1.1相互作用中的守恒量 动量 课件 -2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

1.1相互作用中的守恒量 动量 生活和自然界中存在各种碰撞现象 这些现象各不相同，是否遵循相同的规律？ 这些现象中是否存在不变的物理量？ 理解动量的定义，知道动量是矢量. 通过寻求碰撞中的不变量，经历科学探究的过程. 知道动量变化是矢量，会计算一维情况下的动量变化量. 寻求碰撞中的不变量 操作：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，该球与静止的 B 球发生碰撞。 A B 现象：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，A的速度传递给了B。 为什么会发生这样的现象呢？ 猜想：碰撞前后，两球速度之和是不变的。 那么所有的碰撞都有这样的规律吗？ C B 现象：B摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度，碰撞后质量小的B球获得较大的速度. 操作：将上面实验中的A球换成大小相同的C球，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。 结论：碰撞前后，两球速度之和并不是不变的。 猜想1：两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。 猜想2：两球碰撞前后的动能之和不变。 猜想3：两球碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的。 猜想...... 碰撞前后到底什么量是不变的？ 实 验 光电门测速度的原理： ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。 1.冲量是过程量，它描述的是力作用在物体上的时间积累效应，求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量 2.求合冲量的两种方法 可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合t求解． 提升： 【观测与思考】如图所示，利用两个不同质量的钢球、半盒细沙、一张小板凳（用一块薄木板和四枚长钢钉做成）做如下实验： （1）把小板凳平放在细沙表面，分别用不同质量的钢球从同一高度落下碰撞小板凳，观测小板凳两次陷入细沙中的深度。 （2）把小板凳平放在细沙表面，同一钢球分别从不同高度落下碰撞小板凳，观察小板凳两次陷入细沙中的深度。 讨论影响碰撞的因素还有哪些。 结论：碰撞效果与物体的质量和速度有关系。 练习：篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎球，手触到球瞬间瞬间顺势后引。用所学的物理知识解释这样做的目的。 提示：延长了手与球的作用时间，因为冲量不变时间变长，所以手受力变小。 【思考问题】功是力与力的方向上位移的乘积，请比较功和冲量。 冲量 功 单位 N·s J 公式 标矢性 矢量 标量 意义 力的作用对时间的累积效应；动量变化的量度 力的作用对空间的累积效应；能量变化的量度 正负 正负表示方向与正方向相反 正负表示动力做功或阻力做功 【思考问题】设钢球的质量为 ，从高处下落至与海绵垫块相碰前的速度为 ，碰撞 秒后静止，碰撞过程中平均作用力为 。视碰撞过程为匀减速直线运动，请用牛顿运动定律和运动学公式，探究钢球下落到海绵垫块时相互作用力、作用时间、质量和速度的惯性。 根据牛顿第二定律得： 根据运动学公式得： 钢球与海绵垫块相碰最终的速度为零，可以得到： 一、寻求碰撞中的不变量 4.实验数据：（质量不同的滑块，碰撞后不分开） 物理量 mv mv2 v/m 次数 碰前 碰后 相对 差值 碰前 碰后 相对 差值 碰前 碰后 相对 差值 1 2 3 一、寻求碰撞中的不变量 4.结论： （1）从实验数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但质量与速度的乘积之和却基本不变。 （2）mv这个物理量具有特别的意义。 比较表格中的相对差值，你最终可以得到什么样的结论？ 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=mv 在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是 kg•m/s 是状态量，与某一时刻相对应 1. 定义： 2. 单位： 3. 三性： (2) 瞬时性: (1) 矢量性: 方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同 (3) 相对性: 物体的动量与参考系的选择有关，中学阶段常以地球为参考系 二、动量 思考：由于动量具有以上性质，当动量变化时，我们如何来求动量的变化呢？ 【例1】一个质量m= 0.1 kg 的钢球，以ʋ = 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回，沿着同一直线以ʋ'= 6 m/s 的速度水平向左运动，如图所示。碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？ 解：取水平向右为坐标轴的方向。碰撞前钢球的速度为6m/s，碰撞前钢球的动量为： 碰撞后钢球的速度为v'=-6m/s，碰撞后钢球的动量为：