讲授新课
| 一、寻求实验中的不变量
思考:碰撞有什么特点呢?
碰撞的特点:
1、相互作用时间极短;
2、相互作用力极大,即内力远大于外力;
3、速度都发生变化.
思考讨论:
(1)用两根长度相同的线绳,分别悬挂两个完全相同的钢球A、B,且两球并排放置,拉起A球,然后放开,球与静止的B球发生碰撞。可以看到,碰撞后A球停止运动而静止, B球开始运动,最终摆到和A球拉起时同样的高度。
(2)将上面的A球换成大小相同的C球,使C球的质量大于B球,拉起C球至某一高度后释放, 撞击静止的B球。可以看到,碰撞后B球获得较大的速度,摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。为什么会发生这样的现象呢?
实验如图,两辆小车都放在滑轨上,用一辆运动的小车碰撞一辆静 止的小车,碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中, m1是运动小车的质量, m2是静止小车的质量; v是运动小车碰撞前的速度,v' 是碰撞后两辆小车的共同速度。
思考讨论:
①计算比较碰撞前后两辆小车动能之后是否变化;
②计算比较碰撞前后两辆小阵质量与速度的乘积之和是否变化。
结论:
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在碰撞前后系统各部分的“mv”(矢量,要考虑方向)的总和是一个定值,我们给“mv”一个名称叫动量P。
二、动量
1. 定义:在物理学中,把物体的质量 m 和速度 ʋ的乘积叫做物体的动量 p,用公式表示为p = mʋ
2. 单位:
在国际单位制中,动量的单位是千克•米每秒,符号是 kg•m/s
3. 对动量的理解
(1) 矢量性:方向由速度方向决定,与该时刻的速度方向相同
(2) 瞬时性:是状态量,与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
(3) 相对性:与参考系的选择有关,一般以地球为参考系。速度v为物体的对地速度
4. 动量的变化( Δ p)
(1)定义:在某个过程中,物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化。
(2)表达式: Δ p = p2 - p1 = mʋ2 - mʋ1 = mΔʋ
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量,其方向与Δʋ的方向相同:(在同一直线上,采用代数运算)
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
不在同一直线上的动量变化的运算,遵循平行四边形定则:
5.试讨论以下几种运动的动量变化情况
(1)物体做匀速直线运动
(2)物体做自由落体运动
(3)物体做平抛运动
(4)物体做匀速圆周运动
课堂练习:
例题1:一个质量是0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到一块坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?方向如何?
解:取水平向右的方向为正方向,碰撞前钢球的速度v1=6m/s, 碰撞前钢球的动量为
p1 = mv1 =0.1×6kg·m/s =0.6kg·m/s.
碰撞后钢球的速度为v2= - 6m/s,碰撞后钢球的动量为: p2= mv2 =-0.1×6kg·m/s=- 0.6kg·m/s
p = p2- p =-0.6kg·m/s- 0.6kg·m/s=-1.2kg·m/s, 且动量变化的方向向左。
对比动量和动能
动量发生变化时,动能不一定发生变化,动能发生变化时,动量一定发生变化。
课堂练习1、如图所示,利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量,已知遮光片的宽度为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电门的时间各自为ΔtA和Δ tB,碰撞后,滑块B和A先后以Δ tB′和Δ tA′ 经过右侧光电门,如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变,则可用题中条件写出所满足的关系式是_____________________________
课堂练习2、某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量,则下列说法正确的是( )
A.悬挂两球的细绳长度要适当,且等长。
B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度。
C.两小球必须都是钢性球,且质量相同。
D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动。
答案:ABD
| 思考总结碰撞的特点。
结合实验现象,总结实验规律,提出实验猜想。
结合思考问题,梳理实验方法和步骤。
回顾梳理学习过的测量速度的方法。
完成实验,记录并处理数据。
学习动量的含义及性质。思考几种常见的运动形式的动量的变化情况。
对比动能和动量。
完成课堂练习。
| 提高学生思考观察的能力。
采用问题的方式,增加学生对实验的思考深度。
总结测速方法,提高学生的知识归纳总结能力。
学生动手实验,提高学生的实验操作能力。
通过实验,总结出碰撞过程中的不变量,让学生更好的理解动量的含义。
通过对不同形式动量的思考,更好的掌握动量的含义。
对比易混淆的物理量,让学生更好的区分动能和动量。
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