人教版 (2019)选择性必修 第一册动量课文内容ppt课件

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第1节 动量第一章　动量守恒定律1.通过实验探究碰撞中的不变量。2.理解动量和动量的变化量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。3.知道动量和动能的区别和联系。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　动 量知识点一　寻求碰撞中的不变量知识点一　寻求碰撞中的不变量案例1　两个大小相同的小球的碰撞(1)如图甲所示，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。碰撞后，A球停止运动，B球摆到A球原来的______。(2)如图乙所示，将A球换成大小相同的C球，使C球质量______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，发现碰撞后B球获得______的速度，摆起的最大高度______C球被拉起的高度。高度大于较大大于实验现象猜想：(1)两个物体碰撞前后可能动能之和______，所以质量小的球速度____。(2)两个物体碰撞前后速度与质量乘积之和可能是______的。不变大不变案例2　利用滑轨探究一维碰撞中的不变量用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰后两辆小车粘在一起运动，实验装置如图所示。为了研究水平方向的一维碰撞，滑轨必须调水平。(1)质量的测量：用______测量小车的质量。天平(2)速度的测量：利用公式v＝______，式中Δx为小车上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的挡光片经过光电门的时间。表1　两辆小车的质量和碰撞前后的速度表2　经过3次实验得到如下的数据0.3400.397实验结论：此实验中两辆小车碰撞前后动能之和并________，但是质量和速度的__________却基本不变。不相等乘积之和【思考】若探究碰撞中的不变量时，不让小车碰撞后粘在一起，应对实验中的小车做怎样的改变，实验中需要记录哪些数据？提示　应去掉小车上的橡皮泥，需要记录的是两小车的质量、遮光片的宽度、碰撞前运动小车上遮光片的挡光时间、碰撞后两小车上遮光片的挡光时间。例1 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，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接通数字计时器；④让滑块2静止在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与右侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；⑦读出滑块1通过光电门1的挡光时间为Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间为Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间为Δt3＝8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)质量为m2＝200 g。(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A.____________________________，B.____________________________。②碰撞前滑块1的速度v1为________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为________m/s，滑块2的速度v3为________m/s(结果保留2位有效数字)。③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由。(至少回答两个不变量)a.___________________________________________________________________；b.___________________________________________________________________。解析　(2)①A.减小滑块和导轨之间的摩擦。B.保证两个滑块的碰撞是一维的。②碰撞前滑块1的速度碰撞后滑块1的速度碰撞后滑块2的速度③a.碰撞前系统的质量与速度的乘积m1v1＝0.15 kg·m/s，碰撞后系统的质量与速度的乘积之和m1v2＋m2v3＝0.15 kg·m/s，即碰撞前、后系统的质量与速度的乘积之和不变。b.碰撞前的总动能碰撞后的总动能所以碰撞前、后系统的总动能相等。答案　(2)①减小滑块和导轨之间的摩擦保证两个滑块的碰撞是一维的②0.50　0.10　0.60　③见解析(1)利用气垫导轨进行实验可以忽略滑块与导轨，接触面间的摩擦力，近似保证两滑块在碰撞前后均做匀速直线运动，减小速度测量的误差。(2)利用气垫导轨可以保证两滑块发生的是一维碰撞，即碰撞前后沿同一直线运动。　　 知识点二　动 量 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与哪些物理量有关？提示　质量和速度1.动量(1)定义：质量和速度的__________定义为物体的动量，用字母p表示。(2)公式：p＝______。(3)单位：____________，符号是______________。(4)矢量性：方向与______的方向相同，运算遵循平行四边形定则。乘积mvmv千克米每秒kg·m/s速度2.动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内________与________的矢量差。(2)公式：Δp＝p末－p初。(3)标矢性：动量的变化量是____量，方向与____________的方向相同。(4)动量始终保持在一条直线上时动量变化量的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带__________的数值表示，从而将矢量运算简化为______运算。末动量初动量速度变化量正、负号代数矢【思考】1.试分别讨论物体做匀速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动时的动量变化情况？ 提示　匀速直线运动：动量大小、方向均不变；自由落体运动：动量方向不变，大小逐渐变大；平抛运动：动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大；匀速圆周运动：动量方向时刻改变，大小不变。2.质量为1 kg的物体，速度由向东的3 m/s变为向西的3 m/s，它的动量和动能是否变化了？如果变化了，变化量各是多少？提示　动量变化，大小为6 kg·m/s，方向向西；动能不变。3.物体的动量和动能有什么区别和联系？角度1　对动量的理解例2 下列关于动量的说法正确的是(　　)A.质量越大的物体动量一定越大B.质量和速率都相同的物体动量一定相同C.一个物体的加速度不变，其动量一定不变D.一个物体所受的合外力不为零，它的动量一定改变D解析　物体的动量p＝mv，质量m越大，如果速度较小，则动量不一定越大，故A错误；质量和速率都相同的物体，动量大小相同，方向不一定相同，故B错误；物体的加速度不变，但物体的速度一定是变化的，所以动量一定变化，故C错误；一个物体所受的合外力不为零，则速度发生变化，根据p＝mv知，动量一定改变，故D正确。C角度2　动量变化量的计算例3 如图所示，p、p′分别表示物体受到外力作用前、后的动量，短线表示的动量大小为15 kg·m/s，长线表示的动量大小为30 kg·m/s，箭头表示动量的方向。在下列所给的四种情况中，物体动量变化量相同的是(　　)A.①④ B.①③ C.②④ D.②③解析　取向右为正方向；①中初动量p＝15 kg·m/s，末动量p′＝30 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝15 kg·m/s；②中初动量p＝15 kg·m/s，末动量p′＝－30 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝－45 kg·m/s；③中动初量p＝30 kg·m/s，末动量p′＝15 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝－15 kg·m/s；④中初动量p＝30 kg·m/s，末动量p＝－15 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝－45 kg·m/s。故C正确。同一直线上的动量变化量的计算方法：先选取正方向，方向与正方向相同的动量为正值，方向与正方向相反的动量为负值，然后代入公式Δp＝p2－p1计算。当p1、p2同方向且p1＜p2时，Δp与p1(或p2)方向相同，如图甲所示。当p1、p2同方向且p2＜p1时，Δp与p1(或p2)方向相反，如图乙所示。当p1、p2方向相反时，Δp与p2方向相同，如图丙所示。例4 如图所示一个质量为m的钢球，以速度v斜射到水平放置的坚硬大理石板上，入射角是45°。碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°，速度变为v′，且其大小与v的大小相同。求碰撞前后钢球的动量变化量Δp的大小和方向。解析　动量是矢量，动量的方向与速度方向相同，动量的运算遵循三角形定则，如图所示可知碰撞前后钢球的动量变化量方向竖直向上，大小为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三角形定则，如图所示。例5 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。方向竖直向下篮球反弹时的初速度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，方向竖直向上。＝－3 J即动能减少了3 J。答案　(1)3 kg·m/s，方向竖直向上(2)减少了3 JB训练 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解析　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，惯性大的物体，动量不一定大，故A错误；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；速度是矢量，速度大小不变，方向变化时，动能不变，而动量一定改变，故C错误；如果物体的质量不变，速率改变，即速度大小改变，那么物体的动能和动量都变化，故D错误。随堂对点自测2ABD1.(寻求碰撞中的不变量)(多选)在利用摆球测量小球碰撞前后的速度的实验中，下列说法正确的是(　 　)A.悬挂两球的细线长度要适当，且等长B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度C.两小球必须都是钢性球，且质量相同D.两小球碰后可以粘在一起共同运动D2.(动量的理解)下列关于动量的说法正确的是(　　)A. 物体的动量改变，其速度大小一定改变B.物体的动量改变，其速度方向一定改变C.物体运动速度的大小不变，其动量一定不变D.物体的运动状态改变，其动量一定改变解析　动量是矢量，有大小也有方向，动量改变是指动量大小或方向的改变，而动量的大小与质量和速度两个因素有关，其方向与速度的方向相同，质量一定的物体，当速度的大小或方向有一个因素发生变化时，动量就发生变化，故A、B、C错误；物体运动状态改变是指速度大小或方向的改变，因此物体的动量一定发生变化，故D正确。C3.(动量的变化量)(2024·湖北黄冈部分重点中学高二期中)如图所示，羽毛球是十分普及的体育运动，假设羽毛球飞来的速度为30 m/s，运动员将羽毛球以70 m/s的速度反向击回，羽毛球的质量为10 g，则羽毛球动量的变化量(　　)A.大小为0.4 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相同B.大小为0.4 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反C.大小为1.0 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反D.大小为1.0 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相同解析　设球被反向击回的方向为正方向，由题可知羽毛球的质量m＝10 g，初速度v1＝－30 m/s，反向击回的速度v2＝70 m/s，羽毛球的初动量p1＝mv1＝－0.3 kg·m/s，反向击回的动量p2＝mv2＝0.7 kg·m/s，故羽毛球动量的变化量Δp＝p2－p1＝1.0 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反，C正确。B4.(动量与动能的区别)以下说法正确的是(　　)A.合外力对物体做功为0，则该物体动量一定不变B.合外力对物体做功为0，则该物体动能一定不变C.做变速运动的物体，动能一定变化D.做变速运动的物体，动量可能不变解析　合外力对物体做功为0，由动能定理可知，物体动能一定不变，速度方向可能改变，它的动量可能改变，故A错误，B正确；做变速运动的物体，动能不一定变化，如做匀速圆周运动的物体速度大小不变，动能不变，故C错误；做变速运动的物体，速度一定变化，则物体的动量一定变化，故D错误。课后巩固训练3D题组一　寻求碰撞中的不变量1.利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验时，不需要测量的物理量是(　　)A.滑块的质量 B.挡光时间C.挡光片的宽度 D.滑块移动的距离解析　根据实验原理可知，滑块的质量、挡光时间、挡光片的宽度都是需要测量的物理量，其中滑块的质量用天平测量，挡光时间用光电计时器测量，挡光片的宽度可事先用刻度尺测量，只有滑块移动的距离不需要测量，D正确。基础对点练C题组二　动量与动量的变化量2.(2024·广东广州高二期中)下列运动中的物体，动量始终保持不变的是(　　)A.绕地球运行的同步卫星B.小球碰到竖直墙壁被弹回，速度大小不变C.用绳子拉着物体，沿斜面做匀速直线运动D.荡秋千的小孩，每次荡起的高度保持不变解析　绕地球运行的同步卫星，速度大小不变，方向不断改变，所以动量改变，A错误；小球碰到竖直墙壁被弹回，速度大小不变，但方向改变，所以动量改变，B错误；用绳子拉着物体，沿斜面做匀速直线运动，速度大小和方向都不发生改变，所以动量不变，C正确；荡秋千的小孩，每次荡起的高度保持不变，在这个过程中速度大小和方向都改变，所以动量改变，D错误。AB3.(多选)关于动量的变化，下列说法正确的是(　　)A.做直线运动的物体速度增大时，动量的增量Δp与运动方向相同B.做直线运动的物体速度减小时，动量的增量Δp的方向与运动方向相反C.物体的速度大小不变时，动量的增量Δp为零D.物体做曲线运动时，动量的增量一定不为零解析　动量的变化量等于初、末两状态动量的差值，对于加速直线运动，动量的增量Δp与运动方向相同，故A正确；对于减速直线运动，动量的增量Δp与运动方向相反，即动量是在减小的，故B正确；物体的速度大小不变时，动量的增量不一定为零，如匀速圆周运动，故C错误；如果物体做匀速圆周运动且运动到同一个位置时，动量增量为0，故D错误。D4.质量为3 kg的物体在水平面上做直线运动，若速度大小由2 m/s变成5 m/s，那么在此过程中，动量变化量的大小可能是(　　)A.31.5 kg·m/s B.12 kg·m/sC.20 kg·m/s D.21 kg·m/s解析　若初、末速度方向相同，则动量的变化量为Δp＝mv′－mv＝3×5 kg·m/s－3×2 kg·m/s＝9 kg·m/s；若初、末速度方向相反，以末速度方向为正方向，则动量的变化量为Δp＝mv′－mv＝3×5 kg·m/s－(－3×2)kg·m/s＝21 kg·m/s，故D正确。D5.质量为5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上，随后以3 m/s的速度反向弹回，若取竖直向下的方向为正方向，则小球动量的变化量为(　　)A.10 kg·m/s B.－10 kg·m/sC.40 kg·m/s D.－40 kg·m/s解析　因向下为正方向，则小球与地面相碰前的动量为p1＝mv1＝5×5 kg·m/s＝25 kg·m/s，碰后的动量p2＝mv2＝5×(－3)kg·m/s＝－15 kg·m/s，则小球的动量的变化量Δp＝p2－p1＝－40 kg·m/s，故D正确。BC题组三　动量与动能的比较6.(多选)关于动量和动能，下列说法中正确的是(　　)A.一个物体(质量不变)的动量改变，它的动能一定改变B.一个物体(质量不变)的动能改变，它的动量一定改变C.做匀变速直线运动的物体，它的动量一定在改变D.甲物体动量p1＝5 kg·m/s，乙物体动量p2＝－10 kg·m/s，所以p1＞p2解析　动量是矢量，动能是标量，一个物体的动量改变，其动能不一定改变；动能改变，其动量一定改变，故A错误，B正确；做匀变速直线运动的物体，速度大小变化，由p＝mv知它的动量一定在改变，故C正确；动量是矢量，正、负号代表方向，p1＜p2，故D错误。BC7.(多选)一细绳系着质量为m的小球，在光滑水平面上做匀速圆周运动，速度大小为v。在小球运动半个周期的时间内，以下说法中正确的是(　　)A.小球的动量变化量为0B.小球的动量变化量大小为2mvC.小球的动能变化量为0D.绳子的拉力对小球做功为mv2解析　在小球运动半个周期的时间内，小球线速度方向变化180°，所以小球的动量变化量大小为2mv，故A错误，B正确；做匀速圆周运动的物体，线速度方向变化，大小不变，所以小球的动能变化量为0，根据动能定理可知，绳子的拉力对小球做功为0，故C正确，D错误。C8.高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段列车的动量(　　)A.与它所经历的时间成反比B.与它的位移成反比C.与它的速度成正比D.与它的动能成正比B9.如图，PQS 是固定于竖直平面内光滑的四分之一圆周轨道，圆心O在S的正上方，在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。下列说法正确的是(　　)综合提升练A.a与b同时到达S，它们在S 点的动量相同B.a比b先到达S，它们在S 点的动量不同C.b比a先到达S，它们在S点的动量不同D.a比b先到达S，它们从各自起点到S点的动量的变化相同DC11.一个质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，速度v随时间t变化的图像如图所示，则(　　)A.3 s末物块的动量方向改变B.1 s末物块的动量等于4 s末的动量C.0～4 s时间内物块的动量变化量为－4 kg·m/sD.2～4 s时间内物块的动能变化量为－8 J12.如图所示，一足球运动员踢一个质量为0.4 kg 的足球。(1)若开始时足球的速度是4 m/s，方向向右，踢球后，球的速度为10 m/s，方向仍向右(如图甲)，求足球的初动量、末动量以及踢球过程中动量的变化量；(2)若足球以10 m/s的速度撞向球门门柱，然后以3 m/s的速度反向弹回(如图乙)，求这一过程中足球动量的变化量。答案　见解析解析　(1)取向右为正方向，初动量为p＝mv1＝0.4×4 kg·m/s＝1.6 kg·m/s，方向向右末动量为p′＝mv1′＝0.4×10 kg·m/s＝4 kg·m/s，方向向右动量的变化量为Δp＝p′－p＝2.4 kg·m/s，方向向右。(2)取向右为正方向，初动量为p1＝mv2＝0.4×10 kg·m/s＝4 kg·m/s，方向向右末动量为p2＝mv2′＝0.4×(－3) kg·m/s＝－1.2 kg·m/s，方向向左动量的变化量为Δp′＝p2－p1＝－5.2 kg·m/s，方向向左。