内容正文:
第一章 动量守恒定律
▶导语:本章涉及两个概念(动量、冲量),两个规律(动量定理、动量守恒定律)和动量守恒定律的应用三部分内容。学习本章内容时需要重视的首要问题是动量、冲量的矢量性,动量定理和动量守恒定律的关系式也是矢量式。动量定理的应用有两种:一种是定性解释现象;另一种是定量计算,计算平均作用力、变力冲量或某时刻的动量等。应用动量守恒定律解答问题时,建立物理模型很重要,常见的物理模型有碰撞模型、滑块-弹簧模型、滑块-木板模型、子弹打木块模型等,在这些物理模型中,临界状态(共速)往往是解题的关键。动量与能量、动力学规律的综合应用问题具有综合性强、过程复杂、涉及知识点多等特点,理清物理过程及各过程中满足的规律才能正确解答问题。本章知识常与生产、生活、体育运动等相结合,试题载体较新颖,提高从实际问题中提炼物理模型的能力很重要。
要点精准概括
2种概念:动量和冲量
2个规律:动量定理、动量守恒定律
2个利用动量定理解决的问题:解释现象、求解平均作用力
4种动量守恒条件:不受外力、合外力为零、某一方向不受外力或合外力为零、内力远大于外力
3个碰撞问题满足的条件:动量守恒、碰撞过程中动能不增加、碰后若同向运动,后者速度不能大于前者的速度
3种典型的动量守恒的模型:滑块-弹簧模型、滑块-木板模型、子弹打木块模型
3种观点的综合应用:动力学观点、能量观点、动量观点
1个实验:验证动量守恒定律
4种思想方法:守恒思想、柱体模型法、微元法、构建模型法等
4种解题方法:利用动量定理求解平均作用力、变力的冲量或某时刻的动量,利用动量守恒定律分析碰撞、爆炸和反冲现象,利用动量守恒定律分析滑块-弹簧模型、滑块-木板模型和子弹打木块模型,利用动力学观点、能量观点和动量观点解决综合性问题、多过程问题
4种关键能力:建立物理模型的能力、推理能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力
1.动量
学习目标
情境导入
1.明确探究物体碰撞中的不变量的基本思路。
2.会根据器材和实验目的设计实验方案。
3.经历实验过程,培养动手能力和合作意识。
4.理解动量的概念及其矢量性,会计算动量变化量。
用速度描述物体“运动的快慢”,是最容易被人们接受的思想。但是,大量的事实也使人们认识到,对物体的作用效果不但要考虑物体的速度,还要考虑它的质量。假设与子弹同等速度射出的一粒芝麻,衣裳即可将其挡住,但如果是子弹则不行。
同学们,那么怎么样来解决这个问题呢?其实在物体的质量一定的条件下,物体的速度越大,其运动量越大;在运动速度一定的条件下,物体的质量越大,其运动量也越大。这就是说,用质量(m)和速度(v)这两个物理量的乘积,来反映物体的运动量,是一种更科学的度量方法,从而引出了动量的概念。
课前新知初探
知|识|梳|理
一、实验的基本思路:寻求碰撞中的不变量
在一维碰撞的情况下,设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致,则取正值,反之则取负值。探究以下关系式是否成立:
1.m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
2.m1+m2=m1v1'2+m2v2'2。
3.+=+。
二、动量
1.定义:物体的质量和速度的乘积。
2.公式:p=mv,单位:kg·m/s。
3.动量的矢量性:动量是矢(填“矢”或“标”)量,方向与速度的方向相同,运算遵循平行四边形定则。
三、动量的变化量
1.物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差,Δp=p'-p(矢量式)。
2.动量始终保持在一条直线上时的运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算,此时的正、负号仅表示方向,不表示大小。
四、动量p=mv与动能Ek=mv2的区别
1.动量是矢量,而动能是标量。
2.当速度发生变化时,物体的动量发生变化,而动能不一定(填“一定”或“不一定”)发生变化。
预|习|自|检
1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)动量的方向与物体的速度方向相同。 (√)
(2)物体的质量越大,动量一定越大。 (×)
(3)物体的动量相同,其动能一定也相同。 (×)
(4)物体的动能相同,其动量也一定相同。 (×)
(5)物体的动量发生了变化,其动能也一定发生变化。 (×)
2.(多选)关于动量的概念,下列说法正确的是 ( )
A.动量大的物体,惯性不一定大
B.动量大的物体,运动一定快
C.动量相同的物体,运动方向一定相同
D.动量相同的物体,动能也一定相同
解析 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的,动量大的物体质量不一定大,惯性也不一定大,A项正确;同样,动量大的物体速度也不一定大,B项错误;动量相同指的是动量的大小和方向均相同,而