1.1 动量(共17张ppt)

动量守恒定律
第1节 动量
生活中的碰撞现象
这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律？
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？
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。
实验：探究碰撞中的不变量
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。
实验：探究碰撞中的不变量
项目
碰撞前
碰撞后
质量
m1 = ?
m2 = ?
m1 = ?
m2 = ?
速度
v1 = ?
v2 = ?
v1? = ?
v2? = ?
mv
m1v1 + m2v2 = ?
m1v1? + m2v2? = ?
mv2
m1v12 + m2v22 = ?
m1v1?2 + m2v2?2 = ?
v/m
v1/m1 + v2/m2
v1?/m1 + v2?/m2
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。
实验：探究碰撞中的不变量
【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。
参考案例
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 p，用公式表示为
在国际单位制中，动量的单位是千克?米每秒( kg?m/s)
是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
1. 定义：
p = mv
2. 单位：
3. 对动量的理解
(2) 瞬时性:
(1) 矢量性:
方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。
(3) 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。
v1
m1
m2
v2
动 量
p = mv
一个质量是 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。碰撞前后钢球的动量变化了多少？
v
v′
解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v1=6 m/s，碰撞前钢球的动量为：
p1 = mv1 = 0.1×6 kg ? m/s = 0.6 kg ? m/s
碰撞后钢球的速度为v2 =??6 m/s，动量为：
p2 = mv2 = ??0.1×6 kg ? m/s = ?0.6 kg ? m/s
动量改变量：
Δ p = p2?? p1 = ?1.2 kg ? m/s
动量改变量的大小为 1.2 kg ? m/s，方向向左
?
例题1
总结：动量变化量是矢量，求得的负值表示其方向与所设正方向相反，在选定坐标轴的方向之后，动量的运算就可以简化成代数运算。
【思考】正在玩旋转秋千的游客，他的每一时刻的动量相同吗？每一时刻的动能相同吗？
游客做匀速圆周运动，速度的方向时刻改变，所以动量时刻变化；速度的大小不变，所以动能不变．
物理情境
v
m
m
v
p = mv
动量与动能
若某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 B. 动能一定改变了
C. 加速度一定不为零 D. 合外力可能为零
例题2
C
1. 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。
(1) 质量为 2 kg 的物体，速度由 3 m/s 增大为 6 m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？
课后习题
【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。
总结：第(1)问主要是对动量和动能公式的考查，代入数据计算即可。
1. 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。
(2) 质量为 2 kg 的物体，速度由向东的3 m/s 变为向西的 3 m/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？
课后习题
【解析】(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。
总结：第(2)问主要考查动量的矢量性和动能的标量性，将二者进行对比。
1. 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。
(3) A 物体质量是 2 kg，速度是 3 m/s，方向向东；B 物体质量是 3 kg，速度是 4 m/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？
课后习题
【解析】(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，
总结：第(3)问主要考查矢量和标量的运算法则，尤其要注意方向的问题。
2. 一个质量为 2 kg 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 ＝ 2 s 时物体的动量大小是多少？
(2) t ＝ 3 s 时物体的动量大小是多少？
课后习题
【解析】(1)0~2s内：物体做匀加速直线运动，加速度为a1= 1m/s2，第2s末速度为v=2m/s。动量为p=mv=4kg·m/s；
(2)2~4s内：物体做初速度v=2m/s，加速度a2= -0.5m/s2的匀减速直线运动，第3s末速度为v3=1.5m/s。动量为p=mv3=3kg·m/s；
2. 一个质量为 2 kg 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 ＝ 2 s 时物体的动量大小是多少？
(2) t ＝ 3 s 时物体的动量大小是多少？
课后习题
总结：本题将动量与F-t图像结合起来，要求学生将动力学观点与动量观点结合起来解决问题。学完第2节《动量定理》之后我们将有更简单的方法。