高中物理1.1动量 课件 新人教版选择性必修第一册（27张PPT）
文档属性
| 名称 | 高中物理1.1动量 课件 新人教版选择性必修第一册（27张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 588.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-10 14:26:02 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
1 动量
第一章
2021
学习目标
思维导图
1.通过学习动量和动量变化量的概念及其矢量性,会计算一维情况下的动量变化量(物理观念)
2.通过实验用不同的方法探究碰撞中的不变量(科学探究)
课前篇 自主预习
[自主阅读]
一、寻求碰撞中的不变量
实验(一)
1.现象:如图所示,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:若两个钢球质量相同,则碰撞后A球停止运动而静止,B球开始运动,最终摆到和A球被拉起时同样的高度。即B球的速度等于碰前A球的速度。
2.猜想:碰撞前后,两球速度之和不变。
3.验证:(1)设计实验:若A球的质量大于B球,则碰撞后B球摆起的高度大于A球被拉起时的高度,即B球获得较大的速度。
(2)验证猜想:碰撞前后,两球速度之和并不相等。
4.再次猜想:观察发现,两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。
可能碰撞前后两个物体的动能之和不变,可能两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和不变。
实验(二)
实验装置如图,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数字计时器测量。表1中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。
1.表1
根据表1中的数据完成表2。
次数 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
表2
次 数 m1v2/J (m1+m2)v'2/J m1v/(kg·m·s-1) (m1+m2)v'/(kg·m·s-1)
1 0.102 0.048 9 0.326 0.319
2 0.112 0.043 4 0.340 0.328
3 0.117 0.063 7 0.411 0.397
2.结论:比较表2中 m1v2和 (m1+m2)v'2的数据可知,两辆小车碰撞前后,动能之和并不相等。
比较表2中m1v和(m1+m2)v'的数据可知,两辆小车碰撞前后,质量与速度的乘积之和基本相等。
二、动量
1.定义:质量和速度的乘积。
2.公式:p=mv。
3.单位:千克米每秒,符号是kg·m/s。
4.矢量性:方向与速度的方向相同。运算遵守平行四边形定则。
[自我检测]
1.正误判断
(1)动量相同的物体运动方向不一定相同。( )
解析 动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是速度的方向即运动方向,故动量相同的物体运动方向一定相同。
答案 ×
(2)质量大的物体的动量一定大。( )
解析 动量是质量和速度的乘积,因此质量大、速度小的物体的动量可能小。
答案 ×
(3)物体的动量越大,则物体的惯性就越大。( )
答案 ×
(4)质量和速率都相同的物体的动量一定相同。( )
解析 动量是矢量,它的方向与速度的方向相同,而质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相同,但方向不一定相同。
答案 ×
(5)做匀速圆周运动的物体,动量保持不变。( )
解析 做匀速圆周运动的物体,动量大小不变,但方向时刻改变。
答案 ×
2.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
B.物体的动能若不变,则动量一定不变
C.动量变化量的方向一定和动量的方向相同
D.动量越大的物体,其惯性也越大
解析 动量和速度都是矢量,由p=mv可知运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向,故A正确;物体的动能不变,但速度方向可能改变,因此动量可以改变,故B错误;动量变化量的方向与动量的方向不一定相同,故C错误;质量是惯性大小的唯一量度,而物体的动量p=mv,动量大小取决于质量与速度大小的乘积,因此动量大的物体惯性不一定大,故D错误。
答案 A
3.一物体从某高处由静止释放,设所受空气阻力恒定,当它下落h时的动量大小为p1,当它下落2h时动量大小为p2,则p1∶p2等于( )
A.1∶1 B.1∶ C.1∶2 D.1∶4
答案 B
课堂篇 探究学习
问题
对动量的理解
[情境探究]
在激烈的橄榄球赛场上,一个体重较轻的运动员携球奔跑时迎面碰上了体重较重的对方运动员,自己被碰倒在地,而对方却几乎不受影响。这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关,而且与质量有关。
(1)质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大 方向如何 当他以恒定的速率做曲线运动时,他的动量是否变化
(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量多大 动量的变化量的方向如何
要点提示 (1)动量是300 kg·m/s,方向向东,做曲线运动时他的动量变化了,因为速度方向变了。
(2)300 kg·m/s,方向向西。
[知识归纳]
1.动量
(1)动量是状态量,进行动量运算时,要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量,p=mv中的速度v是瞬时速度。
(2)动量的相对性:物体的速度与参考系的选择有关,因此,物体的动量与参考系的选择也有关。选不同的参考系时,同一物体的动量可能不同,通常在不说明参考系的情况下,物体的动量是指物体相对地面的动量。
2.动量的变化量
(1)动量的变化量是过程量,分析计算时,要明确是物体在哪一个过程的动量变化。
(2)动量的变化量Δp=p'-p是矢量式,Δp、p'、p间遵循平行四边形定则,如图所示。
(3)Δp的计算
①当p'、p在同一直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算;
②当p'、p不在同一直线上时,应依据平行四边形定则运算。
3.动量和动能的比较
比较项 动量 动能
物理意义 描述机械运动状态的物理量 定义式 p=mv Ek= mv2
标矢性 矢量 标量
换算关系 [典例剖析]
例题羽毛球是球类运动之一,运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s,假设羽毛球飞来的速度为50 m/s,运动员将羽毛球以100 m/s的速度反向击回。设羽毛球的质量为10 g,试求:
(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量;
(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量。
解析 (1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则
p1=mv1=10×10-3×50 kg·m/s=0.5 kg·m/s,
p2=mv2=-10×10-3×100 kg·m/s=-1 kg·m/s,
所以动量的变化量Δp=p2-p1=-1 kg·m/s-0.5 kg·m/s=-1.5 kg·m/s,
即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反。
(2)羽毛球的初动能:Ek= =12.5 J,
羽毛球的末动能:Ek'= =50 J,
所以ΔEk=Ek'-Ek=37.5 J。
答案 (1)1.5 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反
(2)37.5 J
要点笔记 动量是矢量,动能是标量,两者的运算法则不同,不要将两个运算法则混淆。
变式训练一小孩把一质量为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,重力加速度g取10 m/s2,求地面与篮球相撞的过程中:
(1)篮球的动量变化量;
(2)篮球的动能变化量。
答案 (1)3 kg·m/s,方向竖直向上 (2)减少了3 J
当堂检测
1.(多选)若一个物体的动量发生了变化,则物体运动的( )
A.速度大小一定改变了 B.速度方向一定改变了
C.速度一定变化了 D.加速度一定不为零
解析 动量是矢量,动量发生变化,对于同一物体,质量不变,一定是速度发生变化,可能是速度的大小发生变化,也可能是速度的方向发生变化,也可能是速度的大小和方向都发生变化,由牛顿第二定律可知加速度一定不为零,选项C、D正确。
答案 CD
2.下列关于动量和动能的说法中,正确的是( )
A.一个物体的动量不变,其动能一定不变
B.一个物体的动能不变,其动量一定不变
C.两个物体的动量相等,其动能一定不等
D.两个物体的动能相等,其动量一定不等
解析 一个物体的动量不变,则速度的大小一定不变,其动能一定不变,选项A正确;一个物体的动能不变,则速度的大小不变,但是方向不一定不变,其动量不一定不变,例如做匀速圆周运动的物体,选项B错误;根据 可知,两个物体的动量相等,其动能不一定相等,选项C错误;两个物体的动能相等,根据 ,则其动量不一定相等,选项D错误。故选A。
答案 A
3.(2020浙江高二期末)在罚任意球时,一个质量是430 g的足球,以30 m/s的速度射向人墙,结果足球被原速率反向弹回,若以初速度方向为正方向,那么该过程中足球的动量变化量是( )
A.25.8 kg·m/s B.0
C.-12.9 kg·m/s D.-25.8 kg·m/s
解析 Δp=-mv-mv=-25.8 kg·m/s,D项正确。
答案 D
1 动量
第一章
2021
学习目标
思维导图
1.通过学习动量和动量变化量的概念及其矢量性,会计算一维情况下的动量变化量(物理观念)
2.通过实验用不同的方法探究碰撞中的不变量(科学探究)
课前篇 自主预习
[自主阅读]
一、寻求碰撞中的不变量
实验(一)
1.现象:如图所示,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:若两个钢球质量相同,则碰撞后A球停止运动而静止,B球开始运动,最终摆到和A球被拉起时同样的高度。即B球的速度等于碰前A球的速度。
2.猜想:碰撞前后,两球速度之和不变。
3.验证:(1)设计实验:若A球的质量大于B球,则碰撞后B球摆起的高度大于A球被拉起时的高度,即B球获得较大的速度。
(2)验证猜想:碰撞前后,两球速度之和并不相等。
4.再次猜想:观察发现,两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。
可能碰撞前后两个物体的动能之和不变,可能两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和不变。
实验(二)
实验装置如图,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数字计时器测量。表1中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。
1.表1
根据表1中的数据完成表2。
次数 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
表2
次 数 m1v2/J (m1+m2)v'2/J m1v/(kg·m·s-1) (m1+m2)v'/(kg·m·s-1)
1 0.102 0.048 9 0.326 0.319
2 0.112 0.043 4 0.340 0.328
3 0.117 0.063 7 0.411 0.397
2.结论:比较表2中 m1v2和 (m1+m2)v'2的数据可知,两辆小车碰撞前后,动能之和并不相等。
比较表2中m1v和(m1+m2)v'的数据可知,两辆小车碰撞前后,质量与速度的乘积之和基本相等。
二、动量
1.定义:质量和速度的乘积。
2.公式:p=mv。
3.单位:千克米每秒,符号是kg·m/s。
4.矢量性:方向与速度的方向相同。运算遵守平行四边形定则。
[自我检测]
1.正误判断
(1)动量相同的物体运动方向不一定相同。( )
解析 动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是速度的方向即运动方向,故动量相同的物体运动方向一定相同。
答案 ×
(2)质量大的物体的动量一定大。( )
解析 动量是质量和速度的乘积,因此质量大、速度小的物体的动量可能小。
答案 ×
(3)物体的动量越大,则物体的惯性就越大。( )
答案 ×
(4)质量和速率都相同的物体的动量一定相同。( )
解析 动量是矢量,它的方向与速度的方向相同,而质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相同,但方向不一定相同。
答案 ×
(5)做匀速圆周运动的物体,动量保持不变。( )
解析 做匀速圆周运动的物体,动量大小不变,但方向时刻改变。
答案 ×
2.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
B.物体的动能若不变,则动量一定不变
C.动量变化量的方向一定和动量的方向相同
D.动量越大的物体,其惯性也越大
解析 动量和速度都是矢量,由p=mv可知运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向,故A正确;物体的动能不变,但速度方向可能改变,因此动量可以改变,故B错误;动量变化量的方向与动量的方向不一定相同,故C错误;质量是惯性大小的唯一量度,而物体的动量p=mv,动量大小取决于质量与速度大小的乘积,因此动量大的物体惯性不一定大,故D错误。
答案 A
3.一物体从某高处由静止释放,设所受空气阻力恒定,当它下落h时的动量大小为p1,当它下落2h时动量大小为p2,则p1∶p2等于( )
A.1∶1 B.1∶ C.1∶2 D.1∶4
答案 B
课堂篇 探究学习
问题
对动量的理解
[情境探究]
在激烈的橄榄球赛场上,一个体重较轻的运动员携球奔跑时迎面碰上了体重较重的对方运动员,自己被碰倒在地,而对方却几乎不受影响。这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关,而且与质量有关。
(1)质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大 方向如何 当他以恒定的速率做曲线运动时,他的动量是否变化
(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量多大 动量的变化量的方向如何
要点提示 (1)动量是300 kg·m/s,方向向东,做曲线运动时他的动量变化了,因为速度方向变了。
(2)300 kg·m/s,方向向西。
[知识归纳]
1.动量
(1)动量是状态量,进行动量运算时,要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量,p=mv中的速度v是瞬时速度。
(2)动量的相对性:物体的速度与参考系的选择有关,因此,物体的动量与参考系的选择也有关。选不同的参考系时,同一物体的动量可能不同,通常在不说明参考系的情况下,物体的动量是指物体相对地面的动量。
2.动量的变化量
(1)动量的变化量是过程量,分析计算时,要明确是物体在哪一个过程的动量变化。
(2)动量的变化量Δp=p'-p是矢量式,Δp、p'、p间遵循平行四边形定则,如图所示。
(3)Δp的计算
①当p'、p在同一直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算;
②当p'、p不在同一直线上时,应依据平行四边形定则运算。
3.动量和动能的比较
比较项 动量 动能
物理意义 描述机械运动状态的物理量 定义式 p=mv Ek= mv2
标矢性 矢量 标量
换算关系 [典例剖析]
例题羽毛球是球类运动之一,运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s,假设羽毛球飞来的速度为50 m/s,运动员将羽毛球以100 m/s的速度反向击回。设羽毛球的质量为10 g,试求:
(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量;
(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量。
解析 (1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则
p1=mv1=10×10-3×50 kg·m/s=0.5 kg·m/s,
p2=mv2=-10×10-3×100 kg·m/s=-1 kg·m/s,
所以动量的变化量Δp=p2-p1=-1 kg·m/s-0.5 kg·m/s=-1.5 kg·m/s,
即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反。
(2)羽毛球的初动能:Ek= =12.5 J,
羽毛球的末动能:Ek'= =50 J,
所以ΔEk=Ek'-Ek=37.5 J。
答案 (1)1.5 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反
(2)37.5 J
要点笔记 动量是矢量,动能是标量,两者的运算法则不同,不要将两个运算法则混淆。
变式训练一小孩把一质量为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,重力加速度g取10 m/s2,求地面与篮球相撞的过程中:
(1)篮球的动量变化量;
(2)篮球的动能变化量。
答案 (1)3 kg·m/s,方向竖直向上 (2)减少了3 J
当堂检测
1.(多选)若一个物体的动量发生了变化,则物体运动的( )
A.速度大小一定改变了 B.速度方向一定改变了
C.速度一定变化了 D.加速度一定不为零
解析 动量是矢量,动量发生变化,对于同一物体,质量不变,一定是速度发生变化,可能是速度的大小发生变化,也可能是速度的方向发生变化,也可能是速度的大小和方向都发生变化,由牛顿第二定律可知加速度一定不为零,选项C、D正确。
答案 CD
2.下列关于动量和动能的说法中,正确的是( )
A.一个物体的动量不变,其动能一定不变
B.一个物体的动能不变,其动量一定不变
C.两个物体的动量相等,其动能一定不等
D.两个物体的动能相等,其动量一定不等
解析 一个物体的动量不变,则速度的大小一定不变,其动能一定不变,选项A正确;一个物体的动能不变,则速度的大小不变,但是方向不一定不变,其动量不一定不变,例如做匀速圆周运动的物体,选项B错误;根据 可知,两个物体的动量相等,其动能不一定相等,选项C错误;两个物体的动能相等,根据 ,则其动量不一定相等,选项D错误。故选A。
答案 A
3.(2020浙江高二期末)在罚任意球时,一个质量是430 g的足球,以30 m/s的速度射向人墙,结果足球被原速率反向弹回,若以初速度方向为正方向,那么该过程中足球的动量变化量是( )
A.25.8 kg·m/s B.0
C.-12.9 kg·m/s D.-25.8 kg·m/s
解析 Δp=-mv-mv=-25.8 kg·m/s,D项正确。
答案 D