1.1 动量 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 动量与动量守恒定律 第一节 动量 碰撞随处可见，说说你见过的碰撞现象有哪些？ 台球碰撞 火车钩碰撞 汽车碰撞 以上的碰撞现象有什么共同特点？ （提示：尝试从作用时间、速度变化、力的变化等角度去思考。 碰撞时间极短、 速度和力瞬间变化 ... ... 碰撞现象是否会遵循什么共同规律？ 碰撞的研究从遵循一个不变量开始 导入新知 1、经历寻求碰撞中的不变量的过程，体会科学探究中猜想、推理和论证的重要性 重点 重难点 2、理解动量和动量变化量的概念并掌握计算方法 重点 3、理解动量和动能的区别和联系 素养目标 【实验步骤】如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开A后与B碰撞。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。然后拉起B至某一高度后放开，撞击静止的B球。观察两球碰撞后速度变化。 1、定性研究 一、寻求碰撞中的不变量 【实验现象】 （1）A与B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。说明A、B两球碰撞后，A的速度传递给了B。 （2）B与C碰撞后，B球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 现在请同学们根据以上演示实验，猜想以下碰撞中的不变量可能与哪些因素有关？ 一、寻求碰撞中的不变量 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…… 一、寻求碰撞中的不变量 利用滑轨探究一维碰撞中的不变量 用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰后两辆小车粘在一起运动，实验装置如图所示。 为了研究水平方向的一维碰撞，滑轨必须调水平。 (1)质量的测量：用______测量小车的质量。 天平 (2)速度的测量：利用公式v＝______，式中Δx为小车上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的挡光片经过光电门的时间。 2、定量研究 一、寻求碰撞中的不变量 质量(g) 速度（v(cm/s)） 次数 滑块A 滑块B A碰前v1 B碰前v2 A碰后v’1 B碰后v’2 1 270 168 79.0 0 45.8 45.8 2 89.0 0 54.1 54.1 3 142.4 0 87.4 87.4 以下是某组同学实验后得出的数据记录，根据数据猜想以下碰撞中的不变量是什么？ 一、寻求碰撞中的不变量 如何验证猜想？ 1 2 3 0.169 0.092 0.214 0.128 0.547 0.335 0.213 0.201 0.240 0.237 0.384 0.382 2.926 1.046 3.296 1.235 5.274 1.995 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，动能之和并不相等，但质量与速度的乘积之和却基本不变。 特别意义 一、寻求碰撞中的不变量 物体的质量和速度的乘积 1、动量 p=mv，单位是千克米每秒，符号是kg·m/s ①矢量性：动量是矢量，方向与速度的方向相同 ②瞬时性：动量是状态量，v是瞬时速度 ③相对性：与参考系有关，一般以地面为参考系 （1）.定义： （2）.公式： （3）.性质： 思考：速度是什么量？动量是标量还是矢量？在公式中速度是瞬时速度还是平均速度？动量具有什么性质？ 二、动量 (3)动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个方向作为正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算，此时的正、负号仅表示方向，不表示大小。 (4)动量不在一条直线上时的运算：在矢量图中，动量的变化量为由初动量末端指向末动量末端的有向线段。 p p′ Δp p p′ Δp p p′ Δp p p′ Δp 思考：当动量变化时，我们如何来求动量的变化量Δp呢？ (1)定义： 物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差。 2、动量的变化量： Δp＝p′－p＝mΔv，方向与速度变化量的方向相同。 (2)公式： 二、动量 (1)惯性大的物体，动量一定大。(　　) (2)质量和速率都相等的物体，动量一定相同。(　　) (3)质量一定的物体的速率改变，它的动量一定改变。(　　) × × √ 1、知识辨析 例题精选 2.(来自教材改编)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。 (1)求钢球与墙壁碰撞前的初动量及碰撞后的末动量。 (2)求碰撞前后钢球的动量变化量。 解：(1)取水平向右为正方向 钢球的初动量p=mv=0.1×6 kg·m/s=0.6 kg·m/s，方向水平向右 钢球的末动量p'=mv'=0.1×(-6) kg·m/s=-0.6 kg·m/s， 即大小为0.6 kg·m/s，方向水平向左 (2)钢球动量的变化量Δp=p'-p=-1.2 kg·m/s 即钢球的动量变化了1.2 kg·m/s，变化量的方向水平向左。 例题精选 1.动量是矢量，计算动量时应先明确参考系，并确定是哪一时刻或哪一位置的动量。 2.动量变化量Δp也是矢量，是末动量p'与初动量p的矢量差，即Δp=p'-p，方向与速度变化量的方向相同。 3.动量始终保持在一条直线上时，先选定一个正方向，动量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化成代数运算，此时的正、负号仅表示方向。若初、末动量不在一条直线上，则遵循矢量运算的平行四边形定则(或三角形定则)。 题型归纳 2.(多选)关于动量的变化，下列说法中正确的是 A.做直线运动的物体速度增大时，动量的变化量Δp的方向与运动方向 相同 B.做直线运动的物体速度减小时，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为零 D.物体做平抛运动时，动量的变化量一定不为零 √ √ √ 例题精选 当做直线运动的物体速度增大时，其末动量p2大于初动量p1，由矢量的运算法则，可知Δp＝p2－p1>0，与物体运动方向相同，如图甲所示，A正确； 当做直线运动的物体速度减小时，p2<p1，如图乙所示，Δp与p1或p2方向相反，B正确； 当物体的速度大小不变时，其方向可能变化，也可能不变。动量可能不变化，即Δp＝0，也可能动量大小不变而方向变化，此种情况Δp≠0，C错误； 当物体做平抛运动时，动量的方向变化，即动量一定变化，Δp一定不为零，如图丙所示，D正确。 例题精选 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？ 答案　初动量为p0＝mv0＝2×3 kg·m/s＝6 kg·m/s 末动量为p＝mv＝2×6 kg·m/s＝12 kg·m/s 因此，物体的动量增大为原来的2倍。 初动能为Ek0＝m×2×32 J＝9 J 末动能为Ek＝mv2＝×2×62 J＝36 J 因此，物体的动能增大为原来的4倍。 三、动量与动能 (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？ 答案　物体的动量变化了，动能没有变化。 取向东为正方向，则物体的末速度为v'＝－3 m/s， 动量变化量为Δp＝mv'－mv＝[2×(－3)－2×3] kg·m/s＝－12 kg·m/s， 负号表示动量变化量的方向与正方向相反，即向西。 三、动量与动能 (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？ 答案　取向东为正方向，则B物体的速度为vB＝－4 m/s， 两物体动量之和为p＝mAvA＋mBvB＝[2×3＋3×(－4)] kg·m/s＝－6 kg·m/s， 负号表示动量之和的方向与正方向相反，即向西。 两物体的动能之和为Ek＝mAmB×2×32 J＋×3×(－4)2 J＝33 J。 三、动量与动能 大小 方向性 求和注意 动量 动能 联系 p = mv ∝ v Ek = m ∝ 矢量 标量 速度方向相反时要相减 速度方向相反时也相加， m ≠ P总=m p2 = 2mEk 或 Ek = 三、动量与动能 (1)物体的动量发生改变，其动能可能不变。(　　) (2)物体的动能发生改变，其动量可能不变。(　　) (3)若两个物体的动量相同，它们的动能也一定相同。(　　) √ × × 1、知识辨析 例题精选 2.质量为m的物体，在变力的作用下沿直线做加速运动，动能大小为Ek，经过一段时间后动能大小变为2Ek，则这段时间内物体动量变化量的大小为 A. B.(2－ C. D.(2－ √ 由动能与动量的表达式Ek＝mv2，p＝mv可知p＝， 故动能大小由Ek变为2Ek的这段时间内物体动量变化量的大小为 Δp＝＝(2－，故选D。 例题精选 拓展　甲、乙两个物体，它们的质量之比m甲∶m乙=2∶1，当它们的速度相同时，它们的动量之比为　　；当它们的动能相同时，它们的动量之比为　　　；当它们的动量相同时，它们的动能之比为　　。  2∶1 ∶1 1∶2 由动量p=mv可知，当它们的速度相同时，动量之比p甲∶p乙=m甲∶m乙=2∶1； 由p=可知，当动能相同时，动量之比p甲∶p乙=∶=∶1； 由Ek=可知，当动量相同时，动能之比Ek甲∶Ek乙=∶=1∶2。 知识拓展 1.对同一个物体，动量是否变化既要看速度的大小是否变化，还要看速度的方向是否变化，而动能是否变化只看速度的大小是否变化。 2.对不同的物体，动量是否相同既要看质量与速度的乘积是否相等，还要看方向是否相同；而动能是否相等只需看Ek＝mv2值是否相等。 3.常用p＝、Ek＝来快速求解有关比例问题。 题型归纳 Ek= 课堂小结 动量 矢量 p=mv 动能 标量   Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$