【公開課】動(dòng)量++課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)+

人教版物理選擇性必修一第一章

動(dòng)量守恒定律第一節(jié)

動(dòng)量一、尋求碰撞中的不變量物理學(xué)家始終在尋求自然界萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，其中包括在多變的世界里找出某些不變量。生活中的碰撞現(xiàn)象問題：這些不同的碰撞現(xiàn)象中是否隱藏著相同的物理規(guī)律？用兩根長(zhǎng)度相同的線繩，分別懸掛兩個(gè)完全相同的鋼球A、B，且兩球并排放置。拉起A球，然后放開，該球與靜止的B球發(fā)生碰撞?？梢钥吹?，碰撞后A球停止運(yùn)動(dòng)而靜止，B球開始運(yùn)動(dòng)，最終擺到和A球拉起時(shí)同樣的高度。為什么會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢？從實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象似乎可以得出：碰撞前后，兩球速度之和是不變的。那么所有的碰撞都有這樣的規(guī)律嗎？將上面實(shí)驗(yàn)中的A球換成大小相同的C球，使C球質(zhì)量大于B球質(zhì)量，用手拉起C球至某一高度后放開，撞擊靜止的B球。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：B擺起的最大高度大于C球被拉起時(shí)的高度，碰撞后B球獲得較大的速度.猜想：碰撞前后，兩球速度之和并不是不變的，兩球碰撞前后的速度變化跟它們的質(zhì)量有關(guān)系。下面我們通過實(shí)驗(yàn)來(lái)探究碰撞中的不變量C實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)方案一：兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運(yùn)動(dòng)的小車碰撞一輛靜止的小車，碰撞后兩輛小車粘在一起運(yùn)動(dòng)。小車的速度用滑軌上的光電計(jì)時(shí)器測(cè)量。下表中的數(shù)據(jù)是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)采集的。其中，m1是運(yùn)動(dòng)小車的質(zhì)量，m2是靜止小車的質(zhì)量；v是運(yùn)動(dòng)小車碰撞前的速度，v′是碰撞后兩輛小車的共同速度使用天平測(cè)量出兩小車的質(zhì)量，并利用光電門傳感器測(cè)量出兩小車的碰撞前、后的速度，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下。猜想1：兩個(gè)物體碰撞前后動(dòng)能之和不變，所以質(zhì)量小的球速度大；猜想2：兩個(gè)物體碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和可能是不變的……也許還有……數(shù)據(jù)處理：結(jié)論：從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出，此實(shí)驗(yàn)中兩輛小車碰撞前后，動(dòng)能之和并不相等，但是質(zhì)量與速度的乘積之和卻基本不變。對(duì)于所有的碰撞，碰撞前后瞬間到底有沒有什么東西是不變的？如果有，是什么？碰撞前碰撞后m1v10.330.320.340.330.410.40碰撞前碰撞后PMNOm1m2用刻度尺測(cè)出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。實(shí)驗(yàn)方案二：用平拋演示儀裝置探究方案三：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體（如下圖所示）。通過紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。要準(zhǔn)確、全面地反映運(yùn)動(dòng)物體的作用效果，必須同時(shí)考慮其速度及質(zhì)量,為此，物理學(xué)要引入一個(gè)新的物理量——?jiǎng)恿?。二、?dòng)量1.定義：在物理學(xué)中，把物體的質(zhì)量m

和速度v的乘積叫做物體的動(dòng)量，用P表示，用公式表示為：P=mv

2.單位：在國(guó)際單位制中，動(dòng)量的單位:千克?米每秒(kg?m/s)矢量性:方向由速度方向決定，與該時(shí)刻的速度方向相同。瞬時(shí)性:是狀態(tài)量，與某一時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。速度取瞬時(shí)速度。相對(duì)性:與參考系的選擇有關(guān)，一般以地球?yàn)閰⒖枷?。速度v為物體的對(duì)地速度。3.性質(zhì)：最先提出動(dòng)量具有守恒性思想的是法國(guó)科學(xué)家笛卡兒，把運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速率的乘積叫做動(dòng)量，忽略了動(dòng)量的方向性。牛頓把笛卡兒的定義做了修改，明確的用物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量更清楚的表示動(dòng)量的守恒性和方向性1668年，惠更斯明確提出動(dòng)量的守恒性和方向性動(dòng)量和動(dòng)能從不同側(cè)面反映了物體的運(yùn)動(dòng)量三、動(dòng)量的變化量ΔP1、某段運(yùn)動(dòng)過程（或時(shí)間間隔）末狀態(tài)的動(dòng)量P跟初狀態(tài)的動(dòng)量P0的矢量差，稱為動(dòng)量的變化（或動(dòng)量的增量），即：

P

=P-P0

2、動(dòng)量變化的三種情況：大小變化、方向改變或大小和方向都改變。3、同一直線上動(dòng)量變化的運(yùn)算：P0PΔPP0PΔPP0PΔP4、不在同一直線上動(dòng)量變化的運(yùn)算：P0PΔP若速度變化,Ek不一定變化kg·m2/s2(J)標(biāo)量EK=mv2/2動(dòng)能若速度變化,則p一定變化kg·m/s矢量p=mv動(dòng)量

(1)由于動(dòng)量是矢量，動(dòng)能是標(biāo)量，物體的動(dòng)量變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化；物體的動(dòng)能變化時(shí),其動(dòng)量一定變化。(2)大小關(guān)系：四、動(dòng)量與動(dòng)能關(guān)系：練習(xí)1.一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到堅(jiān)硬的墻壁后彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)。碰撞前后鋼球的動(dòng)量變化了多少？解析：以向右為正方向。初態(tài)動(dòng)量P0=mv0=0.6kg·m/s末態(tài)動(dòng)量P=mv=－0.6kg·m/s動(dòng)量的變化量△P=P－P0=－1.2kg·m/s?P的方向水平向左，大小為1.2kg·m/s練習(xí)2.一質(zhì)量m=0.2kg的皮球從高H=0.8m處自由落下,與地面相碰后反彈的最大高度h=0.45m。試求:球與地面相互作用前、后時(shí)刻的動(dòng)量以及球與地面相互作用過程中的動(dòng)量變化。解析:以向下的方向?yàn)檎?則由mgH=得:與地面接觸時(shí)的速度v1=4m/s此時(shí)的動(dòng)量大小P1=mv1=0.8kg·m/s,方向向下,為正。由mgh=得:球剛離開地面時(shí)的速度大小v2=3m/s此時(shí)的動(dòng)量大小P2=mv2=0.6kg·m/s,方向向上,為負(fù)。所以Δp=p2-p1=-0.6kg·m/s-0.8kg·m/s=-1.4kg·m/s,負(fù)號(hào)表示方向向上。練習(xí)3.物體在運(yùn)動(dòng)過程中加速度不為零，則下列說(shuō)法正確的是()

A.物體速度的大小一定隨時(shí)間變化

B.物體速度的方向一定隨時(shí)間變化

C.物體動(dòng)能一定隨時(shí)間變化

D.物體動(dòng)量一定隨時(shí)間變化解析：加速度不為零，說(shuō)明物體的速度在變化，速度的改變存在三種情況：速度的方向不變，只是大小在變化(動(dòng)能也變化)；速度的大小不變，只是方向在變化(動(dòng)能不變)；速度的大小和方向同時(shí)改變(動(dòng)能變化)，A、B、C錯(cuò)誤；動(dòng)量是矢量，只要速度改變，物體的動(dòng)量就一定改變，D正確.D練習(xí)4.羽毛球是速度最快的球類運(yùn)動(dòng)之一，我國(guó)羽毛球運(yùn)動(dòng)員傅海峰扣殺羽毛球的速度曾達(dá)到了332km/h.假設(shè)羽毛球飛來(lái)的速度為90km/h，傅海峰將球以332km/h的速度反向擊回.設(shè)羽毛球的質(zhì)量為5g，試求擊球過程中羽毛球的動(dòng)量變化.解析:設(shè)羽毛球飛來(lái)的方向?yàn)檎较?，則：

P1=mv1=5×10-3×90/3.6kgm/s=0.125kgm/sP2=mv2=5×10-3×(-332/3.6)kgm/s=-0.461kgm/s所以動(dòng)量的變化量:ΔP＝P2－P1＝－0.461kg·m/s－0.125kg·m/s＝－0.586kg·m/s.羽毛球的動(dòng)量變化的大小為0.586kg·m/s，方向與羽毛球飛來(lái)的方向相反.練習(xí)5.解答以下三個(gè)問題，總結(jié)動(dòng)量與動(dòng)能概念的不同。(1)質(zhì)量為2kg的物體，速度由3m/s增大為6m/s，它的動(dòng)量和動(dòng)能各增大為原來(lái)的幾倍？(2)質(zhì)量為2kg的物體，速度由向東的3m/s變?yōu)橄蛭鞯?m/s，它的動(dòng)量和動(dòng)能是否發(fā)生變化？如果發(fā)生變化，變化量各是多少？(3)A物體質(zhì)量是2kg，速度是3m/s，方向向東；B物體質(zhì)量是3kg，速度是4m/s，方向向西。它們動(dòng)量的矢量和是多少？它們的動(dòng)能之和是多少？(2)取向東為正方向，則有：速度為向東的3m/s時(shí)，動(dòng)量為p1=6kg·m/s，動(dòng)能為Ek1=9J；速度為向西的3m/s時(shí)，動(dòng)量為p2=-6kg·m/s，動(dòng)能為Ek2=9J；由此可知，動(dòng)量變化量為-12kg·m/s，方向向西；動(dòng)能不變。解析：(1)速度為3m/s時(shí)，動(dòng)量為p1=6kg·m/s，動(dòng)能為Ek1=9J；速度為6m/s時(shí)，動(dòng)量為p2=12kg·m/s，動(dòng)能為Ek2=36J；由此可知，動(dòng)量增大為原來(lái)的2倍，動(dòng)能增大為原來(lái)的4倍。(3)取向東為正，則有：A物體的動(dòng)量為pA=6kg·m/s，B物體的動(dòng)量為pB=-12kg·m/s，總動(dòng)量為p總-6kg·m/s，方向向西；A物體的動(dòng)能為EkA=9J，B物體的動(dòng)能為EkB=24J，總動(dòng)能為E總=33J，

練習(xí)6.一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體在合力F的作用下從靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)。F隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示。(1)t＝2s時(shí)物體的動(dòng)量大小是多少？

(2)