1.1 动量 教学设计 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

§1.1 动量 学习目标： 1、能够通过对碰撞中不变量的探究，建立动量的概念。 2、认识动量是描述物体运动状态的物理量，并会计算一维情况下的动量变化量。 3、能区分动量和动能这两个概念，知道它们之间的数量关系。 新课引入： 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象（展示生活中一些碰撞的例子：如汽车碰撞实验、牛顿摆球等）。那么，这些看似不同的碰撞现象背后是否隐藏着相同的物理规律呢？ 两个物体碰撞前运动速度与两球心的连线在同一直线上，碰撞后仍沿这一直线运动。这种最简单的碰撞形式叫做正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞。下面我们就从最简单的一维碰撞来开始我们的探索。 新课教学： 一、寻求碰撞中的不变量A B 探究1：用两根长度相同的细线，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。（观看视频） 实验现象：可以看到，碰撞后A球停止运动，B球被弹开，最终摆到和A拉起时几乎同样的高度。 思考：两个完全相同的钢球A、B碰撞后，好像A球的速度大小不变地传给了B球，速度真的可以传递吗？这个规律是普遍成立的吗？我们可以怎样改变实验条件来验证猜想呢? 探究2：将上面实验中的A球换成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。（观看视频）B C 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。 总结： （1）对比两次碰撞的实验现象，你觉得碰撞效果可能跟哪些因素有关呢？ （学生会回答：质量m、速度v） （2）那么是否存在一个和m与v都有关的不变的量呢？如果存在，它们之间又是怎样的关系呢？请同学们大胆地猜想一下！ 猜想： （1）两个物体碰撞前后可能动能之和不变； （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； （3）也许还有…… 过渡：如何验证我们的猜想呢？——实验验证 实验验证： 实验方案：如图，两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车m1去碰撞另一辆静止的小车m2，碰撞后两辆小车粘在一起运动。 使用天平测量出两小车的质量，使用光电门和数字计时器测量出两小车碰撞前、后的速度。 实验数据1：装弹性支架 实验数据2：贴胶布 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，不同的碰撞情况，动能之和不一定相等，但质量与速度的乘积之和却基本不变。即m1v=m1v1+m2v2 过渡：这个实验使我们意识到，mv这个物理量具有特别的意义。 二、动量 1、定义：在物理学中，把质量m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p 2、定义式：p=mv 3、单位：千克米每秒(kg•m/s) 4、三性： （1）矢量性：方向与该时刻的速度方向相同 （2）瞬时性：是状态量，与某一时刻相对应 （3）相对性：其中速度是相对的，与参考系的选择有关，中学阶段常以地球为参考系 5、动量的变化Δp （1）定义：物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化，也叫动量的增量或动量的改变量 （2）表达式：Δp =p2-p1=mv2-mv1= mΔʋ ①动量的变化方向与Δʋ的方向相同：（在同一直线上的问题采用代数运算，不在同一条直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则） ②动量发生变化的三种情况：速度大小改变方向不变、速度大小不变方向改变、速度大小和方向都改变。 思考： （1）如图，正在做匀速圆周运动的物体，它的动量和动能如何变化？ （学生回答：动量大小不变、方向不断改变，动能始终不变） （2）动量和动能有关系吗？你能说一说吗？ 6、动量和动能 例题分析： 例题：一个质量m=0.1kg的钢球，以ʋ=6m/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'=6m/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：以水平向右为正方向 初动量p=mv=0.6kg·m/s 末动量p'=-mv′=-0.6kg·m/s 动量变化Δp=p'-p=-1.2kg·m/s 【练1】如图所示，甲、乙两人在水平路面上沿相反方向运动。已知甲的质量为40kg，速度大小υ1=5m/s；乙的质量为80kg，速度大小υ2=2.5m/s。以向右运动为正方向，则以下说法正确的是（　D　） A．甲的动量比乙的动量大 B．甲、乙两人的动量相同 C．甲的动量大小为200kg·m/s2 D．乙的动量大小为200kg·m/s 【练2】一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，下列说法错误的是（　C　） A．t=1 s时物块的速率为1m/s B．t=2 s时物块的动量大小为4kg·m/s C．t=3 s时物块的动量大小为5kg·m/s D．t=4 s时物块的速度为1m/s 做一做： 让一位同学把一个充气到直径1m左右的大乳胶气球，以某一速度水平投向你，请你接住。把气放掉后，气球变得很小，再把气球以相同的速度投向你。 思考两种情况下，你的体验有什么不同？这是为什么呢？请预习下一节。 学科网（北京）股份有限公司 $$