内容正文:
第一章 动量守恒定律
1 动量
学习任务一 寻求碰撞中的不变量
[科学探究] (1)用两根长度相同的细线,分别悬挂A、B和C、B两个大小完全相同的钢球,且两球并排放置.拉起A球和C球,放开后,与静止的B球发生碰撞.
①如图甲所示,若mA=mB, 碰撞后A球 ,B球 ,最终摆到 .碰撞前后,两球的速度之和 .
②如图乙所示,若mC>mB,碰撞后B球获得 ,摆起的最大高度 C球被拉起时的高度.碰撞前后,两球的速度之和 ,速度变化跟它们的 有关.
(2)用实验数据验证猜想
两辆小车都放在滑轨上,用一辆运动的质量为m1的小车碰撞一辆静止的质量为m2的小车,碰后两辆小车粘在一起运动,小车的速度用滑轨上的计时器测量,下表的数据是某次实验时采集的,其中v是运动小车碰前的速度,v'是碰后两车的共同速度.
m1/kg
m2/kg
v/(m·s-1)
v'/
(m·s-1)
1
0.519
0.519
0.628
0.307
2
0.519
0.718
0.656
0.265
3
0.718
0.519
0.572
0.321
Ek1/J
Ek2/J
m1v/(kg·
m·s-1)
(m1+m2)v'/
(kg·m·s-1)
1
0.102
0.049
0.326
0.319
2
0.112
0.043
0.340
0.328
3
0.117
0.064
0.411
0.397
①结论:两辆小车碰撞前后动能之和Ek1与Ek2 (选填“相等”或“不相等”)
②结论:两辆小车碰撞前后 基本不变.
学习任务二 动量及动量的变化量
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空.
动量
(1)定义:物体的 和 的乘积.
(2)表达式:p= .
(3)单位:动量的国际制单位是 ,符号是 .
(4)方向:动量是 ,它的方向与 的方向相同.
(5)动量变化量Δp=p2-p1,Δp是矢量,方向与Δv一致.
(6)动量变化率:动量的变化量与对应的时间的比值,反映动量变化的快慢.
【辨别明理】
(1)动量越大,物体的速度越大. ( )
(2)动量相同的物体,运动方向一定相同. ( )
(3)动量变化量的方向一定和物体初动量的方向相同. ( )
例1 [2026·山西省实验中学高二月考] 下列关于动量的说法正确的是 ( )
A.质量和速率都相同的物体动量一定相同
B.质量越大的物体动量一定越大
C.一个物体所受的合外力不为零,它的动量一定改变
D.一个物体的加速度不变,其动量一定不变
[反思感悟]
例2 如图所示,一足球运动员踢一只质量为0.4 kg的足球,若足球以12 m/s的速率水平撞向球门门柱,然后以8 m/s的速率反向弹回,这一过程的足球动量的变化量 ( )
A.大小为1.6 kg·m/s,方向与飞向球门方向相同
B.大小为1.6 kg·m/s,方向与飞向球门方向相反
C.大小为8.0 kg·m/s,方向与飞向球门方向相同
D.大小为 8.0 kg·m/s, 方向与飞向球门方向相反
【要点总结】
动量变化量Δp的计算遵守矢量运算法则.
(1)物体做直线运动的情况:
①先规定正方向;②用“+”“-”表示各矢量方向;③将矢量运算简化为代数运算.
(2)初、末状态动量不在一条直线上的情况:
可按平行四边形定则求得Δp的大小和方向,这时Δp、p1为邻边,p2为平行四边形的对角线.
学习任务三 动量与动能的比较
[科学思维]
物理量
动量
动能
定义式
p=mv
Ek=mv2
标矢性
矢量
标量
v含义
速度
速率
联系
Ek=,p=
例3 关于动量与动能,以下说法正确的是 ( )
A.两个物体动能相等,它们的动量也一定相等
B.两个物体动量相等,它们的动能也一定相等
C.质量相等的两个物体若动量相等,则它们的动能一定相同
D.质量相等的两个物体若动能相等,则它们的动量一定相等
[反思感悟]
变式 [2025·河北邯郸一中高二月考] 一遥控无人机在竖直面内做匀速圆周运动,下列说法正确的是 ( )
A.无人机的机械能不变,动量不变
B.无人机的机械能不变,动量变化
C.无人机的机械能变化,动量不变
D.无人机的机械能与动量均变化
【要点总结】
1.v的大小或方向变化都可使p发生变化;
2.只有v的大小发生变化时才会使Ek发生变化.
1.(动量的理解)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.(-8 kg·m/s)的动量小于(+6 kg·m/s)的动量
C.物体的动量发生变化,其动能一定发生变化
D.做匀速圆周运动的物体,其动量不变
2.(动量的变化量、动能的变化量)一质量为2 kg的物体,速度由向东3 m/s变为向西3 m/s,在这个过程中该物体的动量与动能的变化量分别是 ( )
A.0、0 B.0、18 J
C.12 kg·m/s、0 D.12 kg·m/s、18 J
3.(动量与动能的比较)两辆汽车的质量分别为m1和m2,沿水平方向同方向行驶且具有相等的动能,已知m1>m2,则此时两辆汽车的动量p1和p2的大小关系是 ( )
A.p1=p2 B.p1<p2
C.p1>p2 D.无法比较
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第一章 动量守恒定律
1 动量
[科学探究] (1)①停止运动而静止 开始运动 和A球被拉起时同样的高度 不变 ②较大的速度 大于 并不相等 质量
(2)①不相等 ②质量与速度的乘积之和
[教材链接] (1)质量 速度 (2)mv (3)千克米每秒 kg·m/s (4)矢量 速度
【辨别明理】
(1)× (2)√ (3)×
例1 C [解析] 动量是矢量,质量和速率相同但速度方向不同的物体,动量方向不同,故动量不同,故A错误;动量由质量和速度共同决定,质量大但速度小的物体,动量可能较小,故B错误;合外力不为零时,物体有加速度,速度发生改变,故动量必然改变,故C正确;加速度不变时,速度均匀变化,动量p=mv随之变化,故D错误.
例2 D [解析] 以末速度方向为正方向,则这一过程足球动量的变化量为Δp=mv-mv0=0.4 kg×8 m/s-(-0.4 kg×12 m/s)=8.0 kg·m/s,方向与末速度方向相同,即与飞向球门方向相反,故选D.
例3 C [解析] 根据p=mv,Ek=mv2,可得Ek=,p=,两个物体动能相等,它们的动量不一定相等,质量相等的两个物体若动能相等,则它们的动量大小一定相等,方向不一定相同,A、D错误;两个物体动量相等,它们的动能不一定相等, 但质量相等的两个物体若动量相等,则它们的动能一定相同,B错误,C正确.
变式 D [解析] 无人机做匀速圆周运动,速度方向时刻变化,动量(矢量)必然变化;机械能包括动能和势能,动能不变但重力势能随高度变化,故机械能变化,故选D.
随堂巩固
1.A [解析] 根据p=mv,可知同一物体动量越大,速度一定越大,故A正确;动量是矢量,正负符号只代表方向,不代表大小,大小比较绝对值,则(-8 kg· m/s)的动量大于(+6 kg· m/s)的动量,故B错误;物体的动量发生变化,可能是方向变化,不一定是物体速度大小发生变化,则其动能不一定变化,故C错误;做匀速圆周运动的物体,速度的方向一定变化,则其动量一定变化,故D错误.
2.C [解析] 设向西为正方向,则物体的初速度v0=-3 m/s,末速度v=3 m/s,故这个过程中,该物体动量的变化量为Δp=mv-mv0=12 kg·m/s,方向向西;动能的变化量为ΔEk=mv2-m=0,故C正确,A、B、D错误.
3.C [解析] 根据Ek=mv2,p=mv,可得p=,因为Ek1=Ek2,m1>m2,所以p1>p2,故选C.
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