第一章　1　动量—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
1　动量
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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　　　　的高度。即B球的速度　　　　碰前A球的速度。?
2.猜想:碰撞前后,两球速度之和不变。
同样
等于
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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　　　　A球被拉起时的高度,即B球获得　　　　的速度。?
(2)验证猜想:碰撞前后,两球速度之和并不　　　　。?
4.再次猜想:观察发现,两球碰撞前后的速度变化跟它们的______　　　　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。
大于
较大
相等
质量
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实验(二)
实验如图,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。
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(1)表1
根据表1中的数据完成表2。
表2
0.048
9
0.326
0.319
0.043
4
0.340
0.328
0.063
7
0.411
0.397
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(2)结论:比较表2中第2、3两列数据可知,两辆小车碰撞前后,动能之和并不　　　　。?
比较表2中第4、5两列数据可知,两辆小车碰撞前后,质量与速度的乘积之和基本　　　　。?
相等
相等
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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
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正误判断
1.动量相同的物体运动方向不一定相同。(　　)
2.质量大的物体的动量一定大。(　　)
3.物体的动量越大,则物体的惯性就越大。(　　)
4.质量和速率都相同的物体的动量一定相同。(　　)
×
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。
×
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。
×
×
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。
问题
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对动量的理解
情境探究
工人师傅在锻打刀具的时候,一人用较小的锤子击打,一人用较大的锤子击打,两个人每次击打后的效果是不同的,大锤子击打时能看到金属模具有较大的形状变化。
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)什么是动量?动量的方向如何确定?做匀速圆周运动的物体动量是否变化?
(2)什么是动量的变化量?动量变化量的方向如何确定?(假定物体在一条直线上运动)
问题
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要点提示:(1)运动物体的质量和速度的乘积是动量。动量的方向与速度的方向相同。物体做匀速圆周运动时,速度大小不变,方向时刻改变,故动量发生变化。
(2)如果物体在一条直线上运动,首先规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。动量变化量Δp=p'-p=m(v'-v)=m·Δv为矢量式,其方向与Δv的方向相同。
问题
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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。
问题
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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。
问题
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3.动量和动能的比较
问题
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典例剖析
例题一质量m=0.2
kg的皮球从高H=0.8
m处自由落下,与地面相碰后反弹的最大高度h=0.45
m。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。
问题
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解析:以向下的方向为正,则由mgH=
得
与地面接触时的速度v1=4
m/s
此时的动量大小p1=mv1=0.8
kg·m/s,方向向下,为正。
由mgh=
得
球刚离开地面时的速度大小v2=3
m/s
此时的动量大小p2=mv2=0.6
kg·
m/s,方向向上,为负。
所以Δp=p2-p1=-0.6
kg·m/s-0.8
kg·m/s=-1.4
kg·m/s,负号表示方向向上。
答案:0.8
kg·m/s,方向向下　0.6
kg·m/s,方向向上　1.4
kg·m/s,方向向上
问题
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规律方法
动量变化量的求解方法
1.若初、末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。
2.若初、末动量不在同一直线上,运算时应遵循平行四边形定则。
问题
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变式训练
羽毛球是速度较快的球类运动之一,运动员扣杀时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。
问题
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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
问题
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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
答案:C
D　
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CD正确。
问题
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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
答案:A　
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,例如匀速圆周运动的物体,选项B
问题
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3.3颗均为0.05
kg的子弹以600
m/s的速度击中竖直挡板,由于挡板不同位置材质不同,子弹击中后的运动情况不同,A水平穿过挡板,穿过后的速度是200
m/s,B被挡板反向弹回,弹回时速度大小为200
m/s,C进入挡板后停在挡板之内,求3颗子弹动量的变化量。(规定向右的方向为正方向)
问题
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解析:A的初动量pA=mv1=0.05
kg×600
m/s=30
kg·m/s,
末动量pA'=mv1'=0.05
kg×200
m/s=10
kg·m/s
A子弹动量的变化量ΔpA=pA'-pA=10
kg·m/s-30
kg·m/s=-20
kg·m/s,ΔpA<0,
动量变化量的方向向左。
B的初动量pB=mv2=0.05
kg×600
m/s=30
kg·m/s,
末动量pB'=mv2'=0.05
kg×(-200
m/s)=-10
kg·m/s,
B子弹动量的变化量ΔpB=pB'-pB=-10
kg·m/s-30
kg·m/s=-40
kg·m/s,ΔpB<0,
动量变化量的方向向左。
C的初动量pC=mv3=0.05
kg×600
m/s=30
kg·m/s,
末动量为0,
C子弹动量的变化量ΔpC=pC'-pC=0-30
kg·m/s=-30
kg·m/s,ΔpC<0,动量变化量的方向向左。
答案:见解析