高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量教学课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了导入与思考，学习目标，知识点1，寻求碰撞中的不变量，探究思考，拓展延伸，知识点2，2瞬时性，1矢量性，3相对性等内容，欢迎下载使用。
生活和自然界中存在各种碰撞现象
这些现象各不相同，是否遵循相同的规律？
这些现象中是否存在不变的物理量？
理解动量的定义，知道动量是矢量.
通过寻求碰撞中的不变量，经历科学探究的过程.
知道动量变化是矢量，会计算一维情况下的动量变化量.
操作：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。
现象：碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度，A的速度传递给了B。
为什么会发生这样的现象呢？
猜想：碰撞前后，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？
现象：B摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度，碰撞后质量小的B球获得较大的速度.
操作：将上面实验中的A球换成大小相同的C球，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。
结论：碰撞前后，两球速度之和并不是不变的。
猜想1：两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。
猜想2：两球碰撞前后的动能之和不变。
猜想3：两球碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的。
碰撞前后到底什么量是不变的？
光电门测速度的原理： ，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。
实验操作：1.使用天平分别测量出两小车的质量m1和m2;2.将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。3.利用光电门测量小车在滑轨上的运动速度，分别为v和v',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。4.将以上数据记录在表格里。
1.动能之和并不相等。
2.质量与速度的乘积之和却基本不变，即m1v=（m1+m2）v'。
3.mv这个物理量具有特别的意义。
从实验的数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后：
利用打点计时器探究碰撞中的不变量
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。
实验过程：用天平分别测出两小车的质量m1和m2，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v和v' 。
利用平抛运动探究碰撞中的不变量
速度的测量：利用平抛运动的知识求出，即利用 ， 进行求解。
实验过程：将一个质量为m1（质量较大）的小球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端的另一质量为m2（质量小）的小球（两球半径相同）发生碰撞（正碰）。小球的质量用天平分别测出。利用平抛运动知识及相关公式，分别求出入射小球碰撞前速度v1，和碰后入射小球的速度v1'，被碰小球 v2'。
小球从斜槽末端下落的高度相同，即下落时间相同，所可以用水平位移代替水平方向的速度。
是否可以用水平位移代替小球水平方向的速度？
实验表明要更准确、更全面地反映运动物体的作用效果，必须同时考虑其速度及质量, 为此，物理学引入了一个新的物理量——动量。
在物理学中，把物体的质量 m 和速度 ʋ的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为p=mv
在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是 kg•m/s
是状态量，与某一时刻相对应
方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同
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
动量的变化（ Δ p）
1.定义：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p = p' - p
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。
3.同一直线上动量变化采用代数运算，其方向与Δʋ的方向相同：
4.不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：
或遵循三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
试讨论以下几种运动的动量变化情况
动量方向不变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小不变
动量和动能的联系与区别
（1）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。
（2）动量与动能的定量关系：
（3）动量 p=mv，是矢量，单位是kg·m/s，动能Ek= mv2/2，是标量，单位是kg·m2/s2 或 J 。
（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。
若速度变化,则动量一定变化，动能不一定变化。
例1.（2022·海南鑫源高级中学高二期中）一个质量是0.1kg的钢球，以6m/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6m/s的速度水平向左运动。若以水平向右为正方向，则碰撞前后钢球的动量变化为（　　）A．0 B．0.6kg·m/sC．-1.2kg·m/s D．1.2kg·m/s
【答案】C【详解】取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v＝6m/s，碰撞前钢球的动量为p＝mv＝0.1×6＝0.6kg·m/s，碰撞后钢球的速度为v′＝-6m/s，碰撞后钢球的动量为p′＝mv′＝-0.1×6＝-0.6kg·m/s，碰撞前后钢球的动量变化为Δp＝p′-p＝-0.6kg·m/s-0.6kg·m/s＝-1.2kg·m/s，故选C。
1　（2022·河南·郑州励德双语学校高二期中）质量为m的钢球自高处落下，以速度v1碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为v2。在碰撞过程中，钢球动量变化的方向和大小为（　　）A．向下，m（v1－v2） B．向下，m（v1＋v2）C．向上，m（v1－v2） D．向上，m（v1＋v2）
【答案】D【详解】选取竖直向下为正方向，则初动量为p＝mv1，末动量为p'＝－mv2，则该过程的动量变化为 ,“-”表示动量变化的方向向上（与正方向相反），ABC错误，D正确。
例2.（2022.河南.驻马店高一期终物理试题）（多选）如图所示，一个小球从A点由静止开始，分别经三个不同的光滑轨道下滑到轨道末端的B1、B2、B3（三点等高）处时（　　）A．动量相同B．动能相同C．机械能相同D．重力的功率相同
【答案】BC【详解】A．由图可知，到达B1、B2、B3处时，速度方向不同，则动量不同，故A错误；BC．由于三个轨道光滑，则下滑过程中，机械能均守恒。B1、B2、B3三点等高，则重力势能减少量相同，动能增加相同，到达B1、B2、B3三点时的动能相同，机械能相同，故BC正确；D．由于到达B1、B2、B3处时的动能相同，则速度的大小相等方向不同，根据功率 ,可知，到达B1、B2、B3处时的速度大小相等，速度方向与重力方向的夹角不同，则此时重力的功率不同，故D错误。故选BC。
2　（2021·河南洛阳·高三期中）（多选）如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑的四分之一圆周轨道，圆心O在S的正上方。在O、P两点各有一质量为m的小物块甲和乙，从同一时刻开始，甲自由下落，乙沿圆弧下滑。以下说法正确的是（　　）A．甲比乙先到达S点，它们在S点的动量不相同B．乙比甲先到达S点，它们在S点的动能不相同C．甲比乙先到达S点，它们在S点的动量相同D．乙比甲先到达S点，它们在S点的动能相同
【答案】A【详解】在物体下落的过程中，只有重力对物体做功，故机械能守恒，则有 ,解得 ,所以在相同的高度，两物体的速度大小相同，即速率相同，质量相等，则动能相等，由于甲的路程小于乙的路程，故甲比乙先到达S。又到达S点时甲的速度竖直向下，而乙的速度水平向左。故两物体的动量大小相等，方向不相同，故A正确，BCD错误。故选A。
例3.（2022·全国·高一课时练习）关于动量和动能，下列说法正确的是（　　）A．惯性越大的物体，动量也越大B．动量大的物体它的速度不一定大C．如果物体的速度改变，那么物体的动能和动量一定都改变D．如果物体的速率改变，质量不变，那么物体的动能和动量可能都不变化
【答案】B【详解】A．质量是惯性的唯一量度，惯性越大的物体，质量越大，但动量p=mv，不仅与质量有关，还与速度有关，故惯性越大的物体，动量不一定也越大，故A错误；B．动量p=mv，动量大只说明了质量与速度的乘积大，但速度不一定大，故B正确；C．物体的动能Ek=½mv2，速度是矢量，速度大小不变，方向变化时，动能不变，而动量p=mv，速度改变时，动量就一定改变，故C错误；D．如果物体的质量不变，速率改变，即速度大小改变，则物体的动能和动量都变化，故D错误。故选B。
3　（2021·湖南郴州·一模）物体在运动过程中加速度不为零，则下列说法正确的是(　 　)A．物体速度的大小一定随时间变化B．物体速度的方向一定随时间变化C．物体动能一定随时间变化D．物体动量一定随时间变化
【答案】D【详解】做匀变速直线运动的物体，加速度不为零，但是物体的速度方向不随时间变化；做匀速圆周运动的物体，加速度不为零，但是物体的速度大小不随时间变化，动能也不随时间变化；但是只要物体的加速度不为零则，物体的速度一定随时间变化，即物体的动量一定随时间变化．选项D正确．
例4.（2022·全国·高二专题练习）羽毛球是速度最快的球类运动之一。假设球飞来的速度为，我国运动员林丹将球以的速度反向击回．设羽毛球质量为5g，试求：(1)林丹击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)在林丹的这次扣杀中，羽毛球的速度变化、动能变化各是多少？
【答案】(1)，方向与羽毛球飞回的方向相同；(2)120m/s, 21J【详解】(1)以球飞回的方向为正方向，则 , ,所以羽毛球的动量变化量为 , 即羽毛球的动量变化大小为，方向与羽毛球飞回的方向相同；(2)羽毛球的初速度为 ，羽毛球的末速度为 ，所以 ,羽毛球的初动能 ,羽毛球的末动能 ，所以 。
4　（2022·全国·高三课时练习）一小孩把一质量为0.5 kg的篮球由静止释放，释放后篮球的重心下降高度为0.8 m时与地面相撞，反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m，不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2，求地面与篮球相互作用的过程中：（1）篮球动量的变化量；（2）篮球动能的变化量。
【答案】（1）3 kg·m/s，方向竖直向上；（2）减少了3 J【详解】（1）根据题意，可知篮球与地面相撞前瞬间的速度为 ，且方向竖直向下，由篮球反弹后的高度，可知篮球反弹时的初速度 ，且方向竖直向上，规定竖直向下为正方向，篮球的动量变化量为Δp＝（－mv2）－mv1＝－0.5×2 kg·m/s－0.5×4 kg·m/s＝－3 kg·m/s，即篮球的动量变化量大小为3 kg·m/s，方向竖直向上。（2）篮球的动能变化量为 ，即动能减少了3 J。
1.（2022·全国·高二专题练习）关于动量的概念，下列说法中正确的是(　　)A．动量大的物体惯性一定大B．动量大的物体运动得一定快C．动量相同的物体运动方向一定相同D．动量相同的物体速度小的惯性大
【答案】CD【详解】惯性的大小只和物体的质量有关，根据可知动量大，质量不一定大，所以惯性不一定大，同理，动量大，速度不一定大，所以运动的不一定块，AB错误；动量是矢量，动量相同，即运动方向一定相同，C正确；动量相同的情况下，质量越大，速度越小，故动量相同的物体速度小的惯性大，D正确．
2.（2021·广东·东莞市新世纪英才学校高二阶段练习）（多选）如图所示，质量相同的两个滑块A、B沿两个倾角不同（分别为α和β，α>β）质量相同的光滑斜面，从同一高度由静止开始滑下，它们经斜面底端时（　　）A．具有相同的速率B．具有相同的动能C．具有相同的动量D．具有不相同的动量
【答案】ABD【详解】滑块下滑过程中，只有重力做功，机械能守恒，由动能定理可知 ，滑块到达斜面底端时动能相同，滑块到达斜面底端时的速率相等，但是由于倾角不同速度方向不同，所以动量不同，故选ABD。
3.（2022·黑龙江·宾县第二中学高二期末）（多选）A、B两球沿一直线运动并发生正碰过程，A、B组成的系统，外力矢量和为0，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图像，a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图像，c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图像，若A球质量是mA=2kg，B球质量mB=kg，则由图判断下列结论正确的是（  ）A．碰撞前、后B球的动量变化量为-4 kg·m/sB．碰撞前、后A球的动量变化量为-4 kg·m/sC．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10JD．A、B两球碰撞前的总动量为kg·m/s
【答案】AC【详解】ABD．由题图可知，碰前A球速度 ,B球速度 ,碰后A、B两球共同速度 ,因此碰撞前、后A球的动量变化 ,碰撞前、后B球的动量变化量为 ,A、B两球碰撞前的总动量为 ,故A正确，BD错误；C．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能 ,故C正确。故选AC。
4.（2023.高中物理同步学案优化设计）用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为d=5.0mm，两滑块被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为t1=0.040s，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为t2=0.062s，左侧滑块质量为m1=1kg，右侧滑块质量为m2=1.5kg，弹开后，左侧滑块动量为p1=___________kg·m/s，右侧滑块动量为p2=___________kg·m/s。（以水平向左为正方向，结果保留到小数点后三位）
【答案】0.125     -0.121【详解】滑块通过光电门的平均速度可视为瞬时速度，左侧滑块的速度为v1= m/s=0.125m/s，则左侧滑块的动量为p1=m1v1=0.125kg·m/s，右侧滑块的速度为v2=- =- m/s=-0.0806m/s，则右侧滑块的动量为p2=m2v2=-0.121kg·m/s