高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量示范课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量示范课课件ppt，共70页。
[学习目标]　1．了解生产生活中的各种碰撞现象。2．经历寻求碰撞中不变量的过程，体会探究过程中猜想、推理和数据处理的重要性。3．知道动量的概念及其单位，会计算动量的变化量。4．认识动量是描述物体运动状态的物理量，深化运动与相互作用的观念。
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况碰撞是生活中常见的现象，请同学们举出碰撞例子，展示碰撞图如下： 问题1　以上的碰撞现象有什么共同特点？问题2　碰撞现象中是否遵循什么相同规律？
探究重构·关键能力达成
知识点一　寻求碰撞中的不变量
【链接教材】　人教版教材P2“问题”实验：用两根长度相同的细线，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。
问题1　完成该实验，你看到了什么现象？有什么猜想？
提示：碰后A球停止运动而静止，B球开始运动，B球会摆到和A球被拉起时同样的高度。
问题2　如何比较碰前A球的速度与碰后B球的速度的大小？依据是什么？
提示：B球摆到和A球被起时同样的高度。忽略空气阻力，机械能守恒。
问题3　两个完全相同的钢球A、B碰撞时出现的现象是否具有普遍意义？你想怎样改变实验条件来检验猜想？
提示：是。将实验中的钢球A换成大小相同，但质量较大的C球。
【知识梳理】实验探究(一)　质量不同小球的碰撞如图所示，质量大的C球与质量小的B球碰撞后，质量小的B球得到的速度比质量大的C球碰撞前的速度___，两球碰撞前后的_____之和并不相等。
实验探究(二)　气垫导轨上小车的碰撞(1)实验装置(2)实验原理两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆_____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__________测量。
(3)记录并处理数据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′是碰撞后两辆小车粘在一起的共同速度。
(4)实验结论碰撞前后两车质量与速度的乘积之和_________。提醒：在各种碰撞情况下都不改变的量，才是我们寻求的“不变量”。
【思考讨论】　“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲。在课堂上，航天员做了钢球碰撞实验。
问题1　碰撞中的不变量可能与哪些因素有关？
提示：这个不变量与物体的质量和速度有关。
问题2　碰撞过程中的不变量可能是什么？
问题3　如何测量物体碰撞前后的速度大小？
提示：可以利用光电门测量物体碰撞前后速度的大小。
【知识归纳】　寻求碰撞中的不变量1．实验条件的保证保证两个物体发生的碰撞是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。可用斜槽、气垫导轨等控制物体的运动。2．实验数据的测量(1)质量的测量——由天平测出。(2)速度的测量——①光电门测速；②单摆测速；③打点计时器测速；④频闪照片测速；⑤平抛测速等。
【典例1】　(用气垫导轨做“寻求碰撞中的不变量”实验)某同学利用气垫导轨做“寻求碰撞中的不变量”的实验，实验装置如图所示，所用的装置由气垫导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。
实验的主要步骤：①安装气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电门电源；
④两滑块之间放一压缩的弹簧，并用细线连在一起(图中未画出)，开始时两滑块放在气垫导轨中央；⑤烧断细线后，两滑块被弹簧弹开，分别向左、向右运动。左侧滑块通过左侧光电门，记录的遮光时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电门，记录的遮光时间为0.060 s；⑥测出遮光片的宽度d＝9 mm，测得左侧滑块的质量为100 g，右侧滑块的质量为150 g。
(1)实验中气垫导轨的作用：a．_____________________________________________；b．_____________________________________________。(2)规定水平向右为正方向，则两滑块被弹开时左侧滑块的质量与速度的乘积m1v1＝________g·m/s，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝________g·m/s，说明两滑块在被弹开的过程中______________________不变。
【链接教材】　人教版教材P5“做一做”：让甲同学把一个充气到直径1 m左右的大乳胶气球，以某一速度水平投向乙，请乙接住(图1.1-­4)。把气放掉后气球变得很小，再把气球以相同的速度投向乙。
问题1　两种情况下，乙同学接住气球体验的结果相同吗？
问题2　该实验说明了什么问题？
提示：动量是一个与质量有关的物理量。
问题3　乙同学接住放气前的气球后为什么身体会向右倾斜？
提示：接动量大的气球受到的撞击更厉害。
【知识梳理】　1．动量(1)定义：物体的_____和_____的乘积。(2)公式：p＝____。(3)单位：___________，符号：________。(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)动量的变化量公式：Δp＝p2－p1＝__________＝_____。(2)矢量性：其方向与____的方向相同。(3)特例：如果物体在一条直线上运动，分析计算Δp以及判断Δp的方向时，可选定一个正方向，将_____运算转化为_____运算。提醒：物体速度的大小不变而方向变化时，动量一定发生变化。
【思考讨论】　2024年8月3日，陈梦在巴黎奥运会上勇夺女子乒乓球单打冠军。假设在某次对战中，乒乓球的来球速度大小v1＝10 m/s，孙颖莎以v2＝15 m/s的速度反向扣杀回去，乒乓球的质量m＝2.70 g。
问题1　乒乓球的来球动量大小p1为多少？乒乓球的回球动量大小p2为多少？二者的方向是什么关系？
提示：p1＝mv1＝2.70×10-2 kg·m/s，p2＝mv2＝4.05×10-2 kg·m/s，二者的方向相反。
问题2　过程中乒乓球的动量变化量Δp的大小为多少？方向如何？
提示：取v1的方向为正方向，Δp＝－p2－p1＝－4.05×10-2 kg·m/s－2.70×10-2 kg·m/s＝－6.75×10-2 kg·m/s，负号说明Δp的方向与来球速度v1反向。
【知识归纳】1．动量的性质(1)瞬时性：通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用p＝mv表示。(2)矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。(3)相对性：因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关。
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)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。
3．动量和动能、动量变化量的比较
【典例2】　(对动量的理解)(多选)关于动量，下列说法正确的是(　　)A．做匀速圆周运动的物体，动量不变B．做匀变速运动的物体，它的动量一定在改变C．一个物体的速率变化，动量也一定变化D．甲物体的动量p1＝5 kg·m/s，乙物体的动量p2＝－10 kg·m/s，所以p1>p2
BC　[动量是矢量，做匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化，故动量时刻在变化，故A错误；做匀变速直线运动的物体的速度大小时刻在变化，则动量一定在变化，故B正确；一个物体的速率变化时，速度大小变化，故动量变化，故C正确；动量是矢量，其数值的绝对值表示大小，由|p1|mB，比较它们的动能，则(　　)A．物体B的动能较大B．物体A的动能较大C．动能相等D．不能确定
7．(多选)质量相等的A、B两个物体，沿着倾角分别是α和β(α≠β)的两个光滑的固定斜面，由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1，如图所示，则A、B两物体(　　)A．滑到h1高度时的动量相同B．滑到h1高度时的动能相等C．由h2滑到h1的过程中物体动量变化量相同D．由h2滑到h1的过程中物体动能变化量相等
8．(多选)质量为1 kg的小球从空中自由下落，与水平地面第一次相碰后反弹到空中某一高度，其速度随时间变化的关系如图所示。若g取10 m/s2，则(　　)A．小球第一次反弹后离开地面的速度的大小为 5 m/sB．碰撞前、后小球动量改变量的大小为8 kg·m/sC．碰撞前、后小球动能改变量为17 JD．小球反弹起的最大高度为0.45 m
9．在某次模拟投弹演习中，小明在同一位置向山下“敌方工事”先后水平投出甲、乙两颗仿制手榴弹，初速度分别为v甲、v乙，手榴弹在空中的运动轨迹如图所示，则抛出时甲、乙的初动量p甲、p乙的大小关系是(　　) A．p甲p乙C．p甲＝p乙 　D．以上都有可能
D　[两颗手榴弹下落的竖直高度相同，则运动时间相同，由题图可知，甲的水平位移较大，则甲的初速度较大，但根据p＝mv，由于两颗手榴弹的质量关系不确定，故不能判断两颗手榴弹的初动量关系。]
11．用如图甲所示的装置探究碰撞中的不变量，小车P、Q的碰撞端均粘有橡皮泥，P另一端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫一木块以平衡阻力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动。
(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得B、C、D、E各点到起点A的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上____段来计算小车P碰撞前的速度。(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1，小车Q(含橡皮泥)的质量为m2，如果实验数据满足关系式________________________，则说明小车P、Q组成的系统碰撞前后质量与速度的乘积之和保持不变。
(3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰撞前质量与速度的乘积之和与系统碰撞后质量与速度的乘积之和相比，将________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
[解析]　(1)碰撞前一段时间内小车P做匀速直线运动，在相等时间内小车位移相等，由题图乙所示纸带可知，应选择纸带上的BC段求出小车P碰撞前的速度。