物理知識(shí)點(diǎn)：關(guān)于動(dòng)量和沖量
動(dòng)量和沖量的含義概念：
一、知識(shí)框架
概念
沖量概念動(dòng)量概念
定義：力對(duì)時(shí)間的累積定義式：介凡定義：質(zhì)量與速度之積定義式：刀=饑刀
規(guī)律
動(dòng)量定理動(dòng)量守恒
合外力的沖量等于動(dòng)量的改變量：I =卻合外力為O ，動(dòng)量守恒：片O ～如司
過程
碰撞過程反沖過程
兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間的短暫的作用過程靜止物體因內(nèi)部作用而反向運(yùn)動(dòng)的過程
動(dòng)量
二、單元概述
出于某種考慮，本單元的相關(guān)內(nèi)容被劃分到《 物理? 選修3 一5 》 模塊而獨(dú)立成章，但從物理學(xué)分支的知識(shí)體系來看，動(dòng)量的相關(guān)知識(shí)無疑仍應(yīng)隸屬力學(xué)范疇.在“新課標(biāo)”的統(tǒng)領(lǐng)下，教材通過呈現(xiàn)內(nèi)容和呈現(xiàn)方式而控制著整體難度：從探究碰撞過程中的“不變量”人手，直接給出“動(dòng)量守恒定律”;簡要論述“動(dòng)量守恒定律”與“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”間的關(guān)系;應(yīng)用“動(dòng)量守恒定律”解決現(xiàn)實(shí)中的碰撞問題和解釋生活中的反沖現(xiàn)象;最后再借助于“動(dòng)量”概念表示“牛頓第二定律”，從而把“動(dòng)量”的相關(guān)知識(shí)納入力學(xué)知識(shí)體系.
本單元是《 物理? 選修3 一5 》 模塊的知識(shí)，所對(duì)應(yīng)的《 普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》 的相關(guān)條目如下.
條目1 ：探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn).知道彈性碰撞和非彈性碰撞.條目2 ：通過實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律.能用動(dòng)量守恒定律定量分析一維碰撞問題.知道動(dòng)量守恒定律的普遍意義.條目3 ：通過物理學(xué)中的守恒定律，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一
三、要點(diǎn)剖析
1 . “沖量”與“動(dòng)量”概念的引入
如欲將某一概念引人物理學(xué)，則相應(yīng)的前提是：被引人的概念能夠確切地表述某種特定的物理意義.對(duì)于“沖量”與“動(dòng)量”概念的引人，實(shí)際上就是由于相應(yīng)概念確實(shí)能夠表達(dá)某種特定的物理意義.
首先請(qǐng)悉心考察下表所給出的特定條件下某些物理量的物理意義.
特定條件質(zhì)量確定質(zhì)量確定質(zhì)量不定質(zhì)量不定
特定條件下某些物理量的意義力(F )決定物體速度(的變化多快(么訓(xùn)么t ) 力與時(shí)間之積(凡)決定物體速度(動(dòng)變化多少(△ 幼力(F )決定物體質(zhì)量與速度之積〔 m 動(dòng)變化多快(△ m 訓(xùn)么，) 力與時(shí)間之積(Ft )決定物體質(zhì)量與速度之積(m 動(dòng)變化多少(△ m 動(dòng)
如果說力(F )的瞬時(shí)作用迫使物體的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化，那么它只能決定“變化快慢”;如果要明確運(yùn)動(dòng)的“變化多少”，則必須以力(F )對(duì)時(shí)間(t )的累積(Ft )來反映.基于此我們定義了“沖量”的概念，如果說速度(幼量化了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么它只被局限于從“運(yùn)動(dòng)學(xué)”角度實(shí)施量化;如果要從“動(dòng)力學(xué)”角度對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)施量化，則必須以質(zhì)量(次)與速度(動(dòng)的乘積( m 動(dòng)來表達(dá).基于此我們引人了“動(dòng)量”的概念。
2 . “沖量”與“動(dòng)量”概念的意義
在針對(duì)“沖量”與“動(dòng)量”概念引人的上述描述中，實(shí)際上已經(jīng)把相應(yīng)的物理意義闡述清楚了：“沖量”，在物體質(zhì)量確定的前提下從“運(yùn)動(dòng)學(xué)”角度反映了物體運(yùn)動(dòng)的“變化多少”，在物體質(zhì)量不確定的前提下從“動(dòng)力學(xué)”角度反映了物體運(yùn)動(dòng)的“變化多少”; “速度”從“運(yùn)動(dòng)學(xué)”角度描述了物體的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”，而“動(dòng)量”則從“動(dòng)力學(xué)”角度描述了物體的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”.
3 . “沖量”與“動(dòng)量”概念的特征
把“沖量”與“動(dòng)量”概念的相應(yīng)特征作比較，力對(duì)時(shí)間的累積：I ? Ft 質(zhì)量與速度的乘積：戶一7 兒二
共性特征矢量性：恒力的沖量方向即力的方向矢量性：動(dòng)量的方向與速度方向相同
個(gè)性差異過程量狀態(tài)量
4 . “沖量”與“動(dòng)量”概念間的關(guān)系
在作為“過程量”的“沖量”與作為“狀態(tài)量”的“動(dòng)量”間所建立起的關(guān)系為：物體所受合外力在某一過程中的沖量等于物體在該過程中的動(dòng)量變化量，即I 一合p .
上述關(guān)系被稱為“動(dòng)量定理”.
5 . “碰撞過程”研究
( 1 )碰撞過程的基本概念
所謂“碰撞過程”是指：兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體間的短暫相互作用過程.所謂“正碰撞過程”是指：相互作用前后兩物體的運(yùn)動(dòng)速度共線的碰撞過程.
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( 2 )碰撞過程的基本特征
碰撞過程的兩個(gè)基本特征是：第一，碰撞雙方相互作用的時(shí)間極短(△ t ～。);第二，碰撞雙方相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力(F 內(nèi)》 凡卜).
( 3 )碰撞過程的共性規(guī)律
由于碰撞過程所受外力不大，又由于碰撞過程所經(jīng)歷時(shí)間極短，所以碰撞過程所遵循的共性規(guī)律是動(dòng)量守恒定律.即
m ，防。+，二藝仇。一ml 二：+ m ：跳.
( 4 )碰撞過程的幾種類型
碰撞類型的劃分，可以分別從“形變恢復(fù)情況”和“動(dòng)能損失情況”這兩種情況來實(shí)施，而兩種劃分標(biāo)準(zhǔn)恰恰是相對(duì)應(yīng)、相吻合的，如下表所示.
碰撞類型彈性碰撞非彈性碰撞完全非彈性碰撞
碰撞過程中發(fā)生的形變?cè)谂鲎步Y(jié)束時(shí)完全恢復(fù)碰撞過程中發(fā)生的形變?cè)谂鲎步Y(jié)束時(shí)不完全恢復(fù)碰撞過程中發(fā)生的形變?cè)谂鲎步Y(jié)束時(shí)完全不恢復(fù)
動(dòng)能損失情況動(dòng)能沒有損失動(dòng)能有損失動(dòng)能損失最多
( 5 )碰撞過程的兩個(gè)極端
從形變恢復(fù)情況來看：彈性碰撞的形變完全恢復(fù)，碰撞雙方相互作用的過程最長，是所有碰撞情況中的一個(gè)極端;完全非彈性碰撞的形變完全不恢復(fù)，碰撞雙方相互作用的過程最短，是所有碰撞情況中的另一個(gè)極端.
從動(dòng)能損失情況來看：彈性碰撞的動(dòng)能沒有損失，即碰撞過程中的動(dòng)能損失取得最小值，是所有碰撞情況中的一個(gè)極端;完全非彈性碰撞的動(dòng)能損失最多，即碰撞過程中的動(dòng)能損失取得最大值，是所有碰撞情況中的另一個(gè)極端.
( 6 )碰撞過程的三種制約
任何過程都要受到某些制約，碰撞過程也不例外.碰撞過程所受到的制約有三：第一，“動(dòng)量制約”，即碰撞過程中碰撞雙方的總動(dòng)量必守恒;第二，“動(dòng)能制約”，即純機(jī)械碰撞中碰撞雙方的總動(dòng)能絕不會(huì)增加;第三，“運(yùn)動(dòng)制約”，即碰撞前后碰撞雙方的運(yùn)動(dòng)情況必須合理.
( 7 )彈性正碰的兩個(gè)特征
對(duì)于最為特殊的彈性正碰撞，有兩個(gè)基本特征：第一，彈性正碰時(shí)，碰撞雙方碰撞前后的相對(duì)速度等值反向(即認(rèn)。一跳。一二2 一刀，) ;第二，質(zhì)量相等的物體發(fā)生彈性正碰后速度互換(即二，一姚。，達(dá)一認(rèn)。).
( 8 )碰撞間題的實(shí)例分析。
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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