内容正文:
1.1 动量
第一章 动量守恒定律
选择性必修第一册
2025届高二物理组制
生活中的碰撞现象
这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律?
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我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。
研究背景
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探究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,该球与静止的B球发生碰撞。
一、寻求碰撞中的不变量
实验现象: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 拉起时同样的高度。
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实验现象: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。
对比两次碰撞的结果发现,碰撞效果与速度和质量有关,这其中是否存在一个不变的量呢?下面我们通过实验数据来研究上述问题。
一、寻求碰撞中的不变量
探究2: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。
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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。
使用天平测量出两小车的质量,并利用光电门传感器测量出两小车的碰撞前、后的速度。
一、寻求碰撞中的不变量
实验设计
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一、寻求碰撞中的不变量
实验操作
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数据记录
质量(g) 速度(v(cm/s))
次数 滑块A 滑块B A碰前v1 B碰前v2
A碰后v’1 B碰后v’2
1 270 168 79.0 0 45.8 45.8
2 89.0 0 54.1 54.1
3 142.4 0 87.4 87.4
以下是某组同学实验后得出的数据记录,根据数据猜想以下碰撞中的不变量是什么?
一、寻求碰撞中的不变量
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猜想1:两个物体碰撞前后动能之和不变,所以质量小的球速度大;
猜想2:两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的……
也许还有……
数据分析
一、寻求碰撞中的不变量
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实验结论: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。
1
2
3
0.169
0.092
0.214
0.128
0.547
0.335
0.213
0.201
0.240
0.237
0.384
0.382
2.926
1.046
3.296
1.235
5.274
1.995
数据分析
一、寻求碰撞中的不变量
这使我们意识到,mv这个物理量具有特别的意义。
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参考案例1
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可以用水平位移代替
小球的速度吗?
参考案例2
利用平抛运动探究碰撞中的不变量
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二、动量
在物理学中,把物体的质量 m 和速度 v的乘积叫做物体的动量 p.
在国际单位制中,动量的单位是千克•米每秒( kg•m/s)
是状态量,与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
1. 定义:
p = mv
3. 单位:
4. 对动量的理解
(2) 瞬时性:
(1) 矢量性:
矢量,方向由速度方向决定,与该时刻的速度方向相同
(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。
2. 定义式:
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动量的变化量p
1.某段运动过程(或时间间隔)末状态的动量 p′跟初状态
的动量 p的矢量差,称为动量的变化(或动量的增量),
即
2.动量变化的三种情况:
大小变化、方向改变或大小和方向都改变。
p
p,′
p = p' - p
3.同一直线上动量变化的运算:
Δp
p
Δp
p,′
p
p ,′
v
v′