人教版选修一1.1动量 课件（36张PPT）

(共36张PPT)
球拍击打网球
汽车碰撞测试
§1.1 动 量
第一章 动量守恒定律
牛顿摆
生活中的碰撞现象
你是否可以列举出更多实例？
母球撞击彩球
新课引入
思考与讨论：
1.这些生活中的现象各不相同，是否遵循相同的规律？
2.这些现象中是否存在不变的物理量？
新课引入
一、实验研究背景
一维碰撞：
我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。即共线。
这种碰撞叫做一维碰撞。
A
B
A
B
2、入射球的质量越大，碰撞效果越明显。
碰撞效果与速度和质量有关
二、实验猜想
1、将小球拉起的高度越高，碰撞前入射球的速度就越大，碰撞效果越明显。
A
B
A
B
猜想１：
猜想２：
猜想３：
碰撞中的规律直接体现在碰撞的效果上。 既然质量和速度都能影响碰撞的效果，那么，碰撞中的不变量，必然既和质量有关，也和速度有关。猜一猜，碰撞前后系统的不变量可能是什么？
其实就是质量和速度怎么组合的问题。
三、实验方案
思考：若想验证我们的猜想哪一个正确，需要测量哪些物理量？
①用天平测量物体的质量
②测量两个物体在碰撞前后的速度
可以用哪些方法测量物体的速度？
速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用光电门、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
实验过程：两辆小车都放到滑轨上，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。小车的速度永滑轨上的数字计时器测量。
方案一：利用光电门测速
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。
速度的测量： ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。
气垫导轨
碰撞滑块
光电门
L
挡光条
测出滑块经过光电门的时间 t，挡光条的宽度为L
则滑块匀速运动的速度为：
一、寻求碰撞中的不变量
实验探究
光电门测速度
定量研究
实验过程：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。
方案二：利用打点计时器测速
x
速度的测量： ，匀变速运动中，中间时刻的瞬时速度等于全程的平均速度。
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 四、数据处理
实验探究
碰撞前
碰撞后
碰撞前
碰撞后
0.33
0.32
0.34
0.33
0.41
0.40
四、数据处理
经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即
m1 1＋m2 2＝m1 1′＋m2 2′
五、实验结论
mv
动量
命名
二、动量及动量的变化
1.动量
(1)定义:物体的　　　　和　　　　的乘积。
(2)公式:　　　　。
(3)单位:　　　　　　,符号是　　　　　　。
(4)矢量性:方向与　　　　的方向相同。运算遵守___________　　　　　　　定则。
2.动量的变化量
(1)定义:物体在某段时间内　　　　　与　　　　　　　的矢量差(也是矢量),Δp=　　　　(矢量式)。
(2)动量始终保持在一条直线上时的动量运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表　　　　,不代表大小)。
质量
速度
p=mv
千克·米/秒　
kg·m/s
速度
平行四边形
末动量
初动量
　p'-p
方向
请同学们阅读课本第4-5页，回答以下问题。
是状态量，与某一时刻相对应
(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:
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
（5）动量的性质：
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) 公式：Δ p = mΔ
新课讲授
2. 动量的变化(Δ p)
(3)动量是 量， 正负。
(4)运算：如果物体沿直线运动，选定坐标轴方向后，动量运算可以简化为代数运算。
矢
计算动量变化前要选择坐标轴方向，
方向与 的方向相同。
正负表示 。
p方向
Δ
有
【例1】一个质量m= 0.1 kg 的钢球，以 = 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回，沿着同一直线以 '= 6 m/s 的速度水平向左运动，如图所示。碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？
新课讲授
解：取水平向右为坐标轴的方向。碰撞前钢球的速度为6m/s，碰撞前钢球的动量为：
碰撞后钢球的速度为v'=-6m/s，碰撞后钢球的动量为：
碰撞前后钢球动量的变化量为：
动量的变化量是矢量，求得的数值为负值，表示它的方向与坐标轴的方向相反，即 p的方向水平向左。
p′
遵循平行四边形定则：
Δp
p′
Δp
p
p
Δp＝p′－p
p′＝Δp + p
三、动量的变化量
不在同一直线上动量变化的运算
质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动，经过时间t，下落高度为h，速度变为v，则物体动量变化量大小是多少（ ）
例2.
BCD
新课讲授
【例3】如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以v=20m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射角度是37°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度为53°，速度变为v'=15m/s。关于碰撞过程中，下列说法正确的是（　　）
A．钢球在竖直方向的动量变化的大小为0.14kg·m/s
B．钢球在竖直方向的动量变化的大小为5kg·m/s
C．钢球总动量变化的大小为1kg·m/s
D．钢球总动量变化的大小为7kg·m/s
【解析】AB. 以竖直向上为正方向，钢球竖直方向的初速度为：
钢球竖直方向的末速度为：
钢球在竖直方向的动量变化为： （方向竖直向上）
故A错误，B正确；
新课讲授
新课讲授
【解析】CD．根据平行四边形定则，动量的变化如图所示：
由几何关系可得钢球总动量变化的大小为：
故选B。
结论：不在同一条直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则。
试讨论以下几种运动的动量变化情况：
动量大小、方向均不变
动量方向不变，
大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，
大小随时间推移而变化
动量方向时刻改变，
大小不变
新课讲授
①汽车做匀速直线运动
②运动员做自由下落
③篮球做抛体运动
④飞椅做匀速圆周运动
（4）动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
动量发生变化
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
动能改变
动能改变
动能不变
新课讲授
4.动量和动能的比较
新课讲授
做一做：
让一位同学把一个充气到直径1m左右的大乳胶气球，以某一速度水平投向你，请你接住。把气球放掉后气球变得很小，再把气球以相同的速度投向你。两种情况下，你的体验有什么不同？这是为什么呢？
课堂小结
动量
公式
单位
三性
动量和动能
动量的变化
表示为：p=mv
国际单位制：千克米每秒（ kg m/s）
(1) 矢量性
(2) 瞬时性
(3) 相对性
定量关系：
(1) 公式：Δ p = mΔ
(2)方向：与Δ 的方向相同
(3)预算：代数运算或平行四边形定则
1．下列关于动量的说法中不正确的是（　　）
A．同一物体的动量越大，则它的速度越大
B．动量相同的物体，速度方向一定相同
C．质量和速率相同的物体，其动量一定相同
D．一个物体动量改变，则其速率不一定改变
C
课堂练习
A．由动量的定义可知，对同一物体来说，动量越大，速度越大，A正确；
B．根据动量的矢量性可知，动量的方向与速度的方向相同，所以动量相同的物体，速度方向一定相同，B正确；
C．速率相同，速度的方向不一定相同，故动量的方向不一定相同，C错误；
D．物体的动量改变，可能是动量的方向改变，而动量的大小保持不变，如匀速圆周运动，D正确。
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
A
课堂练习
A．动量和速度都是矢量，由物体的动量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。
B．物体的动能若不变，则物体的速度大小不变，但速度方向可以改变，因此动量可以改变，故B错误。
C．动量变化量的方向与动量的方向不一定相同，故C错误。
D．质量是惯性大小的唯一量度，而物体的动量，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。
3．质量为m的物体沿某一条直线运动，已知物体的初动量的大小为4 kg·m/s，经过时间t后，其动量的大小变为10 kg·m/s，则该物体动量的变化量的大小为（　　）
A．6 kg·m/s B．8 kg·m/s C．10 kg·m/s D．20 kg·m/s
A
课堂练习
取初动量方向为正，则初动量 p初=4 kg m/s
未动量有两种可能：
①末动量为正，p末=10 kg m/s，则动量的变化量△p=p末 - p初=6 kg m/s
②末动量为负，p末= -10 kg m/s，则动量的变化量△p=p末 - p初= -14 kg m/s，故A正确
4．两个完全相同的小球分别从同一高度抛出，一个平抛，一个竖直上抛，不计空气阻力。从抛出到它们落地的过程中，这两个小球的（　　）
A．运动时间相同 B．速度变化量相同
C．动能的变化量相同 D．动量的变化量相同
C
课堂练习
5．甲、乙两物体的质量之比为m甲:m乙=1:4,若它们在运动过程中的动能相等,则它们动量大小之比p甲:p乙是 ( )
A．1:1 B．1:2 C．1:4 D．2:1
B
课堂练习
根据 ；所以 ，故选B.
6．两辆汽车的质量分别为m1和m2，已知m1>m2，沿水平方向同方向行驶且具有相等的动能，则此时两辆汽车动量p1和p2的大小关系是 （　　）
A．p1等于p2 B．p1小于p2
C．p1大于p2 D．无法比较
C
课堂练习
四、课后练习
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2kg的物体，速度由3m/s增大为6m/s，动量和动能各增大为原来的几倍？
教材 第5页
解：
四、课后练习
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？
教材 第5页
解：
矢量
标量
动量的方向改变，大小没变
动能没变
动量变化量的大小为 12kg·m/s
四、课后练习
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？
教材 第5页
解：
以向东为正方向
四、课后练习
2. 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。
教材 第5页
（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？
解：
（1）
（2）