【公开课】动量++课件高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册+

人教版物理选择性必修一第一章

动量守恒定律第一节

动量一、寻求碰撞中的不变量物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变量。生活中的碰撞现象问题：这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律？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。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球拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢？从实验的现象似乎可以得出：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？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。实验结论：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.猜想：碰撞前后，两球速度之和并不是不变的，两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。下面我们通过实验来探究碰撞中的不变量C实验：探究碰撞中的不变量实验方案一：两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。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。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……数据处理：结论：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。对于所有的碰撞，碰撞前后瞬间到底有没有什么东西是不变的？如果有，是什么？碰撞前碰撞后m1v10.330.320.340.330.410.40碰撞前碰撞后PMNOm1m2用刻度尺测出线段OM、OP、ON的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。实验方案二：用平抛演示仪装置探究方案三：利用打点计时器测速将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。要准确、全面地反映运动物体的作用效果，必须同时考虑其速度及质量,为此，物理学要引入一个新的物理量——动量。二、动量1.定义：在物理学中，把物体的质量m

和速度v的乘积叫做物体的动量，用P表示，用公式表示为：P=mv

2.单位：在国际单位制中，动量的单位:千克•米每秒(kg•m/s)矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。瞬时性:是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。相对性:与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。速度v为物体的对地速度。3.性质：最先提出动量具有守恒性思想的是法国科学家笛卡儿，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。牛顿把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量更清楚的表示动量的守恒性和方向性1668年，惠更斯明确提出动量的守恒性和方向性动量和动能从不同侧面反映了物体的运动量三、动量的变化量ΔP1、某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量P跟初状态的动量P0的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即：

P

=P-P0

2、动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。3、同一直线上动量变化的运算：P0PΔPP0PΔPP0PΔP4、不在同一直线上动量变化的运算：P0PΔP若速度变化,Ek不一定变化kg·m2/s2(J)标量EK=mv2/2动能若速度变化,则p一定变化kg·m/s矢量p=mv动量

(1)由于动量是矢量，动能是标量，物体的动量变化时，动能不一定变化；物体的动能变化时,其动量一定变化。(2)大小关系：四、动量与动能关系：练习1.一个质量为0.1kg的钢球，以6m/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6m/s的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？解析：以向右为正方向。初态动量P0=mv0=0.6kg·m/s末态动量P=mv=－0.6kg·m/s动量的变化量△P=P－P0=－1.2kg·m/s∆P的方向水平向左，大小为1.2kg·m/s练习2.一质量m=0.2kg的皮球从高H=0.8m处自由落下,与地面相碰后反弹的最大高度h=0.45m。试求:球与地面相互作用前、后时刻的动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化。解析:以向下的方向为正,则由mgH=得:与地面接触时的速度v1=4m/s此时的动量大小P1=mv1=0.8kg·m/s,方向向下,为正。由mgh=得:球刚离开地面时的速度大小v2=3m/s此时的动量大小P2=mv2=0.6kg·m/s,方向向上,为负。所以Δp=p2-p1=-0.6kg·m/s-0.8kg·m/s=-1.4kg·m/s,负号表示方向向上。练习3.物体在运动过程中加速度不为零，则下列说法正确的是()

A.物体速度的大小一定随时间变化

B.物体速度的方向一定随时间变化

C.物体动能一定随时间变化

D.物体动量一定随时间变化解析：加速度不为零，说明物体的速度在变化，速度的改变存在三种情况：速度的方向不变，只是大小在变化(动能也变化)；速度的大小不变，只是方向在变化(动能不变)；速度的大小和方向同时改变(动能变化)，A、B、C错误；动量是矢量，只要速度改变，物体的动量就一定改变，D正确.D练习4.羽毛球是速度最快的球类运动之一，我国羽毛球运动员傅海峰扣杀羽毛球的速度曾达到了332km/h.假设羽毛球飞来的速度为90km/h，傅海峰将球以332km/h的速度反向击回.设羽毛球的质量为5g，试求击球过程中羽毛球的动量变化.解析:设羽毛球飞来的方向为正方向，则：

P1=mv1=5×10-3×90/3.6kgm/s=0.125kgm/sP2=mv2=5×10-3×(-332/3.6)kgm/s=-0.461kgm/s所以动量的变化量:ΔP＝P2－P1＝－0.461kg·m/s－0.125kg·m/s＝－0.586kg·m/s.羽毛球的动量变化的大小为0.586kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反.练习5.解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。(1)质量为2kg的物体，速度由3m/s增大为6m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？(2)质量为2kg的物体，速度由向东的3m/s变为向西的3m/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2kg，速度是3m/s，方向向东；B物体质量是3kg，速度是4m/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)取向东为正方向，则有：速度为向东的3m/s时，动量为p1=6kg·m/s，动能为Ek1=9J；速度为向西的3m/s时，动量为p2=-6kg·m/s，动能为Ek2=9J；由此可知，动量变化量为-12kg·m/s，方向向西；动能不变。解析：(1)速度为3m/s时，动量为p1=6kg·m/s，动能为Ek1=9J；速度为6m/s时，动量为p2=12kg·m/s，动能为Ek2=36J；由此可知，动量增大为原来的2倍，动能增大为原来的4倍。(3)取向东为正，则有：A物体的动量为pA=6kg·m/s，B物体的动量为pB=-12kg·m/s，总动量为p总-6kg·m/s，方向向西；A物体的动能为EkA=9J，B物体的动能为EkB=24J，总动能为E总=33J，

练习6.一个质量为2kg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变化的图像如图所示。(1)t＝2s时物体的动量大小是多少？

(2)