高中物理 第1章 第2節(jié) 動(dòng)量 動(dòng)量守恒定律課件 粵教版選修3-5.ppt

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第二節(jié)動(dòng)量動(dòng)量守恒定律 第一章碰撞與動(dòng)量守恒 欄目鏈接 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道動(dòng)量的定義 知道動(dòng)量是矢量 2 理解動(dòng)量守恒定律以及應(yīng)用 3 能用動(dòng)量守恒定律解決一些實(shí)際問(wèn)題 欄目鏈接 動(dòng)量 動(dòng)量的方向與速度的方向是同一方向嗎 提示 兩者是同一方向 1 對(duì)動(dòng)量概念的理解 1 定義 運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和它的速度的乘積叫做物體的動(dòng)量 用符號(hào)p表示 2 定義式 p mv 欄目鏈接 3 單位 在國(guó)際單位制中 動(dòng)量的單位是千克米每秒 符號(hào)是kg m s 4 方向 動(dòng)量是矢量 它的方向與速度的方向相同 5 瞬時(shí)性 動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量 是狀態(tài)量 因此在談及動(dòng)量時(shí) 必須明確是物體在哪個(gè)時(shí)刻或哪個(gè)狀態(tài)的動(dòng)量 6 相對(duì)性 選取不同的參考系 同一物體的速度可能不同 物體的動(dòng)量也就不同 即動(dòng)量具有相對(duì)性 在中學(xué)階段 動(dòng)量表達(dá)式中的速度一般是以地球?yàn)閰⒖枷档?欄目鏈接 2 動(dòng)量的改變量 1 定義 物體某段時(shí)間內(nèi)末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差叫物體動(dòng)量的改變量 2 定義式 p mv2 mv1 3 方向 動(dòng)量的改變量 p也是矢量 其方向與速度的改變量 v的方向相同 3 注意 1 動(dòng)量是矢量 兩個(gè)物體的動(dòng)量相等 說(shuō)明其大小相等 方向也相同 2 動(dòng)量與動(dòng)能都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量 其大小關(guān)系為 但兩者有本質(zhì)區(qū)別 動(dòng)量是矢量 動(dòng)能是標(biāo)量 欄目鏈接 關(guān)于物體的動(dòng)量 下列說(shuō)法中正確的是 A 運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向 一定是該時(shí)刻的速度方向B 物體的加速度不變 其動(dòng)量一定不變C 動(dòng)量越大的物體 其速度一定越大D 物體的動(dòng)量越大 其慣性也越大解析 本題側(cè)重于準(zhǔn)確理解動(dòng)量的概念 動(dòng)量具有瞬時(shí)性 任一時(shí)刻物體動(dòng)量的方向 即為該時(shí)刻物體的速度方向 選項(xiàng)A正確 加速度不變 則物體速度的變化率恒定 物體的速度均勻變化 故其動(dòng)量也均勻變化 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 欄目鏈接 物體動(dòng)量的大小由物體質(zhì)量及速度大小共同決定 不是由物體的速度唯一決定 故物體的動(dòng)量大 其速度不一定大 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 慣性由物體質(zhì)量決定 物體的動(dòng)量越大 其質(zhì)量并不一定越大 慣性也不一定越大 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 A 方法總結(jié) 1 動(dòng)量 物體動(dòng)量是質(zhì)量與速度的乘積 大小由二者共同決定 但與物體質(zhì)量和速度均有關(guān) 欄目鏈接 2 動(dòng)量變化及計(jì)算 動(dòng)量變化量 即 p p2 p1 由于動(dòng)量是矢量 動(dòng)量變化量也是矢量 1 若初 末動(dòng)量在同一直線上 則在選定正方向的前提下 可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算 2 若初 末動(dòng)量不在同一直線上 運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循平行四邊形定則 課堂訓(xùn)練1 多選 下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)法正確的是 CD A 質(zhì)量大的物體的動(dòng)量一定大B 質(zhì)量和速率都相同的物體的動(dòng)量一定相同 欄目鏈接 C 一個(gè)物體的速率改變 它的動(dòng)量一定改變D 一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化 它的動(dòng)量一定改變解析 物體的質(zhì)量與速度的乘積 稱(chēng)為 物體的 動(dòng)量 動(dòng)量定義式p mv m大p不一定大 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 動(dòng)量是矢量 它的方向與速度方向一致 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 由動(dòng)量定義式p mv可知v大小變化 動(dòng)量變化 選項(xiàng)C正確 一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化 它的速度發(fā)生變化 所以動(dòng)量一定改變 選項(xiàng)D正確 欄目鏈接 動(dòng)量的變化量沖量 1 假定一個(gè)質(zhì)量為m的物體 初速度為v 在合力F 恒力 的作用下 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 t后 速度變?yōu)関 求這一過(guò)程中m v v F t的關(guān)系 提示 在這一過(guò)程中物體的加速度a 由牛頓第二定律得 F ma 整理得 F t mv mv 欄目鏈接 2 在物體動(dòng)量變化量一定的情況下 延長(zhǎng)力的作用時(shí)間 可以達(dá)到減小作用力F的效果 試解釋運(yùn)輸易碎物品時(shí)包裝箱內(nèi)為什么放置碎紙 泡沫塑料等柔軟填充物 提示 物體的動(dòng)量變化量一定時(shí) 力的作用時(shí)間越短 力就越大 反之就越小 運(yùn)輸易碎物品包裝箱內(nèi)放置碎紙 泡沫塑料等柔軟填充物是為了增大作用時(shí)間 以減小物品受到的作用力 欄目鏈接 1 沖量 1 定義 物體受到的力和力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量 用符號(hào)I表示 2 定義式 I F t 3 單位 在國(guó)際單位制中 沖量的單位是牛 秒 符號(hào)是N s 4 方向 沖量是矢量 如果力的方向恒定 則沖量I的方向與力的方向相同 如果力的方向是變化的 則沖量的方向應(yīng)與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量變化量的方向相同 欄目鏈接 5 物理意義 沖量是描述力對(duì)物體作用時(shí)間的累積效果的物理量 力越大 力的作用時(shí)間越長(zhǎng) 沖量越大 2 動(dòng)量定理 1 內(nèi)容 物體所受合力的沖量等于物體動(dòng)量的改變量 2 表達(dá)式 Ft pt p0 mvt mv0或I合 p 關(guān)于動(dòng)量的變化 下列說(shuō)法中不正確的是 A 做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí) 動(dòng)量的增量 p與速度的方向相同B 做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí) 動(dòng)量的增量 p與運(yùn)動(dòng)方向相反 欄目鏈接 C 物體的速度大小不變時(shí) 動(dòng)量的增量 p為零D 物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 動(dòng)量的增量 p一定不為零解析 當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí) 其末動(dòng)量p2大于初動(dòng)量p1 由矢量的運(yùn)算法則可知 p p2 p1 0 與速度方向相同 如圖甲所示 選項(xiàng)A正確 當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí) p p2 p1 0 即p2 p1 如圖乙所示 此時(shí) p的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反 選項(xiàng)B正確 當(dāng)物體的速度大小不變時(shí) 動(dòng)量可能不變化 即 p 0 也有可能動(dòng)量大小不變而方向變化 此種情況 p 0 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 速度的方向不斷變化 故動(dòng)量一定變化 p一定不為零 如圖丙所示 選項(xiàng)D正確 答案 C 課堂訓(xùn)練2 下面對(duì)沖量的描述正確的是 C A 物體受到很大的沖力時(shí) 其沖量一定很大B 力F的方向與位移的方向垂直時(shí) 則力F的沖量為零C 不管物體做什么運(yùn)動(dòng) 在相同時(shí)間內(nèi)重力的沖量相同D 只要力的大小恒定 其沖量就等于力與時(shí)間的乘積 欄目鏈接 解析 力的沖量是表述力的時(shí)間累積效果的 而沖力是一種短暫的 變化的作用力 前者是過(guò)程量 沖力很大 由于時(shí)間不確定 沖量不一定大 所以A不正確 當(dāng)F的方向與位移的方向垂直時(shí) 則力的功為零 但沖量與力的位移的夾角無(wú)關(guān) 力的沖量不為零 I Ft的F為恒定的力 也可理解為方向不變的力在時(shí)間t內(nèi)的平均力 如果力的方向變 則不能用Ft表示 故B D也是錯(cuò)誤的 動(dòng)量守恒定律 動(dòng)量守恒定律成立的條件是什么 提示 系統(tǒng)動(dòng)量守恒成立的條件 1 系統(tǒng)不受外力 2 系統(tǒng)所受外力之和為0 1 系統(tǒng) 內(nèi)力和外力 1 系統(tǒng) 當(dāng)研究?jī)蓚€(gè)物體相互碰撞時(shí) 可以把具有相互作用的兩個(gè)物體稱(chēng)為系統(tǒng) 2 外力 系統(tǒng)外部的其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力叫外力 3 內(nèi)力 系統(tǒng)內(nèi)部物體間的相互作用力叫內(nèi)力 2 動(dòng)量守恒定律 1 內(nèi)容 物體在碰撞時(shí)如果系統(tǒng)所受到的合外力為零 則系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變 2 表達(dá)式 p p 即系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p和相互作用后的總動(dòng)量p 大小相等 方向相同 系統(tǒng)總動(dòng)量的求法遵循矢量運(yùn)算法則 p p p 0 即系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為零 p1 p2 即將相互作用的系統(tǒng)內(nèi)的物體分為兩部分 其中一部分動(dòng)量的增加量等于另一部分動(dòng)量的減少量 當(dāng)相互作用前后系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量都在同一直線上時(shí) 動(dòng)量守恒定律可表示為代數(shù)式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 應(yīng)用此式時(shí) 應(yīng)先選定正方向 將式中各矢量轉(zhuǎn)化為代數(shù)量 用正 負(fù)號(hào)表示各自的方向 式中v1 v2為初始時(shí)刻的瞬時(shí)速度 v1 v2 為末時(shí)刻的瞬時(shí)速度 且它們一般均以地球?yàn)閰⒄瘴?3 研究對(duì)象 相互作用的物體組成的系統(tǒng) 4 成立的條件 系統(tǒng)不受外力作用時(shí) 系統(tǒng)動(dòng)量守恒 系統(tǒng)受外力但所受外力之和為零 則系統(tǒng)動(dòng)量守恒 系統(tǒng)所受合外力雖然不為零 但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí) 如碰撞 爆炸等現(xiàn)象中 系統(tǒng)的動(dòng)量可看成近似守恒 系統(tǒng)總的來(lái)看不符合以上三條中的任意一條 則系統(tǒng)的總動(dòng)量不守恒 但是 若系統(tǒng)在某一方向上符合以上三條中的某一條 則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒 5 適用范圍 它是自然界最普遍 最基本的規(guī)律之一 不僅適用于宏觀 低速領(lǐng)域 而且適用于微觀 高速領(lǐng)域 小到微觀粒子 大到天體 無(wú)論內(nèi)力是什么性質(zhì)的力 只要滿(mǎn)足守恒條件 動(dòng)量守恒定律總是適用的 6 注意 動(dòng)量守恒定律中的 總動(dòng)量保持不變 不僅指系統(tǒng)在初 末兩個(gè)時(shí)刻的總動(dòng)量相等 而且指系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中任意兩個(gè)時(shí)刻的總動(dòng)量相等 多選 如圖所示 A B兩物體的中間用一段細(xì)繩相連并有一壓縮的彈簧 放在平板小車(chē)C上后 A B C均處于靜止?fàn)顟B(tài) 若地面光滑 則在細(xì)繩被剪斷后 A B從C上未滑離之前 A B在C上向相反方向滑動(dòng)的過(guò)程中 A 若A B與C之間的摩擦力大小相同 則A B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 A B C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B 若A B與C之間的摩擦力大小不相同 則A B組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒 A B C組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒C 若A B與C之間的摩擦力大小不相同 則A B組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒 A B C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒D 以上說(shuō)法均不對(duì) 解析 當(dāng)A B兩物體組成一個(gè)系統(tǒng)時(shí) 彈簧的彈力為內(nèi)力 而A B與C之間的摩擦力為外力 當(dāng)A B與C之間的摩擦力大小不相等時(shí) A B組成的系統(tǒng)所受合外力不為零 動(dòng)量不守恒 當(dāng)A B與C之間的摩擦力大小相等時(shí) A B組成的系統(tǒng)所受合外力為零 動(dòng)量守恒 對(duì)A B C組成的系統(tǒng) 彈簧的彈力及A B與C之間的摩擦力均屬于內(nèi)力 無(wú)論A B與C之間的摩擦力大小是否相等 系統(tǒng)所受的合外力均為零 系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 故選項(xiàng)A C正確 答案 AC 方法總結(jié) 判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒的方法在某一物理過(guò)程中 系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒 與所選取的系統(tǒng)有關(guān) 判斷動(dòng)量是否守恒 必須明確所研究的對(duì)象和過(guò)程 即哪個(gè)系統(tǒng)在哪個(gè)過(guò)程中 常見(jiàn)的判斷方法有兩種 1 直接分析系統(tǒng)在所研究的過(guò)程中始 末狀態(tài)的動(dòng)量 分析動(dòng)量是否守恒 2 分析系統(tǒng)在所研究的過(guò)程中的受力情況 看系統(tǒng)的受力情況是否符合動(dòng)量守恒的條件 課堂訓(xùn)練3 兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)發(fā)生相互作用時(shí) 下列哪些情況系統(tǒng)的動(dòng)量一定是守恒的 C A 作用前兩個(gè)物體的速度相等B 作用前兩個(gè)物體的動(dòng)量相等C 作用過(guò)程中兩個(gè)物體所受外力的合力為零D 作用過(guò)程中兩個(gè)物體所受外力的大小相等