内容正文:
第一章 动量守恒定律
第一节 动 量
[核心素养·明目标]
核心素养
学习目标
物理观念
知道动量和动量变化量的概念,会计算一维情况下的动量变化。
科学思维
通过实验领会探究碰撞中不变量的基本思维方法。
科学探究
通过实验寻求碰撞中的不变量。
科学态度与责任
经历科学探究的过程,体会科学实验在物理中的作用。
知识点一 寻求碰撞中的不变量
1.实验演示
质量不同小球的碰撞如图所示,将实验中的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。我们可以看到,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。
实验结论:
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(填“大”或“小”),两球碰撞前后的速度之和不相等(填“相等”或“不相等”)。
2.利用滑轨完成一维碰撞实验
(1)实验装置
(2)实验过程
如图所示,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数字计时器测量。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。
碰撞实验装置
(3)实验数据记录
两辆小车的质量和碰撞前后的速度
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
0.656
0.265
3
0.718
0.519
0.572
0.321
(4)分析实验数据,得出结论
此实验中两辆小车碰撞前后动能之和并不相等,但是质量与速度的乘积之和却基本不变。
知识点二 动量
1.定义:物理学中,把物体质量与速度的乘积称为物体的动量。
2.公式:p=mv。
3.单位:千克米每秒,符号是kg·m/s。
4.矢量性:方向与物体速度的方向相同,合成时遵循平行四边形定则。
知识点二 动量变化量
1.物体在运动过程中,当速度的大小或方向变化时,动量会发生变化。物体动量的变化量Δp等于物体的末动量p2与初动量p1的矢量差,即Δp=p2-p1。
2.动量与动量的变化量都是矢量。如果动量的方向都在同一直线上,在选定一个正方向后,已知矢量的方向用正、负号表示,动量的变化量的运算就变为代数运算。
1.对动量的理解
(1)瞬时性:物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=mv表示。
(2)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。
(3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。
2.动量的变化量
(1)表达式:Δp=p2-p1。
该式为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
(2)方向:方向与速度变化的方向相同,在合力为恒力的情况下,物体动量变化的方向与物体加速度的方向相同,即与物体所受合外力的方向相同。
3.动量和动能的区别与联系
动量
动能
区别
定义式
p=mv
Ek=mv2
决定因素
动量由物体的质量和速度共同决定,与速度方向有关
动能由物体的质量和速率共同决定,与速度方向无关
标、矢性
矢量
标量
联系
动量和动能都是状态量,存在的关系:Ek=
知识点三 冲量
图甲中,拉力改变了物体的动量,图乙中,推力没有改变物体的动量,这两个力是否都对物体有冲量?是否都对物体做了功?
提示:这两个力均对物体有冲量,前者对物体做了功,后者对物体不做功。
1.定义:把力和力的作用时间的乘积称为这个力的冲量。
2.表达式:I=Ft。
3.单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒,符号是N·s。
4.矢量性:冲量是矢量,恒力的冲量方向与力的方向相同。
5.物理意义:反映力的作用对时间的积累效应。
易错易混点1.对动量的理解
易错易混点辨析:对动量的理解(1)瞬时性:物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=mv表示。(2)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。(3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。
例1.关于动量的说法中,正确的是( )
A.物体的动量改变了,其速度大小一定改变
B.物体的动量改变了,其速度方向一定改变
C.物体运动速度的大小不变,其动量一定不变
D.物体的运动状态改变,其动量改变
解析:选D。动量是矢量,动量方向的改变也是动量改变,如匀速圆周运动中物体速度大小不变,动量的大小不变,但方向时刻改变,故A、C错误;物体的运动状态改变,说明速度改变,故其动量mv一定