m2v2=m1v1'-m2v2'得v1'=-1

m/s。負號表示甲車在相碰后速度的方向與乙車的速度方向相同。答案:-1m/s

方向與乙車的速度方向相同一、實驗?zāi)康尿炞C碰撞中的動量守恒。二、實驗原理在一維碰撞(碰撞前后物體都在同一直線上運動)的情況下,令兩個物體的質(zhì)量分別為m1、m2,碰撞前的速度分別為v1、v2,碰撞后的速度分別為v1'、v2',如果速度的方向與設(shè)定的坐標軸的正方向一致,取正值,反之則取負值。測出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',若m1v1+m2v2=

,那么碰撞中動量守恒。

m1v1'+m2v2'

4

實驗:驗證動量守恒定律三、參考案例1

研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒1.實驗中物理量的測量(1)質(zhì)量的測量:用

測量質(zhì)量。

(2)速度的測量:利用公式v=,式中Δx為滑塊(擋光片)的寬度,Δt為計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門所對應(yīng)的時間。(3)利用在滑塊上

的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。

天平

增加重物2.實驗方法

(1)用細線將彈簧片壓縮,放置于兩個滑塊之間,并使它們靜止,然后燒斷細線,彈簧片彈開后落下,兩個滑塊隨即向相反方向運動(圖甲)。(2)在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架(圖乙),可以得到能量損失很小的碰撞。(3)在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥,碰撞時撞針插入橡皮泥中,把兩個滑塊連成一體運動(圖丙),這樣可以得到能量損失很大的碰撞?！緦嶒炂鞑摹繗鈮|導(dǎo)軌(含氣泵)、光電計時器、滑塊(帶擋光板、兩個)、彈簧片(或彈簧)、細繩、彈性碰撞架、撞針、橡皮泥?！緦嶒灢襟E】(1)用

測出兩滑塊的質(zhì)量,用___________

測出滑塊上擋光片的寬度。

(2)安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的調(diào)節(jié)旋鈕,直到水平儀中的氣泡位于

,此時導(dǎo)軌水平。

(3)接通氣泵的電源,向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣。(4)(按照實驗方案(2))把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間,使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮筋后釋放滑塊1。(5)記錄滑塊1通過光電門的時間t1,碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門的時間t1'、t2。天平

毫米刻度尺中央【數(shù)據(jù)處理】結(jié)論:

。

【注意事項】(1)氣墊導(dǎo)軌是一種精度較高的現(xiàn)代化儀器,切忌振動、重壓,嚴防碰傷和劃傷,絕對禁止在不通氣的情況下將滑塊在軌面上滑動。(2)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時要利用水平儀確保導(dǎo)軌

。

碰撞前兩滑塊的動量之和等于碰撞后兩滑塊的動量之和水平四、參考案例2

研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒[實驗中物理量的測量]如圖所示,質(zhì)量較大的小球從斜槽上固定位置滾下來,跟放在斜槽末端的另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞后都做

運動。由平拋運動知識可知,各小球落地的

相等。這樣如果用小球的飛行時間作時間單位,那么小球飛出的

在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此,只要分別測出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離OP,以及入射小球與被小球碰撞后在空中飛出的水平距離OM和ON,若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)m1OP=

,就驗證了小球組成的系統(tǒng)碰撞前后總動量守恒。

平拋時間水平距離m1OM+m2ON【實驗器材】斜槽、鉛垂線、大小相等而質(zhì)量不等的小球兩個、白紙、復(fù)寫紙、刻度尺、圓規(guī)、三角板、天平?！緦嶒灢襟E】(1)用

測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球為入射小球。

(2)按照圖所示,安裝實驗裝置。調(diào)整固定斜槽,應(yīng)使斜槽末端

,即在水平槽上放置小球,小球能夠保持靜止,說明槽口末端水平。

(3)在水平地面上適當位置鋪放白紙,在白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下

所指的位置O。

(4)不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度滾下,重復(fù)10次。用盡可能小的

把所有的小球落點圈在里面,_______

P就是小球落點的平均位置。

天平水平鉛垂線圓圓心(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從

高度滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復(fù)實驗10次。用步驟(4)的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球的落點的平均位置N。如圖所示。

(6)連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中。同一【數(shù)據(jù)處理】記錄分析結(jié)論:

。

【注意事項】(1)斜槽末端點的切線要水平。(2)入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量。(3)每次入射小球在斜槽上同一高度自由滾下。(4)白紙鋪好后不能移動。碰撞前兩小球的動量之和等于碰撞后兩小球的動量之和正誤判斷1.氣墊導(dǎo)軌使用前須調(diào)節(jié)到水平狀態(tài)。(

)2.在氣墊導(dǎo)軌上放滑塊前,須先給導(dǎo)軌通壓縮空氣。(

)3.滑塊通過光電門時的速度大小等于擋光片的寬度與擋光時間的比。(

)4.利用斜槽驗證動量守恒時,斜槽末端不需要調(diào)整到水平。(

)√√√×解析:只有斜槽末端水平,才能保證小球碰前或碰后做平拋運動,進而用水平射程替代速度。5.利用斜槽驗證動量守恒時,入射小球的質(zhì)量可以小于被碰小球的質(zhì)量。(

)6.利用斜槽驗證動量守恒時,兩小球碰后的速度大小可以用它們做平拋運動的水平距離替代。(

)×解析:為保證入射小球碰后不反彈,其質(zhì)量須大于被碰小球的質(zhì)量。√問題一問題二當堂檢測實驗原理與操作典例剖析例題1某同學(xué)用如圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證碰撞過程中的動量守恒,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡,重復(fù)這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點,B球落點痕跡如圖所示,其中刻度尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,刻度尺的零點與O點對齊。問題一問題二當堂檢測(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為

cm。

(2)在以下選項中,本次實驗必須進行的測量是