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

第一章 动量守恒定律 实验结论： 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。 探究碰撞中的不变量 一维碰撞： 碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。 光滑导轨上有黄红两辆小车。M黄=0.3 kg，以速度v=8 m/s跟M红=0.1 kg的静止的红车发生碰撞，碰撞后红车速度变为9 m/s，黄车速度变为5 m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。 （1）碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？ （2）碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？ （3）请你根据以上实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中，2球所增加的这个量与1球所减小的这个量相等？请计算表明。 【问题思考】 如图1.1-1，将前实验中的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：质量不同小球的碰撞 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，两球碰撞前后的速度之和并不相等。 两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。 结论： 在碰撞前后系统各部分的“mv”（矢量，要考虑方向）的总和是一个定值，我们给“mv”一个名称叫动量P。 第一节 动 量 一、动量 1、概念：物体的质量m和速度v的乘积 2、定义式： 3、单位：千克米每秒，符号是kg ·m/s 4、对动量的理解： （2）瞬时性：是状态量,同v。 （1）矢量性：运算遵循平行四边形定则 （3）相对性：与参照物的选择有关 例1、一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬墙壁后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），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？ 要先选定坐标轴的方向 1.取水平向右为坐标轴的方向 p ＝ mv ＝ 0.6 kg·m/s p′＝ mv′ ＝－ 0.6 kg·m/s 2.∆ p ＝ p′－ p＝－ 1.2 kg·m/s 动量的变化量是矢量，负值表示它的方向与坐标轴的方向相反，即 ∆ p 的方向水平向左。 试讨论以下几种运动的动量变化∆ p情况。 1.物体做匀速直线运动 2.物体做自由落体运动 3.物体做平抛运动 4.物体做匀速圆周运动 动量大小、方向均不变 动量方向不变，大小随时间推移而增大 动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大 动量方向时刻改变，大小不变 二、动量的变化: 说明： ①动量的变化△P方向与△v的方向相同. ②动量的变化△P也叫动量的增量或动量的改变量. 练习1. 一个质量为 2 kg 的物体在合力 F 的作用下从静止开始沿直线运动。F 随时间 t 变化的图像如图所示。 （1）t ＝ 2 s 时物体的动量大小是多少？ （2）t ＝ 3 s 时物体的动量大小是多少？ p1 ＝4 kg·m/s p2 ＝3 kg·m/s 问题: 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。 （1）质量为 2 kg 的物体，速度由 3 m/s 增大为 6 m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？ （2）质量为 2 kg 的物体，速度由向东的3 m/s 变为向西的 3 m/s，它的动量和动能是否发生变化？如果发生变化，变化量各是多少？ （3）A 物体质量是 2 kg，速度是 3 m/s，方向向东；B 物体质量是 3 kg，速度是 4 m/s，方向向西。它们动量的矢量和是多少？它们的动能之和是多少？ 2倍，4倍 ∆ p ＝ 12 kg·m/s 向西， ∆ Ek ＝0 p总 ＝ 6 kg·m/s 向西， Ek总 ＝33J 动量和动能的关系 1.动量和动能都是描述物体运动过程中某一时刻的状态 动量发生变化时，动能 发生变化，动能发生变化时，动量 发生变化 3.定量关系 动能改变 动能改变 动能不变 2.动量 是矢量，动能 是标量 不一定 一定 v大小不变方向变 v大小和方向都变 v大小变方向不变 动量发生变化 两个物体碰撞时，彼此间会受到力F的作用，那么一个物体动量的变化Δp和它所受的力F有怎样的关系呢？ 第二节 动 量 定 理 复习:牛顿运动定律的运用 1、冲量 （5）过程量： 一、动量定理 （1）定义： 力与力的作用时间的乘积 （2）定义式： （4）矢量： 与 方向相同 （3）单位：牛秒，符号：N·S 2、动量定理 （1）表达式： （3）理解： 力在时间上的积累 引起动量的变化 （4）适用范围： 恒力、变力（随时间） 打击、碰撞 2、动量定理 （2）物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。 二、动量定理的应用 例、一个质量为 0.18 kg 的垒球，以 25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为 45 m/s（如图）。若球棒与垒球的作用时间为0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？ p ＝ mv ＝ 0.18×25 kg·m/s ＝ 4.5 kg·m/s p′＝ mv′＝－ 0.18×45 kg·m/s ＝－ 8.1 kg·m/s 沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴 F ＝ p′－ p ＝ － 8.1 N ＝ － 6 300 N 二、动量定理的应用 在船舷和码头悬挂一些具有弹性的物体（如旧轮胎），就可以延长作用时间，以减小船和码头间的作用力。 二、动量定理的应用 跳高运动缓冲垫 汽车碰撞试验 练习1. 如图一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成 θ 角的恒定拉力 F 作用时间 t 后，物体仍保持静止。现有以下看法： A．物体所受拉力 F 的冲量方向水平向右 B．物体所受拉力 F 的冲量大小是 Ftcos θ C．物体所受摩擦力的冲量大小为 0 D．物体所受合力的冲量大小为 0 你认为这些看法正确吗？请简述你的理由。 D 练习2. 体 操 运 动 员 在 落 地 时 总 要 屈 腿（如图），这是为什么？ 缓冲 练习3. 如图，用 0.5 kg 的铁锤钉钉子，打击前铁锤的速度为 4 m/s。打击后铁锤的速度变为 0，设打击时间为 0. 01 s。（1）不计铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的 平均作用力是多大？ （2）考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？（3）你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，在什么情况下可以不计铁锤所受的重力。 F1=200N F2=205N 作用时间较短时 $$