人教版 (2019)选择性必修 第一册1 动量教课内容课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册1 动量教课内容课件ppt，共48页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，解析两滑块速度，二动量，答案2250等内容，欢迎下载使用。
目 标 素 养1.明确探究碰撞中的不变量的基本思路,在对实验数据的处理过程中,提高学生合作探究能力。2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法,通过对实验数据的记录与处理,培养学生实事求是的科学态度。3.明确动量的概念,知道其矢量性。4.知道动量的变化量是矢量,会计算一维情况下动量的变化量。
一、寻求碰撞中的不变量1.质量不同小球的碰撞:大小相同、质量不同的B、C两小球,C球质量大于B球质量。碰撞后B球摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。可以看出,碰撞后,B球得到的速度比C球碰撞前的速度大,两球碰撞前后两者的速度之和并不相等。引发我们思考:对于所有碰撞,碰撞前后到底什么量会是不变的呢?
2.合理猜想不变量。(1)两个物体碰撞前后动能之和可能是不变的。(2)两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的。微思考怎样才能保证碰撞是一维的?提示:利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动,也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动,或使两物体重心连线与速度方向共线。
二、动量1.动量。(1)定义:物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量,用字母p表示,即p= mv 。(2)单位:国际制单位是千克米每秒,符号是kg·m/s。(3)方向:动量是矢量,动量的方向与速度的方向相同。2.动量的变化量。物体在某段时间内末动量p'与初动量p的矢量差(也是矢量), Δp= p'-p (矢量式)。
微判断1.动量的方向与物体的速度方向相同。(　　)2.质量和速率都相同的物体的动量一定相同。(　　)3.动量相同的物体运动方向不一定相同。(　　)4.物体的质量越大,动量一定越大。(　　)5.物体的动量相同,其动能也一定相同。(　　)
一 实验:寻求碰撞中的不变量
重难归纳【实验目的】1.碰撞中的特殊情况——一维碰撞。两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条直线运动。高中阶段仅限于用一维碰撞进行研究。在一维碰撞的情况下,与物体运动有关的物理量只有物体的质量和速度,因此实验要测量物体的质量和速度。
2.寻求碰撞中的不变量。(1)碰撞前后物体质量不变,但质量并不描述物体的运动状态,不是我们寻找的“不变量”。(2)只有在多种碰撞的情况下都不改变的量,才是我们寻找的“不变量”。(3)在一维碰撞的情况下,设两个物体的质量分别为m1、m2,其中,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,v1'、v2'分别是碰撞后两辆小车的速度。如果速度与规定的正方向一致,则速度取正值,否则取负值。
①碰撞中的不变量可能是质量与速度的乘积之和,那么就相应地验证m1v=m1 v1'+m2v2'。②碰撞中的不变量可能是质量与速度的二次方的乘积之和,那么就相应地验证m1v2=m1v1'2+m2v2'2。③碰撞中的不变量也许是物体的速度与质量的比值之和,那么就相应地验证当然还有其他可能,依次进行验证。
【实验器材】 气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平。【实验原理】1.质量的测量:用天平测量。2.速度的测量:用滑轨上的数字计时器测量。3.利用在小车上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。
【实验步骤】 如图所示,利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞。
【数据处理】 为了探究碰撞中的不变量,将实验中测得的物理量填入以下表格,然后探究不变量。
【实验结论】 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本不变。
【误差分析】 1.系统误差。(1)碰撞是否为一维碰撞。设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。(2)碰撞中其他力(例如摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。实验中要合理控制实验条件,避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。2.偶然误差。测量和读数的准确性带来的误差。实验中应规范测量和读数,同时增加测量次数,取平均值,尽量减小偶然误差的影响。
典例剖析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把滑块2静止放在气垫导轨的中间;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后与左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读出滑块通过两个光电门的挡光时间,滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01 ms,通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99 ms,滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35 ms;⑧测出挡光片的宽度d=5 mm,测得滑块1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: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。(结果保留两位有效数字) 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2个不变量)a. 　　　　　　　　　; 　　　　　　　　　。 b. 　　　　　　　　　; 　　　　　　　　　。 
答案:(2)①大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差　保证两个滑块的碰撞是一维的　②0.50　0.10 0.60　③见解析
③a.碰撞前后物体质量与速度的乘积之和不变。原因:碰撞前物体的质量与速度的乘积m1v1=0.15 kg·m/s,碰撞后物体的质量与速度的乘积之和m1v2+m2v3=0.15 kg·m/s。b.碰撞前后物体总动能不变。
规律方法1.实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在,利用气垫导轨进行实验,调节时注意利用水平仪,确保导轨水平。 2.利用气垫导轨结合光电门进行实验探究不仅能保证碰撞是一维的,还可以做出多种情形的碰撞,物体碰撞前后速度的测量简单,误差较小,准确性较高,是最佳探究方案。
学以致用在用气垫导轨做探究碰撞中的不变量实验时,左侧滑块质量m1=170 g,右侧滑块质量m2=110 g,挡光片宽度为3.00 cm,两滑块之间有一压缩的弹簧片,并用细线连在一起,如图所示。
开始时两滑块静止,烧断细线后,两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为Δt1=0.32 s,Δt2=0.21 s。规定向左为正方向,则两滑块的速度分别为v1'=　　　　 m/s, v2'=　　　　 m/s。烧断细线前m1v1+m2v2=　　　　 kg· m/s,烧断细线后m1v1'+m2v2'=　　　 kg· m/s。可得到的结论是　　　　　。 
答案:0.094　-0.143　0　2.5×10-4　在实验允许的误差范围内,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
烧断细线前m1v1+m2v2=0烧断细线后m1v1'+m2v2‘=(0.170×0.094-0.110×0.143)kg· m/s=2.5×10-4 kg· m/s在实验允许的误差范围内,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
重难归纳1.动量的性质。(1)动量是状态量:通常说物体的动量是指物体在某一时刻或某一位置的动量,因此计算时相应的速度应取这一时刻或这一位置的瞬时速度。(2)动量是矢量:动量的方向与物体瞬时速度的方向相同,计算动量时,如果物体在同一条直线上运动,则选定一个正方向后,动量的矢量运算就可以转化为代数运算。
(3)动量具有相对性: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。通常在不说明参考系的情况下,物体的动量是指相对地面的动量。
2.动量的变化量:动量的运算遵循平行四边形定则。当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。3.动量和动能的比较。
特别提醒由于动量是矢量,动能是标量,所以物体的动量发生了变化,其动能不一定发生变化;物体的动能发生了变化,其动量一定发生变化。
如图所示,质量为m、速度为v的小球与挡板发生碰撞,碰后以大小不变的速度反向弹回。小球碰撞挡板前后的动量是否相同?小球碰撞挡板前后的动能是否相同?小球碰撞挡板过程中动量的变化量大小是多少?
提示:小球碰撞挡板前后动量大小相等,方向相反;小球碰撞挡板前后的动能相同;动量变化量大小是2mv。
典例剖析羽毛球是速度最快的球类运动,运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h。假设球飞来的速度为90 km/h,运动员将球以342 km/h的速度反向击回。设羽毛球质量为5 g,击球过程只用了0.05 s。求:(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量;(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量。答案:(1)0.6 kg· m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反　(2)21 J
解析:(1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则
所以动量的变化量Δp=p2-p1=(-0.475-0.125)kg· m/s=-0.6 kg· m/s所以羽毛球的动量变化量大小为0.6 kg· m/s,方向与羽毛球飞来的方向相反。(2)羽毛球的初速度为v=25 m/s,羽毛球的末速度为v'=-95 m/s,
规律方法1.动量p=mv,大小由m和v共同决定。 2.动量p和动量的变化量Δp均为矢量,计算时要注意其方向性。 3.动能是标量,动能的变化量等于末动能与初动能大小之差。 4.物体的动量变化时动能不一定变化,动能变化时动量一定变化。
学以致用(多选)下列说法正确的是(　　)A.动能变化的物体,动量一定变化B.动能不变的物体,动量一定不变C.动量变化的物体,动能一定变化D.动量大的物体,动能不一定大答案:AD
1.(多选)在探究碰撞中的不变量的实验中,若用气垫导轨和数字计时装置进行探究,则需要的测量仪器(或工具)有(　　)A.停表B.天平C.毫米刻度尺D.螺旋测微器答案:BC解析:在该实验中,需要测量物体的质量和挡光片的宽度,即需要天平和毫米刻度尺。
2.(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与速度的方向相同B.做直线运动的物体速度减小时,动量的增量Δp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Δp一定不为零答案:AB
解析:当做直线运动的物体速度增大时,其末动量p2大于初动量p1,由矢量的运算法则可知Δp=p2-p1>0,与速度方向相同,选项A正确;当做直线运动的物体速度减小时,Δp=p2-p1