内容正文:
第一章 动量守恒定律
1
1.动量
2
1.通过实验寻求碰撞中的不变量。2.理解动量、动量的变化量及其矢量性。3.会计算物体沿直线运动时的动量变化量。
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动能
乘积
并不相等
却基本不变
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质量
速度
p=mv
千克米每秒
kg·m/s
速度
平行四边形
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末动量
初动量
代数
Δp=p′-p
速度变化量
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提示:由动量定义式p=mv知,动量大的物体,其速度不一定大。
提示:描述物体运动状态的物理量是速度,动量是质量和速度的乘积,物体质量不变,速度发生改变,则它的动量一定发生改变。
提示:根据动量定义式p=mv,可知其方向与物体速度的方向相同。
1.判一判
(1)动量越大的物体,其速度越大。( )
(2)一个物体的运动状态发生变化,它的动量一定发生改变。( )
(3)动量是矢量,其方向与物体速度的方向相同。( )
×
√
√
提示
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提示
2.想一想
质量相同的两个物体动能相同,它们的动量也一定相同吗?
提示:不一定。动量是矢量,有方向,而动能是标量,无方向。质量相同的两个物体动能相同,速度大小一定相同,但速度方向不一定相同。
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探究 动量
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
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丁 图丙某次实验中采集的数据。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。
次数 m1/kg m2/kg v/(m·s-1) v′/(m·s-1)
1 0.519 0.519 0.628 0.307
2 0.519 0.718 0.636 0.265
3 0.718 0.519 0.572 0.321
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提示
活动1:如图甲所示,A球与B球碰撞后出现什么情况?可以得出什么结论?
提示: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。碰撞后,A球的速度大小不变地“传给”了B球,即碰撞前后两球速度之和是不变的。
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提示
活动2:如图乙所示,C球和B球碰撞后出现什么情况?与活动1得出的结论相符吗?由此猜想碰撞前后可能什么量不变?
提示: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。质量大的C球与质量小的B球碰撞后,B球得到的速度比C球碰撞前的速度大,两球碰撞前后的速度之和并不相等,与活动1得出的结论不符。质量大、速度较小的C球,使质量小的B球获得了较大的速度。由此猜想:可能两个物体碰撞前后动能之和不变,所以质量小的球速度大;也可能两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和是不变的……
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提示
活动3:为了探究碰撞中的不变量,做了图丙所示实验,通过分析丁图表格中的数据,碰撞前后两小车动能之和不变吗?速度与质量的乘积之和不变吗?
提示:通过计算发现,碰撞前后,两小车动能之和改变;速度与质量的乘积之和基本不变。
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1.对动量的理解
(1)物体的质量和速度的乘积叫作物体的动量,用字母p表示,p=mv,动量的单位是千克米每秒,符号为kg·m/s。
(2)动量是一个状态量。计算动量时,要明确是哪一个物体在哪一个时刻(位置)的动量。公式p=mv中的速度v是瞬时速度。
(3)动量是矢量,方向与物体速度的方向相同。
运算遵循平行四边形定则(或三角形定则),如图所
示。如果物体沿直线运动,在选定坐标轴的方向之
后,动量的运算就可以简化为代数运算。
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3.动量变化量的理解
(1)表达式:Δp=p′-p。
(2)矢量性:动量变化量是矢量,与速度变化的方向相同。
(3)物体动量变化的几种典型情况
①物体做匀速直线运动时,其动量不变——动量的大小和方向都不变。
②物体做匀速圆周运动时,其动量时刻改变——动量的大小不变,但方向时刻改变。
③物体做平抛运动时,其动量时刻改变——动量的大小时刻改变,方向也时刻改变。
④物体做匀变速直线运动时,其动量时刻改变——动量的大小时刻改变,方向可能改变。
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例 如图所示,一个质量为0.18 kg的垒球,以大小为25 m/s的水平速度向左飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 m/s,则这一过程中动量的变化量( )
A.大小为3.6 kg