1.1 相互作用中的守恒量 动量（教学课件）物理沪科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦动量概念及碰撞中的守恒量，通过引导学生列举碰撞现象，分析其时间短、速度和力瞬间变化的特点，指出牛顿运动定律直接分析的困难，进而引出寻找守恒量的探究思路，搭建从生活现象到物理规律的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，通过弹性环等演示实验和“天宫课堂”钢球碰撞实例，结合数据处理验证动量守恒，培养科学探究与科学思维能力。对比动量与动能的区别联系，深化运动和相互作用的物理观念。学生能直观理解矢量运算，教师可借助典例和练习提升教学效率。

第一章 动量 沪科版（2020）选择性必修 第一册 第1节 相互作用中的守恒量 动量 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 通过实验数据归纳碰撞中的守恒量——动量 2. 理解动量的矢量性质及一维、二维改变的运算规则。 1. “mv不变量”的实验验证与数据处理； 2. 动量变化量Δp的矢量运算及方向判定。 寻求碰撞中的不变量 01 教学内容 动量 02 课堂导入——观察与思考 碰撞随处可见，说说你见过的碰撞现象有哪些？ 课堂导入——观察与思考 （提示：尝试从作用时间、速度变化、力的变化等角度去思考。） 问题1：以上的碰撞现象有什么共同特点？ 碰撞时间极短、 速度和力瞬间变化 问题2：用牛顿运动定律直接分析，会遇到哪些麻烦？ ... ... 变力无法精确计算、作用时间难以测量... ... 解决思路:既然变化的量不好研究，我们可以寻找过程中不变的物理量。科学家正是用这种 “守恒” 思想，找到了描述碰撞规律的新方法。 01 PART 01 第一部分 寻求碰撞中的不变量 探究新知 6 探究新知——演示实验、猜想 我们寻找的守恒量应适用于各种碰撞 弹性环 胶布 类比机械能守恒定律 猜测： 探究新知——物理量的测量 1.根据前面分析，要想找到不变量，需要测量些物理量？ 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？ 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。 探究新知——物理量的测量 3.实验需要哪些实验器材？ （1）质量的测量仪器： 天平 （2）速度的测量仪器： 实验结论： 实验中两辆小车碰撞前后，质量与速度的乘积之和却基本不变 探究新知——数据处理 探究新知——典例分析 【例1】2023年9月21日，“天宫课堂”探究了 “寻找碰撞过程中的不变量的实验”。   如图1所示，质量为500 g的钢球A静止悬浮在空中，航天员用手推出质量为100 g的钢球B，使它以一定的初速度水平向左撞向钢球A，撞后钢球A、B同时沿水平向相反方向运动。已知后面的背景板上小方格的边长为10 cm，分析航天员上述演示的钢球碰撞实验视频，在航天员推出B球后，每隔0.5 s连续截取三张照片，如图2所示选取水平向左为正方向，则两球碰撞前：A、B的总动量（质量与速度的乘积）为__________kg·m/s；两球碰撞后：A的动量为__________kg·m/s。 0.06 0.10 探究新知——典例分析 02 PART 02 第二部分 动量 探究新知 13 探究新知——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。 探究新知——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) 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。 探究新知——动量和动能的区别联系 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＝ 探究新知——典例分析 【例2】 (来自教材改编)一个质量为0.1 kg的钢球，以6 m/s的速度水平向右匀速运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以6 m/s的速度水平向左匀速运动，如图所示。求： (1)钢球与墙壁碰撞前的初动量及碰撞后的末动量。 (2)碰撞前后钢球动量的变化量。 探究新知——典例分析 【详解】（1）取水平向右为正方向，则碰撞前钢球的初动量 p=mv=0.1×6 kg·m/s=0.6 kg·m/s，方向水平向右 碰撞后钢球的末动量 p'=mv'=0.1×(-6) kg·m/s=-0.6 kg·m/s，大小为0.6 kg·m/s，方向水平向左 （2）碰撞前后钢球动量的变化量Δp=p'-p=-1.2 kg·m/s 即钢球的动量变化量大小为1.2 kg·m/s，方向水平向左。 探究新知——典例分析 【例3】(多选)关于动量的变化，下列说法正确的是（ ） 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 BD 　 探究新知——典例分析 【详解】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。 探究新知——典例分析 【例4】下列关于动能和动量的说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的物体，动能和动量都保持不变 B．两个物体质量相等，动量大的物体其动能也一定大 C．物体的动量发生变化，动能也一定变化 D．做匀速圆周运动的物体，在任何相同的时间内动量的变化量都相同 B 　 探究新知——典例分析 探究新知——典例分析 【例5】甲、乙两物体的质量之比是1∶4，下列说法正确的是（　　） A．如果它们的动量大小相等，则甲、乙的动能之比是1∶4 B．如果它们的动量大小相等，则甲、乙的动能之比是2∶1 C．如果它们的动能相等，则甲、乙的动量大小之比是1∶2 D．如果它们的动能相等，则甲、乙的动量大小之比是1∶4 C 　 【解析】当两物体动量大小相等时，由Ek=可知，Ek∝，甲、乙质量之比为1∶4，则动能之比为4∶1；当两物体动能相等时，由p=可知，p∝，则甲、乙的动量大小之比为1∶2，故选C。 探究新知——典例分析 课堂小结 动量 一、寻求碰撞中的不变量 二、动量 三、动量与动能 悬挂小球碰撞实验 速度之和改变 滑轨小车碰撞试验 动能之和改变 质量与速度乘积不变 动量 动量变化量 p=mv Δp=p'-p 课堂练习 A 　 课堂练习 D 　 课堂练习 课堂练习 B 　 课堂练习 课堂练习 D 　 课堂练习 5. 如图所示一个质量为m的钢球，以速度v斜射到水平放置的坚硬大理石板上，入射角是45°。碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°，速度变为v′，且其大小与v的大小相同。求碰撞前后钢球的动量变化量Δp的大小和方向。 课堂练习 课堂练习 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 【详解】 设 ， ，方格边长 ，截取间隔 ，向左为正方向。 [1] 碰撞前钢球A静止，动量为 ，只有B匀速向左运动。 由图可知：第一张（碰撞前 时刻）A在左数第2格，B在左数第5格 碰撞发生在 （第二张），B从 向左运动到碰撞位置 ，位移大小 ， 因此B碰撞前速度 总动量 [2] 碰撞后，从第二张（ ）到第三张（ ），间隔 ，A从左数第2格向左运动到第1格，位移大小 ， A碰撞后速度 A的动量 【详解】 匀速圆周运动中，动能由速度大小决定，速度大小不变，动能不变；但动量是矢量，方向不断变化，故动量会改变，故A错误； B．动能与动量关系为 ，质量相等时，动量p越大， 必然越大，故B正确；动量变化可能仅由速度方向变化引起，如匀速圆周运动，此时动能不变，故C错误；动量变化量 是矢量，匀速圆周运动中，相同时间内 方向不同，故变化量不同，故D错误。故选B。 p= Ek= 1．关于物体的动量，下列说法中正确的是（　　） A．同一物体，动量越大，速度越大 B．(-8kg·m/s)的动量小于(-6kg·m/s)的动量 C．物体的动能不变，其动量一定不变 D．做匀速圆周运动的物体，其动量不变 2．甲、乙两颗靠近的恒星通过彼此的引力绕着共同的中心做匀速圆周运动，组成双星系统，其中甲的质量与乙的质量之比为 。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两颗恒星转动的轨道半径之比为 B．甲、乙两颗恒星的动量大小之比为 C．若仅两颗恒星之间的距离增大，则恒星转动的角速度增大 D．若仅两颗恒星之间的距离变为原来的4倍，则恒星转动的周期变为原来的8倍 3．一质量为 的足球（视为质点）从水平面上 点，以大小为 的初速度，沿和水平面成α角的方向踢出，一段时间后落回水平面上 点，其轨迹如图所示，不计空气阻力，则整个过程中，足球的动量变化量的大小为（    ） A． B． C． D． 4．历史上曾出现过“关于运动度量之争”，笛卡尔认为应该用物理量 来量度运动的“强弱”，莱布尼茨认为应该用物理量 来量度运动的“强弱”，经过半个多世纪的争论，法国科学家达朗贝尔用他的研究指出，双方实际是从不同的角度量度运动。关于动量和动能，下列说法正确的是（　　） A．质量和速率相同的物体，动量和动能一定都相同 B．质量和速率不同的物体，动量和动能一定不同 C．一个物体动量发生了变化，动能也一定变化 D．一个物体动能发生了变化，动量也一定变化 【答案】eq \r(2)mv，方向竖直向上 $