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第一节 动量
人教版选择性必修第一册第一章
任务一:了解生产生活中的各种碰撞现象
思考:碰撞有哪些特点?
(1)范围广
(2)时间极短
(3)物体运动状态发生了变化
(4)参与物体多
(5)涉及多维碰撞
(6)相互作用力非常复杂
任务一:了解生产生活中的各种碰撞现象
面对纷繁复杂的碰撞现象,我们能不能寻求到碰撞遵循的规律?
1、等质量相撞
2、小碰大
3、大碰小
任务二:寻求碰撞中的不变量
测速度方法:
演示实验三:定量探究碰撞中的不变量
(等质量两车碰后粘在一起)
思考:该实验是否需要调平气垫导轨?
气垫导轨+光电门+速度传感器
任务二:寻求碰撞中的不变量
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
1.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 p的矢量差,称为动量的变化(或动量的增量),
即
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。
p
p,′
p = p' - p
3.同一直线上动量变化的运算:
Δp
p
Δp
p,′
p
p ,′
Δp
动量的变化量
v
v′
p = p' - p
P
P′
不在同一直线上的动量变化的运算,遵循平行四边形定则:
ΔP
P
P′
ΔP
也称三角形法则:从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
动量的变化 p
马尔西碰撞实验
伽利略碰撞实验
惠更斯理想碰撞实验
牛顿碰撞实验
任务二:寻求碰撞中的不变量
“从历史上看,引入新的概念永远是走向科学进步的最有力的方法之一。”
------霍尔顿
任务二:寻求碰撞中的不变量
任务三:理解动量、动量改变量
学生活动:感受动量的大小与质量、速度大小的关系
任务三:理解动量、动量改变量
碰前m1动量
碰后m1动量
碰后m2动量
问题:为什么碰撞前动量比碰撞后的动量小很多?
任务三:理解动量、动量改变量
问题:为什么碰撞前动量比碰撞后的动量小很多?
任务三:理解动量、动量改变量
碰前m1动量
碰后m1动量
碰后m2动量
情景分析:定量探究碰撞中的不变量
(小碰大碰后反弹)
思考:(1)滑块1碰撞前后的动量分别是多少?
(2)碰撞后滑块2的动量是多少?
=0
碰前
碰后
正方向
任务三:理解动量、动量改变量
解:取水平向左为坐标轴方向
问题:(3)滑块2碰撞前后动量变化了多少?
(4)滑块1碰撞前后动量变化了多少?
任务三:理解动量、动量改变量
碰前m1动量
碰后m1动量
碰后m2动量
v
v
v
A
B
v
情景分析:神州十三号绕地球圆周运动
思考:1、神州十三号绕地球运行一周的过程中,动量、动能如何变化?
任务四:区别动量、动能
2、设动量大小为p,动能大小为EK,求从A点开始,神州十三号运行1/4个周期的时间内,动量和动能的变化量。
情景分析:静止的两滑块弹开
思考:(1)为什么每个滑块动量、动能都是改变的?
(2)为什么系统动量是不变的,动能是改变的?
任务三:理解动量、动量改变量
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′
例题1
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
【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(可能只是方向变化);因此物体的加速度不为零,由牛顿第二定律可知合外力一定不为零;Ek=p2/2m,若动量方向改变而大小不变,则动能可能不变(如匀速圆周运动)。
C
课后习题
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;