1.1 动量 课件-2025-2026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 1.1 动量 从历史上看，一般说来，这（引入 新的概念）永远是走向科学进步的最有 力的方法之一。 ——霍耳顿 动量 问题 ？ 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。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球被拉起时同样的高度。为什么会 发生这样的现象呢？ 寻求碰撞中的不变量 质量不同小球的碰撞 C 如图1.1-1，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。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。 两个悬挂小球碰撞实验 从实验可以看出，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。 仔细观察你会发现，两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。质量大、速度较小的C球，使质量小的B 球获得了较大的速度。 两个悬挂小球碰撞实验现象 从实验的现象似乎可以得出：碰撞后，A球的速度大小不变地“传给”了B球。这意味着，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？ 猜想 1、有的同学会猜想，两个物体碰撞前后动能之和不变，所以 质量小的球速度大 2、有的同学会猜想，两个物体碰撞前 后速度与质量的乘积之和可能是不变 那么，对于所有的碰撞，碰撞前后到底什么量会是不 变的呢？ 下面我们通过分析实验数据来研究上述问题。 小车碰撞实验 实验如图1.1-2，两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数字计时器测量。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。 小车碰撞实验 做一做 请你根据表中的数据，计算两辆小车碰撞前后的动能， 比较此实验中两辆小车碰撞前后动能之和是否不变。再计 算两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积，比较两辆小车碰 撞前后质量与速度的乘积之和是否不变。 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。 动量 上面的实验提示我们，对于发生碰撞的两个物体来说， 它们的mv之和在碰撞前后可能是不变的。这使我们意识 到，mv这个物理量具有特别的意义。 物理学中把质量和速度的乘积mv 定义为物体的动量 （momentum），用字母p表示 定义： 公式： p＝mv 单位： 千克米每秒，符号是kg·m/s。 动量是矢量，动量的方向与 速度的方向相同。 【例题】 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（图1.1-3）。碰撞前后钢球的动量变 化了多少？ 分析  动量是矢量，虽然碰撞前后钢球速 度的大小没有变化，但速度的方向变化了，所 以动量的方向也发生了变化。为了求得钢球动 量的变化量，需要先选定坐标轴的方向，确定 碰撞前后钢球的动量，然后用碰撞后的动量减 去碰撞前的动量求得动量的变化量。 解 ：取水平向右为坐标轴的方向。碰撞前钢球的速度为 6 m/s，碰撞前钢球的动 量为 p＝mv＝0.1 × 6 kg·m/s ＝0.6 kg·m/s 如果物体沿直线运 动，即动量始终保持在 同一条直线上，在选定 坐标轴的方向之后，动 量的运算就可以简化成 代数运算。 碰撞后钢球的速度v′＝－ 6 m/s，碰撞后钢球的动 量为 p′＝ mv′＝－ 0.1 × 6 kg·m/s ＝－ 0.6 kg·m/s 碰撞前后钢球动量的变化量为 ∆p ＝p′－ p＝（－0.6 －0.6） kg·m/s ＝－1.2 kg·m/s 动量的变化量是矢量，求得的数值为负值，表示它 的方向与坐标轴的方向相反，即 ∆p的方向水平向左。 【例题】 做一做 让一位同学把一个充气到直径1 m左 右的大乳胶气球，以某一速度水平投向你， 请你接住（图1.1-4）。把气放掉后气球变 得很小，再把气球以相同的速度投向你。 两种情况下，你的体验有什么不同？这是 为什么呢？ 练习与应用 1. 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. 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1.1-5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？ 练习与应用 $$