1.动量（教学课件）物理人教版2019选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律 物理选择性必修第一册 •人教版2019 第1节 动量 学习目标 01 02 03 04 物理观念 了解生产生活中的各种碰撞现象；知道动量概念及其单位，会计算动量的变化量；认识动量是描述物体运动状态的物理量，深化运动与相互作用的观念。 科学思维 通过分析常见撞击、打击现象，帮助学生理解动量概念，培养其分析、解决实际物理问题的能力，提升逻辑思维。 科学探究 探究碰撞中不变量，领悟猜想、推理与证据的价值；引导学生设计实验，通过观察、分析和演示，提升独立思考与实验能力。 科学态度与责任 通过观察、实验和探究等活动，培养学生严谨探究真理的科学态度，激发对物理的兴趣和好奇心。 重点难点 教学重点 教学重点 理解动量及其变化量的矢量性。 碰撞现象中提出寻求不变量的科学问题，并设计实验、获取证据探究碰撞的不变量。 汽车碰撞 比亚迪海豹VS小鹏P7 课堂导入 请列举：生活中还有哪些碰撞现象？ 生活中的碰撞现象 想一想 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象。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？ 寻求碰撞中的不变量 01 实验探究1 用两根长度相同的线绳，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。 实验现象：碰撞后 A 球静止，B 球开始运动，最终摆到和 A球拉起时同样的高度。A的速度传递给了B。 实验探究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。 实验现象：B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。碰撞前后，两球速度之和增加。 探究新知 　 对比两次碰撞的结果发现，碰撞效果与速度和质量有关，这其中是否存在一个不变的量呢？下面我们通过实验数据来研究上述问题。 实验设计 1.要想验证猜想，需要测量哪些物理量？ 提示：需要测量两个相互碰撞物体的质量和碰撞前后的速度。 2.为实验方便操作和结果分析，我们在测量速度时，可以怎么办？ 提示：需保证两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。 这种碰撞叫做一维碰撞。 小车碰撞实验 如图， 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光电计时器测量。 实验数据 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。 使用天平测量出两小车的质量，并利用光电门传感器测量出两小车的碰撞前、后的速度，将实验数据记录如下。 视频展示 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。 这使我们意识到，mv这个物理量具有特别的意义。 动 量 02 动量 1. 定义：在物理学中，把物体的质量 m 和速度 ʋ 的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p=mv 2. 单位：千克米每秒(kg•m/s) 3. 三性： (1) 矢量性:方向由速度方向决定，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:物体的动量与参考系的选择有关，中学阶段常以地球为参考系。 动量的变化（ Δ p） p′ p Δp (1) 动量的变化等于末状态动量减初状态的动量， 其方向与Δʋ的方向相同（在同一直线上的问题采用代数运算）。 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； 2.表达式： Δ p = mΔʋ (2) 动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。 不在同一条直线上动量变化的运算，遵循平行四边形定则。 (3) 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。 动量和动能的区别与联系 动能 动量 区别 定义 物体由于运动而具有的能 物体质量与速度的乘积 公式 Ek＝ mv2 p＝mv 单位 焦耳（J） 千克米每秒（kg·m/s） 标、矢量 标量 矢量 运算法则 代数运算法则 平行四边形定则 变化情况 v 变化（方向），Ek 不一定变化 v 变化，p 一定变化 联系 都是状态量、相对量，两者大小关系：Ek＝p＝ 总结提升 03 课堂小结 动量 寻求碰撞中的不变量 实验演示 方案设计 实验操作 数据分析 动量 定义及单位 三性 矢量性 瞬时性 相对性 动量和动能的区别与联系 动量的变化（Δp） 典例分析 【例1】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。 典例分析 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 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。 课堂练习 【例2】如图所示，在用气垫导轨做“寻求碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1= 170 g，右侧滑块质量m2=110 g，挡光片宽度d = 3. 00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右运动。挡光片通过光电门的时间分别为∆t1=0.32s，∆t2=0.21 s，则两滑块的速度分别为v1'=_______m/s ，v2'=______m/s(保留3位有效数字)。烧断细线前m1v1+m2v2=______kg·m/ s ，烧断细线后m1v1'+ m2v2'= __________kg ·m/s ,可得到的结论是_______________________________________________________(取向左为速度的正方向) 0.094 0.143 0 2.5×10－4 m1 m2 误差允许得条件下滑块的质量与其速度的乘积之和为一个定值 课堂练习 【例3】一小孩把一质量为0.5 kg 的篮球由静止释放，释放后篮球的重心下降高度为0.8 m时与地面相撞，反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m，不计空气阻力，取重力加速度g = 10 m/s2 ，求地面与篮球相互作用的过程中， (1)篮球动量的变化量； (2)篮球动能的变化量。 课堂练习 【答案】（1）3 kg·m/s，方向竖直向上；（2）减少了3 J 【解析】（1）根据题意，可知篮球与地面相撞前瞬间的速度为 且方向竖直向下 由篮球反弹后的高度，可知篮球反弹时的初速度 且方向竖直向上 规定竖直向下为正方向，篮球的动量变化量为 Δp＝（－mv2）－mv1＝－0.5×2 kg·m/s－0.5×4 kg·m/s＝－3 kg·m/s 即篮球的动量变化量大小为3 kg·m/s，方向竖直向上 （2）篮球的动能变化量为 即动能减少了3 J 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习和本节分层作业 2.拓展性作业：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(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? 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.29.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.74(fixed_gap:False) $$