1.1 动量 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版物理选择性必修一 第一章 动量守恒定律 第一节 动量 一、寻求碰撞中的不变量 物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变量。 生活中的碰撞现象 问题：这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律？ 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。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。为什 么会发生这样的现象呢？ 从实验的现象似乎可以得出：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？ 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。 实验结论：B摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度，碰撞后B球获得较大的速度. 猜想：碰撞前后，两球速度之和并不是不变的，两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。 下面我们通过实验来探究碰撞中的不变量 C 实验：探究碰撞中的不变量 实验方案一： 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。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 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，将实验数据记录如下。 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…… 数据处理： 结论：从实验的数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但是质量与速度的乘积之和却基本不变。 对于所有的碰撞，碰撞前后瞬间到底有没有什么东西是不变的？如果有，是什么？ 碰撞前 碰撞后 m1v1 0.33 0.32 0.34 0.33 0.41 0.40 碰撞前 碰撞后 P M N O m1 m2 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。 实验方案二：用平抛演示仪装置探究 方案三：利用打点计时器测速 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车 A 运动，小车B 静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 要准确、全面地反映运动物体的作用效果，必须同时考虑其速度及质量,为此，物理学要引入一个新的物理量——动量。 二、动量 1.定义：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，用 P表示，用公式表示为：P=mv 2.单位：在国际单位制中，动量的单位:千克•米每秒( kg•m/s) 矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。 瞬时性:是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。 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。 3.性质： 最先提出动量具有守恒性思想的是法国科学家笛卡儿 ，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。 牛顿 把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量更清楚的表示动量的守恒性和方向性 1668年，惠更斯明确提出动量的守恒性和方向性 动量和动能从不同侧面反映了物体的运动量 三、动量的变化量ΔP 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P0的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即：P =P- P0 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。 3、同一直线上动量变化的运算： P0 P ΔP P0 P ΔP P0 P ΔP 4、不在同一直线上动量变化的运算： P0 P ΔP 若速度变化,Ek不一定变化 kg·m2/s2 (J) 标量 EK=mv2/2 动能 若速度变化,则p一定变化 kg·m/s 矢量 p=mv 动量 (1) 由于动量是矢量，动能是标量，物体的动量变化时，动能不一定变化；物体的动能变化时,其动量一定变化。 (2)大小关系： 四、动量与动能关系： 练习1.一个质量为 0.1 kg 的钢球，以 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以 6 m/s 的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？ 解析：以向右为正方向。 初态动量 P0=mv0=0.6 kg·m/s 末态动量 P=mv=－0.6 kg·m/s 动量的变化量△P=P－P0= －1.2 kg·m/s ∆P