第1章 1 动量-【精彩三年】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

1　动量 第一章　动量守恒定律 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 命题整体感知 尝试与研析 01 02 课标要点 学科素养 链接浙江选考 理解动量概念 物理观念：建立动量的概念，深化运动与相互作用的观念。 科学探究：经历寻求碰撞中的不变量的过程，体会探究过程中猜想、推理和证据的重要性 掌握动量的概念及单位，会计算动量的变化量 教材整体初识 构建与探源 01 1．质量不同小球的碰撞 知识点一　寻求碰撞中的不变量 (1)如图所示，质量大的A球与静止的B球碰撞，B球 获得的速度________(填“大于”“小于”或“等于”) 碰前A球的速度，两球碰撞前、后的速度之和__________ (填“相等”或“不相等”)。　 (2)两球碰撞后的速度跟它们的________有关系。 (3)猜想：“两个物体碰撞前后动能之和不变”还是“两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和不变”呢？ 大于 不相等 质量 2．气垫导轨上小车的碰撞实验 (1)实验器材：气垫导轨、光电门、小车、数字计时器、天平等。 (2)本实验所说的“碰撞前”是指即将发生碰撞的那一时刻，“碰撞后”是指碰撞刚结束的那一时刻。 知识点一　寻求碰撞中的不变量 (3)实验数据的分析 某次实验时采集的数据如下表所示。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′是碰撞后两小车的共同速度。 知识点一　寻求碰撞中的不变量 次数 1 2 3 m1/kg 0.519 0.519 0.718 m2/kg 0.519 0.718 0.519 v/(m·s-1) 0.628 0.656 0.572 分析上面的实验数据可知，两辆小车碰撞前后的动能之和__________。 知识点一　寻求碰撞中的不变量 不相等 分析上面的实验数据可知，两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积之和____________。 知识点一　寻求碰撞中的不变量 次数 1 2 3 m1/kg 0.519 0.519 0.718 m2/kg 0.519 0.718 0.519 v/(m·s-1) 0.628 0.656 0.572 v′/(m·s-1) 0.307 0.265 0.321 m1v 0.326 0.340 0.411 (m1＋m2)v′ 0.319 0.328 0.397 基本不变 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)两个物体碰撞前后速度之和一定不变。(　　) (2)两个物体碰撞前后动能之和一定不变。(　　) (3)两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和一定不变。(　　) 知识点一　寻求碰撞中的不变量 × × √ 2．思考题：如图所示，用悬线悬挂的质量大的A球被拉起，由静止释放后与静止的B球发生一维碰撞，碰撞后A、B两球向同一方向运动。为寻求碰撞中的不变量，如何测量质量和速度？ 知识点一　寻求碰撞中的不变量 质量不同小球的碰撞 答案：用天平测量质量。用刻度尺测量出绳长、小球被拉起的偏角，可根据机械能守恒定律，算出碰撞前对应小球的速度；测量出碰后两小球摆起的最大偏角，根据机械能守恒定律，可算出碰撞后对应小球的速度。 知识点一　寻求碰撞中的不变量 1．定义：物理学中把质量和速度的____________定义为物体的动量，用字母p表示。 2．定义式：p＝mv。 3．动量的单位是千克米每秒，符号是__________。 4．方向：动量是矢量，动量的方向与________的方向相同。 5．设物体的初动量p1＝mv1，末动量p2＝mv2，则物体动量的变化量Δp＝p2－p1＝mv2－mv1。 知识点二　动量 乘积mv kg·m/s 速度 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)动量是描述物体运动状态的物理量。(　　) (2)动量mv中的v是物体的瞬时速度。(　　) (3)质量大的物体，动量一定大。(　　) (4)动量相同的物体，运动方向一定相同。(　　) (5)质量和速率都相同的物体，动量也一定相同。(　　) (6)一个物体的动量发生改变，它的动能一定改变。(　　) 知识点二　动量 √ √ × √ × × 2．思考题：将一支圆珠笔的按压式小帽朝下按在桌面上，放手后笔会向上弹起一定高度。何时圆珠笔的动量最大？ 知识点二　动量 答案：当弹簧弹力大小等于圆珠笔的重力大小时，圆珠笔的加速度为0，速度最大，动量最大。 命题整体感知 尝试与研析 02 类型一　对动量的理解 1．矢量性：动量是矢量，其方向与速度的方向相同，其运算遵循平行四边形定则。 2．瞬时性：物体的动量对应物体在某一时刻或某一位置，动量的大小用p＝mv表示。 3．相对性：因为物体的速度与参考系的选取有关，所以物体的动量也与参考系的选取有关。 4．力对物体的作用效果可用动量表示。 类型一　对动量的理解 5．动量和动能的比较 类型一　对动量的理解 例1 在足球场上一个足球迎头飞过来，你敢用头去顶吗？那么，如果飞过来的不是足球，而是一个铅球呢？原因是什么？ 答案：敢用头去顶足球，不敢用头去顶铅球。原因：运动物体的作用效果由物体的动量(即物体的质量和速度的乘积)决定。 铅球的质量大，在运动速度大小差不多时，铅球的作用效果大。 活学活用 [2023·湖州中学检测] 关于物体的动量，下列说法正确的是(　　) A．物体的动量越大，其惯性也越大 B．物体的速度方向改变，其动量不一定改变 C．动量相同的物体的运动方向一定相同 D．运动的物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的加速度方向 C 活学活用 【解析】 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的，动量大的物体质量不一定大，惯性也不一定大，故A错误；动量的方向与速度的方向相同，物体的速度方向改变，其动量一定改变，故B错误；动量相同是指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体的运动方向一定相同，故C正确；动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，与加速度的方向不一定相同，故D错误。 类型二　对动量变化量的理解 角度1：动量变化量的运算 1．因为动量p是矢量，所以动量的变化量Δp是矢量。Δp＝p2－p1＝mv2－mv1是矢量式，矢量的减法是矢量加法的逆运算。一个矢量减去另一个矢量，等于加上该矢量的负矢量。 如图所示，当初态动量和末态动量不在一条直线上时，动量变化量根据平行四边形定则或三角形法则进行运算。 类型二　对动量变化量的理解 2．当初、末动量在同一直线上时，可通过选定正方向，将动量变化的矢量运算简化为带有正、负号的代数运算。 类型二　对动量变化量的理解 例2 (多选)关于动量的变化量，下列说法正确的是(　 　) A．在直线运动中，物体的速度增大时，动量的变化量Δp的方向与运动方向相同 B．在直线运动中，物体的速度减小时，动量的变化量Δp的方向与运动方向相反 C．物体的速度大小不变时，动量的变化量Δp为0 D．物体做曲线运动时，动量的变化量一定不为0 AB 类型二　对动量变化量的理解 【解析】 在直线运动中，当物体的速度增大时，其末动量p2大于初动量p1，选物体运动方向为正方向，Δp＝p2－p1>0，与物体运动方向相同，如图甲所示，所以A正确；在直线运动中，当物体速度减小时，p2<p1，选物体运动方向为正方向，Δp＝p2－p1<0，与物体运动方向相反，如图乙所示，B正确；当物体的速度大小不变时，其方向可能变化，即动量大小不变而方向变化，此种情况Δp≠0，C错误；当物体做曲线运动时，动量的变化量Δp可能为0，如做匀速圆周运动的物体运动一周时，Δp为0，D错误。 活学活用 [2023·南京中学检测] 3颗质量均为0.05 kg的子弹以600 m/s的速度向右击中竖直固定挡板。由于挡板不同位置的材质不同，子弹击中后的运动情况不同，子弹A水平穿过挡板，穿过后的速度是200 m/s；子弹B被挡板反向弹回，弹回时速度大小为200 m/s；子弹C进入挡板后停在挡板之内。求3颗子弹动量的变化量。(规定向右的方向为正方向) 答案：ΔpA＝－20 kg·m/s　ΔpB＝－40 kg·m/s　ΔpC＝－30 kg·m/s 活学活用 【解析】 子弹A的初动量 pA＝mv1＝0.05 kg×600 m/s＝30 kg·m/s 末动量 pA′＝mv1′＝0.05 kg×200 m/s＝10 kg·m/s 子弹A动量的变化量 ΔpA＝pA′－pA＝10 kg·m/s－30 kg·m/s＝－20 kg·m/s ΔpA<0，动量变化量的方向向左。 活学活用 子弹B的初动量 pB＝mv2＝0.05 kg×600 m/s＝30 kg·m/s 末动量 pB′＝mv2′＝0.05 kg×(－200 m/s)＝－10 kg·m/s 子弹B动量的变化量 ΔpB＝pB′－pB＝－10 kg· m/s－30 kg·m/s＝－40 kg· m/s ΔpB<0，动量变化量的方向向左。 活学活用 子弹C的初动量 pC＝mv3＝0.05 kg×600 m/s＝30 kg·m/s 末动量 pC′＝0 子弹C动量的变化量 ΔpC＝pC′－pC＝0－30 kg·m/s＝－30 kg·m/s ΔpC<0，动量变化量的方向向左。 类型二　对动量变化量的理解 角度2：动量和动量变化量的比较 项目 动量 动量的变化量 表达式 p＝mv Δp＝p2－p1＝mv2－mv1 物理意义 状态量，速度大小或方向发生变化，动量就变化 过程量，初、末速度在同一直线上，可转换为代数运算；初、末速度不在同一直线上，按平行四边形定则运算 矢量方向 与速度的方向相同 与速度变化量的方向相同 联系 单位相同 类型二　对动量变化量的理解 例3 如图所示，PQS 是固定于竖直平面内光滑的四分之一圆轨道，圆心O在S点的正上方，在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b(图中未画出)，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。下列说法正确的是(　　) A．a与b同时到达S点，它们在S 点的动量相同 B．a比b先到达S点，它们在S 点的动量不同 C．b比a先到达S点，它们在S点的动量不同 D．a比b先到达S点，它们从各自起点到S点的动量的变化量相同 B 类型二　对动量变化量的理解 活学活用 质量一定的物体的动量发生了变化，则在此过程中，物体的(　　) A．速率一定变化了 B．速度方向一定变化了 C．加速度可能为0 D．加速度一定不为0 【解析】 质量一定的物体的动量发生了变化，可能是速度方向变化，也可能是速度大小变化，选项A、B错误；速度变化，则加速度一定不为0，选项C错误，D正确。 D 本课点睛(教师用书独有) 课后请完成高效作业1 在动量概念的建立过程中，物理学家研究了各种各样的碰撞现象，寻找物理量来揭示运动的本质，发现“每个物体所具有的‘动量’在碰撞后可以增多或减少，但是在碰撞前后系统的这一量值却保持不变”。科学前辈就是在追寻不变量的努力中，通过抽象、概括等方法提出了动量的概念。 感谢聆听，再见！ 次数 1 2 3 v′/(m·s-1) 0.307 0.265 0.321 m1v2/J 0.102 0.112 0.117 (m1＋m2)v′2/J 0.049 0.043 0.064 比较项目 动量 动能 物理意义 描述机械运动状态的物理量 定义式 p＝mv Ek＝mv2 标矢性 矢量 标量 变化决定因素 物体所受冲量(在下一节学习) 合力所做的功 换算关系 p＝，Ek＝ 联系 物体动量变化时，动能不一定变化； 物体动能变化时，动量一定变化 【解析】 在小物块向下运动的过程中，只有重力对其做功，故机械能守恒，有mgh＝mv2，解得v＝，所以两物块到达S点的速度大小相同。由于a通过的路程小于b通过的路程，故ta＜tb，a比b先到达S点。到达S点时a的速度方向竖直向下，而b的速度方向水平向左，故两物块的动量大小相等，方向不相同，因二者初动量相同，末动量不同，则动量的变化量不同，故B正确，A、C、D错误。 $$