人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)第一章1動(dòng)量課件

1．動(dòng)量第一章

動(dòng)量守恒定律整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1．了解生產(chǎn)生活中的各種碰撞現(xiàn)象。2．經(jīng)歷尋求碰撞中不變量的過程，體會(huì)探究過程中猜想、推理和證據(jù)的重要性。3．知道動(dòng)量的概念及其單位，會(huì)計(jì)算動(dòng)量的變化量。4．認(rèn)識(shí)動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，深化運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念。[自我感知]經(jīng)過你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。[問題初探]

問題1．動(dòng)量的定義是什么？問題2．動(dòng)量是矢量還是標(biāo)量？問題3．動(dòng)量的變化量如何求？探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成實(shí)驗(yàn)探究(一)質(zhì)量不同小球的碰撞如圖所示，質(zhì)量大的C球與質(zhì)量小的B球碰撞后，質(zhì)量小的B球得到的速度比質(zhì)量大的C球碰撞前的速度__，兩球碰撞前后的____之和并不相等。知識(shí)點(diǎn)一尋求碰撞中的不變量大速度實(shí)驗(yàn)探究(二)氣墊導(dǎo)軌上小車的碰撞(1)實(shí)驗(yàn)裝置(2)實(shí)驗(yàn)原理兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運(yùn)動(dòng)的小車碰撞一輛____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__________測量。靜止數(shù)字計(jì)時(shí)器(3)記錄并處理數(shù)據(jù)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′是碰撞后兩輛小車粘在一起的共同速度。次數(shù)m1/kgm2/kgv/(m·s-1)v′/(m·s-1)10.5190.5190.6280.30720.5190.7180.6560.26530.7180.5190.5720.321(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論碰撞前后兩車質(zhì)量與速度的乘積之和________?；静蛔兲嵝眩涸诟鞣N碰撞情況下都不改變的量，才是我們尋求的“不變量”。2023年9月21日，我國航天員在中國空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行了太空授課，航天員分別演示了鋼球的斜碰和正碰實(shí)驗(yàn)。碰撞的效果與鋼球的質(zhì)量與速度有關(guān)。問題你認(rèn)為碰撞中的不變量可能是什么？

尋求碰撞中的不變量1．實(shí)驗(yàn)條件的保證保證兩個(gè)物體發(fā)生的碰撞是一維碰撞，即兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)。可用斜槽、氣墊導(dǎo)軌等控制物體的運(yùn)動(dòng)。2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量(1)質(zhì)量的測量——由天平測出。(2)速度的測量——①光電門測速；②單擺測速；③打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速；④頻閃照片測速；⑤平拋測速等?！镜淅?】

(用氣墊導(dǎo)軌做“尋求碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn))某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“尋求碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，所用的裝置由氣墊導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①安裝氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③接通光電門電源；④兩滑塊之間放一壓縮的彈簧，并用細(xì)線連在一起(圖中未畫出)，開始時(shí)兩滑塊放在氣墊導(dǎo)軌中央；⑤燒斷細(xì)線后，兩滑塊被彈簧彈開，分別向左、向右運(yùn)動(dòng)。左側(cè)滑塊通過左側(cè)光電門，記錄的遮光時(shí)間為0.040s，右側(cè)滑塊通過右側(cè)光電門，記錄的遮光時(shí)間為0.060s；⑥測出遮光片的寬度d＝9mm，測得左側(cè)滑塊的質(zhì)量為100g，右側(cè)滑塊的質(zhì)量為150g。(1)實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用：a．________________________________________________________；b．_______________________________________________________。(2)規(guī)定水平向右為正方向，則兩滑塊被彈開時(shí)左側(cè)滑塊的質(zhì)量與速度的乘積m1v1＝________g·m/s，兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和m1v1＋m2v2＝________g·m/s，說明兩滑塊在被彈開的過程中________不變。

[答案]

見解析【典例2】

(用小車做“尋求碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn))(多選)用如圖所示裝置做“尋求碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是(

)

√√

1．動(dòng)量(1)定義：物體的____和____的乘積。(2)公式：p＝___。(3)單位：__________，符號(hào)：________。(4)矢量性：方向與____的方向相同，運(yùn)算遵守__________定則。知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)量及動(dòng)量的變化量質(zhì)量速度mv千克米每秒kg·m/s速度平行四邊形2．動(dòng)量的變化量(1)動(dòng)量的變化量公式：Δp＝p2－p1＝_________＝____。(2)矢量性：其方向與___的方向相同。(3)特例：如果物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)，分析計(jì)算Δp以及判斷Δp的方向時(shí)，可選定一個(gè)正方向，將____運(yùn)算轉(zhuǎn)化為____運(yùn)算。mv2－mv1mΔvΔv矢量代數(shù)提醒：物體速度的大小不變而方向變化時(shí)，動(dòng)量一定發(fā)生變化。(選自魯科版教材·動(dòng)量的變化量)如圖所示，一質(zhì)量為58g的網(wǎng)球以30m/s的速率水平向右飛行，被球拍擊打后，又以30m/s的速率水平返回。問題被球拍擊打前后，球的動(dòng)量分別是多少？球的動(dòng)量的變化量是多少？提示：根據(jù)動(dòng)量定義可求被擊打前后網(wǎng)球的動(dòng)量。由于球在被擊打前后的動(dòng)量在同一直線上，可利用同一直線上的矢量運(yùn)算法則計(jì)算動(dòng)量的變化量。選定水平向右為正方向。由題意可知，m＝58g＝0.058kg，v1＝30m/s，v2＝－30m/s擊打前，球的動(dòng)量p1＝mv1＝0.058×30kg·m/s＝1.74kg·m/s球被擊打前的動(dòng)量大小為1.74kg·m/s，方向水平向右。擊打后，球的動(dòng)量p2＝mv2＝0.058×(－30)kg·m/s＝－1.74kg·m/s球被擊打后的動(dòng)量大小為1.74kg·m/s，方向水平向左。球被擊打前后動(dòng)量的變化量Δp＝p2－p1＝(－1.74－1.74)kg·m/s＝－3.48kg·m/s球被擊打前后動(dòng)量的變化量大小為3.48kg·m/s，方向水平向左。1．動(dòng)量的性質(zhì)(1)瞬時(shí)性：通常說物體的動(dòng)量是物體在某一時(shí)刻或某一位置的動(dòng)量，動(dòng)量的大小可用p＝mv表示。(2)矢量性：動(dòng)量的方向與物體的瞬時(shí)速度的方向相同。(3)相對(duì)性：因物體的速度與參考系的選取有關(guān)，故物體的動(dòng)量也與參考系的選取有關(guān)。2．動(dòng)量的變化量(1)動(dòng)量的變化量是過程量，分析計(jì)算時(shí)，要明確是物體在哪一個(gè)過程的動(dòng)量變化。(2)Δp＝p′－p是矢量式，Δp、p′、p間遵循平行四邊形定則，如圖所示。(3)Δp的計(jì)算①當(dāng)p′、p在同一直線上時(shí)，可規(guī)定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。②當(dāng)p′、p不在同一直線上時(shí)，應(yīng)依據(jù)平行四邊形定則運(yùn)算。3．動(dòng)量和動(dòng)能、動(dòng)量變化量的比較項(xiàng)目動(dòng)量動(dòng)能動(dòng)量變化量定義物體的質(zhì)量和速度的乘積物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差定義式

p＝mvΔp＝p′－p

矢標(biāo)性矢量標(biāo)量矢量特點(diǎn)狀態(tài)量狀態(tài)量過程量關(guān)聯(lián)方程【典例3】

(對(duì)動(dòng)量的理解)(多選)關(guān)于動(dòng)量的變化，下列說法正確的是(

)A．做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，動(dòng)量的增量Δp的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同B．做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，動(dòng)量的增量Δp的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反C．物體的速度大小不變時(shí)，動(dòng)量的增量Δp為零D．物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量的增量一定不為零√√√ABD

[當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，其末動(dòng)量p2大于初動(dòng)量p1，由矢量的運(yùn)算法則，可知Δp＝p2－p1＞0，與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，如圖甲所示，A正確；當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，p2＜p1，如圖乙所示，Δp與p1或p2方向相反，B正確；當(dāng)物體的速度大小不變時(shí)，其方向可能變化，也可能不變。動(dòng)量可能不變化，即Δp＝0，也可能動(dòng)量大小不變而方向變化，此種情況Δp≠0，C錯(cuò)誤；當(dāng)物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量的方向變化，即動(dòng)量一定變化，Δp一定不為零，如圖丙所示，D正確。]【典例4】

(動(dòng)量和動(dòng)能)(多選)關(guān)于動(dòng)量和動(dòng)能，下列說法正確的是(

)A．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，動(dòng)量不變B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，動(dòng)能不變C．做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體，它的動(dòng)量一定在改變D．甲物體動(dòng)量p1＝5kg·m/s，乙物體動(dòng)量p2＝－10kg·m/s，所以p1>p2√√BC

[動(dòng)量是矢量，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其速度大小不變，方向時(shí)刻在變化，故動(dòng)能不變，動(dòng)量時(shí)刻在變化，A錯(cuò)誤，B正確；做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體，其速度時(shí)刻變化，動(dòng)量一定在改變，C正確；動(dòng)量的負(fù)號(hào)只表示方向，比較大小時(shí)只比較絕對(duì)值，故p1<p2，D錯(cuò)誤。]【教用·備選例題】

(概念理解)關(guān)于物體的動(dòng)量，下列說法正確的是(

)A．運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向一定是該時(shí)刻的速度方向B．若物體的動(dòng)能不變，則動(dòng)量一定不變C．動(dòng)量變化量的方向一定和動(dòng)量的方向相同D．動(dòng)量越大的物體，其慣性也越大√A

[動(dòng)量和速度都是矢量，由物體的動(dòng)量p＝mv可知運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量的方向一定是該時(shí)刻的速度方向，故A正確；若物體的動(dòng)能不變，則物體的速度大小不變，但速度方向可能改變，因此動(dòng)量可能改變，故B錯(cuò)誤；動(dòng)量變化量的方向與動(dòng)量的方向不一定相同，故C錯(cuò)誤；質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，而物體的動(dòng)量p＝mv，動(dòng)量大小等于質(zhì)量與速度大小的乘積，因此動(dòng)量大的物體慣性不一定大，故D錯(cuò)誤。]【典例5】

(動(dòng)量變化及動(dòng)能變化的計(jì)算)羽毛球是速度最快的球類運(yùn)動(dòng)之一，某運(yùn)動(dòng)員扣殺羽毛球的速度為342km/h，假設(shè)羽毛球的速度為90km/h，運(yùn)動(dòng)員將羽毛球以342km/h的速度大小反向擊回。設(shè)羽毛球的質(zhì)量為5g，試求：(1)運(yùn)動(dòng)員擊球過程中羽毛球的速度變化量和動(dòng)量變化量；(2)運(yùn)動(dòng)員的這次扣殺中，羽毛球的動(dòng)能變化量。[解析]

(1)以羽毛球飛回的方向?yàn)檎较?，則羽毛球的初速度為v1＝－25m/s羽毛球的末速度為v2＝95m/s所以Δv＝v2－v1＝95m/s－(－25m/s)＝120m/s羽毛球的初動(dòng)量為p1＝mv1＝－5×10-3×25kg·m/s＝－0.125kg·m/s羽毛球的末動(dòng)量為p2＝mv2＝5×10-3×95kg·m/s＝0.475kg·m/s所以羽毛球的動(dòng)量變化量為Δp＝p2－p1＝0.475kg·m/s－(－0.125kg·m/s)＝0.6kg·m/s即羽毛球的速度變化量大小為120m/s，方向與羽毛球飛回的方向相同；動(dòng)量變化量大小為0.6kg·m/s，方向與羽毛球飛回的方向相同。

[答案]

(1)120m/s，方向與羽毛球飛回方向相同0.6kg·m/s，方向與羽毛球飛回的方向相同(2)21J【教用·備選例題】

(創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))某班物理興趣小組選用如圖所示裝置來“探究碰撞中的不變量”。將一段不可伸長的輕質(zhì)繩一端與力傳感器(可以實(shí)時(shí)記錄繩所受的拉力)相連固定在O點(diǎn)，另一端連接小鋼球A(繩長遠(yuǎn)大于小鋼球半徑)，把小鋼球拉至M處可使繩水平拉緊。在小鋼球最低點(diǎn)N右側(cè)放置有一水平氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上放有小滑塊B(B上安裝寬度較小且質(zhì)量不計(jì)的遮光板)、光電門(已連接數(shù)字毫秒計(jì))。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。某同學(xué)按圖所示安裝氣墊導(dǎo)軌、滑塊B(調(diào)整滑塊B的位置使小鋼球自由下垂靜止在N點(diǎn)時(shí)與滑塊B接觸且無壓力)和光電門，調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌高度，確保小鋼球A通過最低點(diǎn)時(shí)恰好與滑塊B發(fā)生正碰。讓小鋼球A從某位置靜止釋放，擺到最低點(diǎn)N與滑塊B碰撞，碰撞后小鋼球A并沒有立即反向，碰撞時(shí)間極短。(1)為完成實(shí)驗(yàn)，除了毫秒計(jì)讀數(shù)Δt、碰撞前瞬間繩的拉力F1、碰撞結(jié)束瞬間繩的拉力F2、滑塊B的質(zhì)量mB和遮光板寬度d外，還需要測量的物理量有________。A．小鋼球A的質(zhì)量mAB．繩長LC．小鋼球從M到N運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(2)滑塊B通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度vB＝________。(用題中已給的物理量符號(hào)來表示)。AB

(3)實(shí)驗(yàn)中的不變量的表達(dá)式是________________________________________。(用題中已給的物理量符號(hào)來表示)。

應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測1．(多選)利用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量，則下列說法正確的是(

)A．懸掛兩球的細(xì)繩長度要適當(dāng)，且等長B．由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰撞前的速度C．兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同D．懸掛兩球的細(xì)繩的懸點(diǎn)可以在同一點(diǎn)√√

2．關(guān)于質(zhì)量一定的物體的動(dòng)能、動(dòng)量關(guān)系說法正確的是(

)A．動(dòng)能不變，動(dòng)量一定不變B．動(dòng)量變化，動(dòng)能一定變化C．動(dòng)量的變化量為零，動(dòng)能的變化量一定為零D．動(dòng)能的變化量為零，動(dòng)量的變化量一定為零√C

[動(dòng)能不