1、第一章碰撞与动量守恒1.1碰撞 动量1.知道什么是碰撞及碰撞的分类，掌握弹性碰撞和非弹性碰撞的区别.2.理解动量、冲量的概念，知道动量、冲量的方向.3.知道动量的改变量，并会求动量的改变量.4.理解动量定理的物理意义和表达式，能用动量定理解释现象和解决实际问题学习目标定位学习探究区一、碰撞中的动能变化及碰撞分类二、动量和动量的变化三、动量定理一、碰撞中的动能变化及碰撞分类问题设计某实验小组用课本中“探究碰撞前后物体动能的变化”的实验方案，探究碰撞前后动能的变化.研究中分别得到了两组数据，如下表所示：m1/kg m2/kg碰撞前碰撞后m1的速度v1(m/s)动能Ek1(J)m1的速度v1(m/s
2、)m2的速度v2(m/s)总动能Ek(J)0.3200.2200.321_0.0450.360_m1与静止的m2碰撞，碰后分开(表一)m1与静止的m2碰撞，碰后粘合在一起(表二)m1(kg)m2(kg)碰撞前碰撞后m1的速度v1(m/s)动能Ek1(m1m2)的速度v(m/s)总动能Ek(J)0.2400.2200.271_0.140_计算这两个表格中滑块碰撞前后的总动能.通过比较，你有什么发现吗？答案 计算结果：0.016 50.014 60.008 80.004 5从表一的数据可以看出：在实验误差允许范围内，两滑块碰撞前后的总动能几乎相等.从表二的数据可以看出，两滑块碰撞前后的总动能并不相
3、等，碰撞后总动能减少了.要点提炼弹性碰撞和非弹性碰撞可以从形变和动能两个角度进行区分(1)从形变的角度：发生弹性碰撞的两物体，碰撞时形变属于的，碰后恢复原状，而发生非弹性碰撞的两物体，形变属于的，碰后恢复原状.(2)从动能的角度：弹性碰撞的两物体碰撞前后，非弹性碰撞的两物体碰撞后的动能，完全非弹性碰撞中动能损失最多.弹性能够非弹性不能动能守恒减少例1一个质量为2 kg的小球A以v03 m/s的速度与一个静止的、质量为1 kg的小球B正碰.试根据以下数据，分析碰撞性质.(1)碰后A、B的速度均为2 m/s.解析 碰前系统的动能Ek0 mAv 9 J.当碰后A、B速度均为2 m/s时，碰后系统的动
4、能Ek mAv mBv (222 122)J6 JEk0故碰撞为非弹性碰撞.答案 非弹性碰撞(2)碰后A的速度为1 m/s，B的速度为4 m/s.解析 当碰后vA1 m/s，vB4 m/s时，碰后系统的动能Ek mAv mBv(212142)J9 JEk0故碰撞为弹性碰撞.答案 弹性碰撞返回问题设计如果物体在一条直线上运动，如何求速度的变化呢？答案首先选定正方向，根据ppp来求，p表示末动量.二、动量和动量的变化要点提炼1.对动量的理解(1)动量的矢量性：动量是量，它的方向与的方向相同，遵循矢量运算法则.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.(2)动量具有相对性：
5、由于速度与参考系的选择有关，一般以为参考系.矢速度v地球2.动量的变化(p)(1)p为矢量式.若p、p不在一条直线上，要用求矢量差.若p、p在一条直线上，先规定，再用正、负表示p、p，则可用ppp进行代数运算.(2)动量变化的方向：与的方向相同.pp平行四边形定则正方向mvmv速度变化动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，它们有什么区别？它们之间数值的关系是怎样的？答案动量pmv是矢量，动能Ek mv2是标量，所以v变化(无论大小还是方向)，p一定变化，但v变化，Ek不一定变化.它们之间数值的关系：Ek，p.延伸思考例2(1)质量为0.6 kg的球沿地面向东运动，速度大小为10 m/s.经过
6、一段时间，球向东的速度减小为8 m/s.求这个过程中球的动量变化量和动能变化量.解析 选取向东的方向为正方向，则初速度v110 m/s，末速度v28 m/s动量变化量pp2p1mv2mv1(0.680.610)kgm/s1.2 kgm/s即动量变化量大小为1.2 kgm/s，方向向西动能变化量EkEk2Ek1mv mv 0.6(82102)J10.8 J“”表示外力对球做负功，球的动能减少.答案 见解析(2)若这个球以8 m/s的速度与竖直墙壁碰撞，碰后的速度反向(向西)，大小也为8 m/s.求球与墙壁碰撞前后的动量变化量和动能变化量.解析 选球与墙壁碰前的方向(向东)为正方向v18 m/sv
7、28 m/spmv2mv10.6(88)kgm/s9.6 kgm/s即动量变化量大小为9.6 kgm/s，方向向西(与初动量方向相反)动能变化量为Ekmv22 mv120.答案 见解析返回问题设计假定一个质量为m的物体，初速度为v，在合力F(恒力)作用下，经过一段时间t后，速度变为v.求这一过程中动量改变量p与外力F及作用时间t的关系.三、动量定理解析 在这一过程中物体的加速度a由牛顿第二定律Fma整理得：Ftmvmv即Ftppp.答案 见解析 要点提炼1.冲量(1)冲量的定义式：I.(2)冲量是(填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段时间内的积累效果.(3)冲量是矢量，冲量的方向与的方向
8、相同.2.动量定理动量定理的数学表达式：，其中F为物体受到的.Ft过程力FFtmvmv合外力运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物？答案物体的动量变化一定时，力对物体的作用时间越短，力就越大，反之就越小.运输易碎物品包装箱内填充碎纸、泡沫塑料等柔软填充物是为了增大力的作用时间以减小物品受到的作用力.延伸思考例3人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地.这样做是为了()A.减小冲量B.减小动量的变化量C.延长与地面的冲击时间，从而减小冲力D.增大人对地面的压强，起到安全作用解析设人从高处跳到低处时的高度是h，且视为自由落体运动，则落地前的速度v，与地接触后速度变为零
9、，设作用时间为t.因落地前、后速度一定，故无论是否让脚尖先着地，人动量的变化量都相同，B错；再根据动量定理知人受到的冲量相同，A错；选向下的方向为正方向，则根据动量定理有Ntmgt0mv，得Nmg，让脚尖先着地，可以使作用时间变长，故人受到的冲力N变小，C对；脚尖先着地，对地面压力减小，可接触面积也减小，人对地面的压强不一定增大，故D错.答案为C.答案 C例4质量为0.5 kg的弹性小球，从1.25 m高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m，设碰撞时间为0.1 s，g取10 m/s2.求小球对地板的平均冲力.解析 选小球为研究对象，并对其进行受力分析，如图所示碰撞前的速度：v15 m/
10、s方向向下碰撞后的速度：v24 m/s 方向向上取竖直向上为正方向，碰撞过程由动量定理得：(Nmg)tmv2(mv1)，解得N50 N由牛顿第三定律得小球对地板的平均冲力为50 N，方向竖直向下.答案 50 N，方向竖直向下返回课堂要点小结返回碰撞动量碰撞特点分类弹性碰撞非弹性碰撞完全非弹性碰撞动量 公式pmv，方向与v相同动量变化pmvmv，方向与v方向相同冲量：IFt，方向与F的方向相同动量定理表达式Ip或Ftmvmv应用自我检测区123451231.下列关于常见的碰撞的分类说法正确的是()A.碰撞前后两物体的总动能不变的碰撞，叫弹性碰撞B.碰撞前后两物体的总动能减少的碰撞，叫非弹性碰撞C
11、.碰撞前后两物体的总动能增加的碰撞，叫非弹性碰撞D.碰撞后两物体具有共同速度的碰撞，叫完全非弹性碰撞45123解析常见的碰撞是按照碰撞前后总动能的变化进行分类的，总动能减少的一类叫非弹性碰撞，若减少得最多，且碰撞后两物体具有共同速度，则叫完全非弹性碰撞；另一类是碰撞前后动能守恒，这类碰撞叫做弹性碰撞，或者叫完全弹性碰撞.故C错，A、B、D正确.答案 ABD452.对于质量不变的物体，下列说法中正确的是()A.物体的动量改变，一定是速度大小改变B.物体的动量改变，一定是速度方向改变C.物体的运动速度改变，其动量一定改变D.物体的运动状态改变，其动量一定改变12345解析动量是矢量，方向与速度方向
12、相同，它的大小和方向两个因素中，只要有一个因素发生变化，动量就会变化，故正确选项为C、D.CD3.从同样高度落下的玻璃杯，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动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，而掉在草地上的玻璃杯动量改变小12345C.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，而掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，受地面的冲击力大，而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小12345答案 CD4.质量为m的钢球自高处落下，以速率v1碰地，竖直向上弹回，碰撞时间为t，离地的速率为v2.在碰撞过程中，地
13、面对钢球的冲量方向和大小为()A.向下，m(v1v2)mgtB.向下，m(v1v2)mgtC.向上，m(v1v2)mgtD.向上，m(v1v2)mgt12345解析 取竖直向上为正方向，如图所示，由动量定理Ip得(Fmg)tmv2m(v1)即IFmgtm(v2v1).则IFm(v2v1)mgt，方向向上.答案 D123455.一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后连为一体，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前的速度约为30 m/s.则：(1)试求车祸中车内质量约60 kg的人受到的平均冲力是多大？12345解析两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5 m.设运动时间为t，根据xt，得t s.根据动量定理Ftpmv0，得F N5.4104 N.答案 5.4104 N12345(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s，求这时人体受到的平均冲力为多大？12345解析 若人系有安全带，则F N1.8103 N答案 1.8103 N
