【公开课】动量++课件高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册+.pptx

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1、人教版物理选择性必修一人教版物理选择性必修一第一章第一章 动量守恒定律动量守恒定律第一节第一节 动量动量一、一、寻求寻求碰撞中的不变量碰撞中的不变量物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变量。多变的世界里找出某些不变量。生活中的碰撞现象生活中的碰撞现象问题：这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律问题：这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律？用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球钢球 A A、B B，且两球并排放置。拉起，且两球并排放置。拉起 A

2、A 球，然后放球，然后放开，该球与静止的开，该球与静止的 B B 球发生碰撞。可以看到，碰撞球发生碰撞。可以看到，碰撞后后A A 球停止运动而静止，球停止运动而静止，B B 球开始运动，最终摆到和球开始运动，最终摆到和A A 球拉起时同样的高度。为什球拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢？么会发生这样的现象呢？从实验的现象似乎可以得出：碰撞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？么所有的碰撞都有这样的规律吗？将上面实验中的将上面实验中的A A球换成大小相同的球换成大小相同的C C球，使球，使C C球球质量大于

3、质量大于B B球质量，用手拉起球质量，用手拉起C C球至某一高度后放球至某一高度后放开，撞击静止的开，撞击静止的B B球。球。实验结论：实验结论：B B摆起的最大高度大于摆起的最大高度大于C C球被拉球被拉起时的高度起时的高度，碰撞后碰撞后B B球获得较大的速度球获得较大的速度.猜想：猜想：碰撞前后，两球速度之和并不是不碰撞前后，两球速度之和并不是不变的，两球碰撞前后的速度变化跟它们的变的，两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。质量有关系。下面我们通过实验来下面我们通过实验来探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量C C实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量实验方案一：实验方案一：两

4、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，电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中，m m1 1 是运动小车的质量，是运动小车的质量，m m2 2是静止小车的质量是静止小车的质量 ；v v 是运动小车碰是运动小车碰撞前的速度，撞前的速度，vv是碰撞后两辆小车的共同速度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使用天平测量出两小车的质量，并利用光电门传感器测

5、量，并利用光电门传感器测量出两小车的碰撞前、后的量出两小车的碰撞前、后的速度，将实验数据记录如下。速度，将实验数据记录如下。猜想猜想1 1：两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球速度大；速度大；猜想猜想2 2：两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的变的也许还有也许还有数据处理：数据处理：结论：结论：从实验的数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前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。

6、本不变。对于所有的碰撞，碰撞前后瞬间到底有没有什么对于所有的碰撞，碰撞前后瞬间到底有没有什么东西是不变的？如果有，是什么？东西是不变的？如果有，是什么？碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后m m1 1v v1 10.330.320.340.330.410.40碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后PMNOm1m2用刻度尺测出线段用刻度尺测出线段 OM OM、OPOP、ON ON 的长度，把两小球的质量和的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入相应的水平位移数值代入m m1 1OPOPm m1 1OMOMm m2 2ONON，看等式是否成立。，看等式是否成立。实验实验方案二：用平抛演示仪装置方案二：用平抛演示仪装置

7、探究探究方案三：利用打点计时器测速方案三：利用打点计时器测速将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点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。让小车计时器，连在小车的后面。让小车 A A 运动，小车运动，小车B B 静止。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）。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。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。要准确、全面地反映运动物体的作用效果，必须同时考虑其要准确、全面地反映运动

8、物体的作用效果，必须同时考虑其速度及质量速度及质量,为此，物理学要引入一个新的物理量为此，物理学要引入一个新的物理量动量。动量。二、动量二、动量1.1.定义：在物理学中，把物体的质量定义：在物理学中，把物体的质量 m m 和速度和速度 v v的乘积叫做的乘积叫做物体的动量，用物体的动量，用 P P表示，用公式表示为：表示，用公式表示为：P=mvP=mv 2.2.单位：单位：在国际单位制中，动量的单位在国际单位制中，动量的单位:千克千克 米每秒米每秒(kgm/s)(kgm/s)矢量性矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。瞬时性瞬时性:是状

9、态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。相对性相对性:与参考系的选择有关，一般以地球为参考系与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。速度。速度v v为物体的对地速度。为物体的对地速度。3.3.性质：性质：最先提出动量具有守恒性思想的是法国科学家最先提出动量具有守恒性思想的是法国科学家笛笛卡儿卡儿 ，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。量，忽略了动量的方向性。牛顿牛顿 把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量更清楚的表示动量的质量和速度的

10、乘积叫做动量更清楚的表示动量的守恒性和方向性的守恒性和方向性16681668年，年，惠更斯惠更斯明确提出动量的守恒性和方向性明确提出动量的守恒性和方向性动量和动能从不同侧面反映了物体的运动量动量和动能从不同侧面反映了物体的运动量三、动量的变化量三、动量的变化量P P1 1、某段运动过程（或时间间隔）末状态的、某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量动量P P跟初状态跟初状态的动量的动量P P0 0的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即：即：P P =P P-P P0 0 2 2、动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和、动量变化的三种情况：大

11、小变化、方向改变或大小和方向都改变。方向都改变。3 3、同一直线上动量变化的运算：、同一直线上动量变化的运算：P P0 0P PPPP P0 0P PPPP P0 0P PPP4 4、不在同一直线上动量变化的运算：、不在同一直线上动量变化的运算：P P0 0P PPP若速度变化若速度变化,E Ek k不一定变化不一定变化kgmkgm2 2/s/s2 2 (J)(J)标量标量E EK K=mv=mv2 2/2/2动能动能若速度变化若速度变化,则则p p一定变化一定变化kgm/skgm/s矢量矢量p=mvp=mv动量动量 (1)(1)由于动量是矢量，动能是标量，物体的动量变化时，由于动量是矢量，动

12、能是标量，物体的动量变化时，动能不一定变化；物体的动能变化时动能不一定变化；物体的动能变化时,其动量一定变化。其动量一定变化。(2)(2)大小关系：大小关系：四、动量与动能关系：四、动量与动能关系：练习练习1.1.一个质量为一个质量为 0.1 kg 0.1 kg 的钢球，以的钢球，以 6 m/s 6 m/s 的速度水平的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以 6 m/s 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？的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？解析：以向右为正方向。解析：以向右为正方向。初态动量

13、初态动量 P P0 0=mv=mv0 0=0.6 kgm/s=0.6 kgm/s末态动量末态动量 P=mv=P=mv=0.6 kgm/s0.6 kgm/s动量的变化量动量的变化量P=PP=PP P0 0=1.2 1.2 kgm/skgm/s P P的方向水平向左的方向水平向左，大小为，大小为1.2 1.2 kgm/skgm/s练习练习2.2.一一质量质量m m=0 0.2 kg2 kg的皮球从高的皮球从高H H=0 0.8 m8 m处自由落下处自由落下,与地与地面相碰后反弹的最大高度面相碰后反弹的最大高度h h=0 0.45 m45 m。试求。试求:球与地面相互作用球与地面相互作用前、后时刻的

14、动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化。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。解析解析:以向下的方向为正以向下的方向为正,则由则由mgH=mgH=得得:与地面接触时的速度与地面接触时的速度v v1 1=4 m/s=4 m/s此时的动量大小此时的动量大小P P1 1=mv=mv1 1=0.8 kgm/s,=0.8 kgm/s,方向向下方向向下,为正。为正。由由mgh=mgh=得得:球刚离开地面时的速度大小球刚离开地面时的速度大小v v2 2=3 m/s=3 m/s此时的动量大小此时的动量大小P P2 2=mv=mv2 2=0.6 kg m/s,=0.6 kg m/s,方向向上方

15、向向上,为负。为负。所以所以p=pp=p2 2-p-p1 1=-0.6 kgm/s-0.8 kgm/s=-1.4 kgm/s,=-0.6 kgm/s-0.8 kgm/s=-1.4 kgm/s,负号表示方向向上。负号表示方向向上。练习练习3.3.物体在运动过程中加速度不为零，则下列说法正确的物体在运动过程中加速度不为零，则下列说法正确的是是()()A A.物体速度的大小一定随时间变化物体速度的大小一定随时间变化 B B.物体速度的方向一定随时间变化物体速度的方向一定随时间变化 C C.物体动能一定随时间变化物体动能一定随时间变化 D D.物体动量一定随时间变化物体动量一定随时间变化解析：解析：加

16、速度不为零，说明物体的速度在变化，速度的改变加速度不为零，说明物体的速度在变化，速度的改变存在三种情况：速度的方向不变，只是大小在变化存在三种情况：速度的方向不变，只是大小在变化(动能也动能也变化变化)；速度的大小不变，只是方向在变化；速度的大小不变，只是方向在变化(动能不变动能不变)；速；速度的大小和方向同时改变度的大小和方向同时改变(动能变化动能变化)，A A、B B、C C错误；动量错误；动量是矢量，只要速度改变，物体的动量就一定改变，是矢量，只要速度改变，物体的动量就一定改变，D D正确正确.D D练习练习4.4.羽毛球是速度最快的球类运动之一，我国羽毛球运羽毛球是速度最快的球类运动之

17、一，我国羽毛球运动员傅海峰扣杀羽毛球的速度曾达到了动员傅海峰扣杀羽毛球的速度曾达到了332 km/h.332 km/h.假设羽毛假设羽毛球飞来的速度为球飞来的速度为90 km/h90 km/h，傅海峰将球以，傅海峰将球以332 km/h332 km/h的速度反的速度反向击回向击回.设羽毛球的质量为设羽毛球的质量为5 g5 g，试求击球过程中羽毛球的，试求击球过程中羽毛球的动量变化动量变化.解析解析:设设羽毛球飞来的方向为正方向，则：羽毛球飞来的方向为正方向，则：P P1 1=mv=mv1 1=510=510-3-390/3.6kgm/s=0.125kgm/s90/3.6kgm/s=0.125k

18、gm/s P P2 2=mv=mv2 2=510=510-3-3(-332/3.6)kgm/s=-0.461kgm/s(-332/3.6)kgm/s=-0.461kgm/s所所以以动动量量的的变变化化量量:P:PP P2 2P P1 10.461 0.461 kgm/skgm/s0.125 kgm/s0.125 kgm/s0.586 kgm/s.0.586 kgm/s.羽羽毛毛球球的的动动量量变变化化的的大大小小为为0.586 0.586 kgm/skgm/s，方方向向与与羽羽毛毛球球飞来的方向相反飞来的方向相反.练习练习5.5.解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。解答以下三个问题，总

19、结动量与动能概念的不同。(1)(1)质量为质量为 2 kg 2 kg 的物体，速度由的物体，速度由 3 m/s 3 m/s 增大为增大为 6 m/s 6 m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？它的动量和动能各增大为原来的几倍？(2)(2)质量为质量为 2 kg 2 kg 的物体，速度由向东的的物体，速度由向东的3 m/s 3 m/s 变为向西变为向西的的 3 m/s 3 m/s，它的动量和动能是否发生变化？如果发生变化，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？变化量各是多少？(3)(3)A A 物体质量是物体质量是 2 kg 2 kg，速度是，速度是 3 m/s 3 m/

20、s，方向向东；，方向向东；B B 物体质量是物体质量是 3 kg 3 kg，速度是，速度是 4 m/s 4 m/s，方向向西。它们动量的，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？矢量和是多少？它们的动能之和是多少？(2)(2)取向东为正方向，则有：取向东为正方向，则有：速度为向东的速度为向东的3m/s3m/s时，动量为时，动量为p p1 1=6kgm/s=6kgm/s，动能为，动能为E Ek1k1=9J=9J；速度为向西的速度为向西的3m/s3m/s时，动量为时，动量为p p2 2=-6kgm/s=-6kgm/s，动能为，动能为E Ek2k2=9J=9J；由此可知，动量变化量为

21、由此可知，动量变化量为-12kgm/s-12kgm/s，方向向西；动能不变。，方向向西；动能不变。解析：解析：(1)(1)速度为速度为3m/s3m/s时，动量为时，动量为p p1 1=6kgm/s=6kgm/s，动能为，动能为E Ek1k1=9J=9J；速度为速度为6m/s6m/s时，动量为时，动量为p p2 2=12kgm/s=12kgm/s，动能为，动能为E Ek2k2=36J=36J；由此可知，动量增大为原来的由此可知，动量增大为原来的2 2倍，动能增大为原来的倍，动能增大为原来的4 4倍。倍。(3)(3)取向东为正，则有：取向东为正，则有：A A物体的动量为物体的动量为p pA A=6

22、kgm/s=6kgm/s，B B物体的动量为物体的动量为p pB B=-12kgm/s=-12kgm/s，总总动量为动量为p p总总-6kgm/s-6kgm/s，方向向西；，方向向西；A A物体的动能为物体的动能为E EkAkA=9J=9J，B B物体的动能为物体的动能为E EkBkB=24J=24J，总动能为总动能为E E总总=33J=33J，练习练习6.6.一个质量为一个质量为 2 kg 2 kg 的物体在合力的物体在合力 F F 的作用下从静止的作用下从静止开始沿直线运动。开始沿直线运动。F F 随时间随时间 t t 变化的图像如图所示。变化的图像如图所示。(1)(1)t t 2 s 2

23、 s 时物体的动量大小是多少？时物体的动量大小是多少？(2)(2)t t 3 s 3 s 时物体的动量大小是多少？时物体的动量大小是多少？解析：解析：(1)0(1)02s2s内：物体做匀加速直内：物体做匀加速直线运动，加速度为线运动，加速度为a a1 1=1m/s=1m/s2 2，第，第2s2s末末速度为速度为v v=2m/s=2m/s。动量为。动量为p p=mvmv=4kgm/s=4kgm/s；(2)2(2)24s4s内：物体做初速度内：物体做初速度v v=2m/s=2m/s，加速度加速度a a2 2=-0.5m/s=-0.5m/s2 2的匀减速直线运动，的匀减速直线运动，第第3s3s末速度为末速度为v v3 3=1.5m/s=1.5m/s。动量为。动量为p p=mvmv3 3=3kgm/s=3kgm/s；