8.2 动量定理[选修3-5]
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选修3-5第十六章《动量守恒定律》知识归纳1.动量观点动量: p=mv=(矢量,方向与速度的方向相同)P的单位:kg?m/s冲量: I=Ft {单位:N?s ,矢量}方向:恒力:冲量的方向与力的方向相同変力:冲量的方向与力的变化方向相同动量定理:物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。
(合外力的冲量=动量的变化量)公式:I=△PF合t = mv’一mv (受力分析和正方向的规定是关键)I=F合t=F1t1+F2t2+---=p=P末-P初=mv末-mv初动量守恒定律:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。
条件:系统不受外力或受外力的矢量和为0系统动量守恒,机械能不一定守恒,系统机械能守恒,动量不一定守恒。
EK=动量守恒定律的守恒条件和列式形式:;;【解题技巧归纳】1、碰撞模型:特点和注意点:动量守恒;碰后的动能不可能比碰前大;对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。
===2、一动一静的弹性正碰:即m2v2=0 ;=0(1)动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(2)动能守恒:m1v12+m2v22=m1v1' 2+m2v2' 2=(主动球速度下限)=(被碰球速度上限)讨论(1):当m1>m2时,v1'>0,v2'>0 v1′与v1方向一致;当m1>>m2时,v1'≈v1,v2'≈2v1 (高射炮打蚊子)当m1=m2时,v1'=0,v2'=v1 即m1与m2交换速度当m1<m2时,v1'<0(反弹),v2'>0 v2′与v1同向;当m1<<m2时,v1'≈-v1,v2'≈0 (乒乓球撞铅球)讨论(2):被碰球2获最大速度、最大动量、最大动能的条件为A.初速度v1一定,当m1>>m2时,v2'≈2v1B.初动量p1一定,由p2'=m2v2'=,可见,当m1<<m2时,p2'≈2m1v1=2p1C.初动能EK1一定,当m1=m2时,EK2'=EK13、静的完全非弹性碰撞(子弹打击木块模型)重点mv0+0=(m+M)=(主动球速度上限,被碰球速度下限)=+E损 E损=一=由上可讨论主动球、被碰球的速度取值范围<v主<<v被<讨论:E损可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为内能E损=fd相=mg·d相=一=d相==也可转化为弹性势能;转化为电势能、电能发热等等。
高中物理选修3-5动量守恒定律碰撞的速度合理性公式如此题:两个小球A 、B 在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m 1= 4kg ,m 2= 2kg ,A 的速度v 1=3m /s (设为正),B 的速度v 2= -3m/s ,则它们发生正碰后,其速度可能分别是A. 均为+1 m /sB. +4 m /s 和-5m /sC. +2m /s 和- 1m /sD. -1m/s 和+5m /s 答案:AD一般解法:设碰撞后两物体速度分别是v A 和v B ,由动量守恒定律可以得到:m 1v 1+m 2v 2=m 1v A +m 2v B ①分别将v A =1m /s ,v B =1m /s ;v A =4m /s ,v B =-5m /s ;v A =2m /s ,v B =-1m /s ;v A =-1m /s ,v B =5m /s 代入①中;可验证4个选项都满足动量守恒定律,再看动能变化情况: 设碰撞前得动能为E k ,碰撞后的动能为E k ′E k = 12m 1v 12+ 12m 2v 22=27J E k ′=12m 1v A 2+ 12m 2v B 2 由于碰撞过程动能不可能增加,所以应有E k ≥E k ‘,据此可排除选项B ;选项C 虽满足E k ≥E k ‘,但A 、B 沿同一直线相向运动,发生碰撞后各自仍保持原来速度的方向(v A >0,v B <0),这显然是不符合实际的,因此选项C 错误;验证选项A 、D 均满足E k >E k ‘.故正确的选项为A (完全非弹性碰撞)和D (弹性碰撞)。
总结归纳后我们可以发现,被撞物体的速度(记为v 2)总在一个范围,假设被撞物体的起始速度为0,碰撞的物体起始速度为v 0,按照动量守恒定律和动能定理,我们可以求解被撞物体的速度(v 2)⎥⎦⎤⎢⎣⎡++∈0211021122,v m m m v m m m v 前者是分配速度,后者是教材例题的结论。
动量定理:
1、内容:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。
2、表达式:Ft=p'-p或Ft=mv'-mv。
3、注意:
①动量定理公式是一矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向;
②公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力;
③动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。
对物体系统,只需分析系统受的外力,不必考虑系统内力;系统内力的作用不改变整个系统的总动量;
④动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。
对于变力,动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值。
动量变化:
(1)动量变化的表达式:。
(此式为矢量式)。
(2)的求法:
①若在同一直线上,则先规定正方向,再用正负表示然后进行代数运算求解。
②若不在同一直线上,则用平行四边形定则(或三角形定则)求矢量差。
(3)△p的方向:△p的方向与速度的变化量的方向相同。
动量和能量的综合问题的解法:
1.动量的观点与能量的观点
(1)动量的观点:动量定理和动量守恒定律。
(2)能量的观点:动能定理和能量守恒定律。
这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变,它无需对过程是怎样变化的细节进行深入的研究,而关心的是运动状态变化即改变的结果量及其引起变化的原因,简单地说,只要知道过程的始末状态动量式、动能式和力在过程中的冲量和所做的功,即可对问题求解。
2.利用动量观点和能量观点解题时应注意的问题动量定理和动量守恒定律是矢量表达式,还可写出分量表达式,而动能定理和能量守恒定律是标量表达式,绝无分量表达式。
《动量和动量定理》是高中物理新课标教材,选修3-5中,第十六章第二节的内容,是第一节《探究碰撞中的不变量》的延续,也为学习第三节《动量守恒定律》奠定了基础,在知识内容上有承前启后的作用。
《动量和动量定理》为解决力学中的打击、碰撞等问题开辟了新的途径,是牛顿力学的进一步拓展,又为后面章节微观粒子的运动学分析做出良好的铺垫。
它侧重于力在时间上的累积效果,为解决力学问题开辟了新途径,尤其是打击和碰撞类的问题。
同时《动量定理》的知识与人们的日常生产、生活有着密切的联系,学生可以利用简单器材设计有趣的实验来亲身体会与其有关的现象,所以能够激发学生的学习兴趣和探究热情,这对培养学生的学习动机也有非常重要的作用。
“动量定理”教案一、教学目标1. 教养性目标(知识目标):(1)进一步理解动量的概念;(2)初步理解冲量的概念;(3)初步掌握动量定理,并能应用这个定理讨论和解释一些简单的问题。
2. 发展性目标(能力目标):(1)通过问题研究,培养学生研究实际问题的能力和创新精神;(2)通过阅读教材和分析、讨论问题,培养学生自主学习的能力;(3)通过演示实验、学生分组实验和电脑操作,培养学生的观察能力和实践能力。
3. 教育性目标(情感目标):培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性、主动性,领悟科学研究的基本方法。
二、教学重点:动量定理的来龙去脉。
三、教学难点:应用动量定理解释实际问题。
四、教学器材:计算机、CAI教学软件、实物展示台、数码投影仪、演示实验和学生分组实验仪器等。
五、课型:新授课。
六、教学时间:2001年12月11日七、教学过程:1. 设疑激趣,创设研究情境设置悬念:鸡蛋是我们每天都需要的营养食品,如果我将这只生鸡蛋用力扔出去,鸡蛋的命运会怎样?演示:站在教室中部用力将鸡蛋水平扔向竖直悬挂在黑板前的大绒布。
提问:你观察到什么现象?学生:扔在绒布上鸡蛋没破。
教师从绒布下拿出那只鸡蛋并提问:如果站在同一位置将同一只鸡蛋以相同的力向墙上扔,会出现什么结果?演示:用力将鸡蛋水平扔向墙壁(墙壁上事先贴有白纸)。
学生:鸡蛋破了。
激疑:两种情况下鸡蛋与墙或布作用前的动量可以认为是相同的,作用后的动量变为零,鸡蛋的动量变化是相同的。
但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不同的结局?教师:再请大家看一段录象。
教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象(在节奏感强烈的音乐背景下依次出现亚运会跳高、拳击、跳马、吊环等比赛镜头)。
提问:看完这段录象后,我们可能会提出很多问题,比如跳高、跳马、吊环运动员落地时为什么要落在软垫上?激烈的拳击比赛中,运动员为什么要戴拳击手套?以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题,也正是本节课我们要研究的问题。