高中人教版 (2019)1 动量教学演示课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)1 动量教学演示课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了定位·学习目标，探究·必备知识，突破·关键能力，提升·核心素养，检测·学习效果，探究新知，光电门，不相等，想想议议，知识点二动量等内容，欢迎下载使用。
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、推理和证据的重要性。3.知道动量概念及其单位,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。
实验:寻求碰撞中的不变量(1)实验器材有滑轨、 、小车、数字计时器、天平等。(2)本实验所说的“碰撞前”是指即将发生碰撞的那一时刻,“碰撞后”是指碰撞刚结束的那一时刻。(3)分析总结实验的数据,两辆小车碰撞前后,动能之和 ,但是质量与速度的乘积之和基本 。
知识点一　寻求碰撞中的不变量
冰壶是一项技巧运动,也是一项传统运动。两冰壶碰撞过程中的不变量是什么?答案:两冰壶碰撞过程中的不变量是质量与速度的乘积之和。
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。(2)表达式:p= 。(3)单位: ,符号是 。(4)标矢性:动量是 量,其方向与 的方向相同。2.动量的变化量(1)动量的变化量公式:Δp=p2-p1= = 。(2)标矢性: 量,其方向与 的方向相同。(3)如果物体沿直线运动,分析计算Δp以及判断Δp的方向时,可选定一个正方向,将矢量运算转化为 运算。
答案:在理想情况下,当把铅球推出去时身体的动量转移给了铅球,使铅球获得速度,因此,在此过程中动量起着重要的作用。
在掷铅球运动中,铅球运动员的基本目的就是要把整个身体质量的低速运动转换成铅球的高速运动,如图所示。在运动员推铅球的过程中哪一物理量起着重要的作用?
要点一　寻求碰撞中的不变量
1.实验探究的基本思路(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。高中阶段仅限于对一维碰撞进行研究。
(2)猜想。在一维碰撞的情况下,设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1′、v2′。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,那么就相应验证m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
2.实验探究方案方案一:利用等长的线悬挂等大的小球实现一维碰撞,实验装置如图所示。(1)质量的测量:用天平测量质量。(2)速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度;测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度,根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。
方案二:利用气垫导轨完成两个小车的一维碰撞,实验装置如图所示。(1)质量的测量:用天平测量质量。
(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。3.实验结论两物体碰撞前后速度之和不一定相等,动能之和不一定相等,但质量与速度的乘积之和不变。
[例1] 用如图所示装置探究碰撞中的不变量,气垫导轨水平放置,挡光片宽度为9.0 mm,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0.040 s,右侧滑块通过右侧光电计时器,记录时间为0.060 s,左侧滑块的质量为100 g,以水平向左为正方向,左侧滑块的m1v1=　　　 g·m/s,右侧滑块的质量为150 g,两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1+m2v2=　　　 g·m/s。 
(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。
[即时训练1] (多选)在做利用悬线悬挂等大的小球寻找碰撞中的不变量的实验中,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前的速度C.两小球必须都是刚性球且质量相同D.两小球碰后可以粘在一起共同运动
要点二　对动量和动量变化量的理解
情境1:物体做匀速直线运动。情境2:物体做自由落体运动。情境3:物体做平抛运动。情境4:物体做匀速圆周运动。探究:(1)以上情境中的动量是否发生变化?答案:(1)情境1中,物体速度大小、方向均不变,动量不变;情境2中,物体向下的速度不断增大,动量变化;情境3中,物体速度大小、方向均变化,动量变化;情境4中,物体速度方向时刻变化,动量变化。(2)物体动量发生变化的形式有哪几种?答案:(2)物体的速度大小发生变化,速度的方向发生变化,以及速度的大小和方向均发生变化时,物体动量都将发生变化。物体的质量发生变化时,其动量也发生变化。(3)动量变化量对应的是一个过程还是一个状态?它是标量还是矢量?答案:(3)动量变化量Δp=p末-p初,对应的是一个过程;动量变化量可根据平行四边形定则求得,是矢量。
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。
3.动量变化量(1)表达式:Δp=p2-p1。该式为矢量式,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。(2)方向:与速度变化量Δv的方向相同。在合力为恒力的情况下,物体动量变化量的方向也与物体加速度的方向相同,即与物体所受合力的方向相同。
[例2] 羽毛球是速度最快的球类运动之一,某运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h。某次训练中,羽毛球飞来的速度为90 km/h,运动员将球以342 km/h的速度反向击回。已知羽毛球的质量为 5 g,求:(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量;
答案:(1)0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞回的方向相同
解析:(1)以羽毛球飞回的方向为正方向,则羽毛球的初速度v1=-25 m/s,末速度v2=95 m/s,p1=mv1=5×10-3×(-25)kg·m/s=-0.125 kg·m/sp2=mv2=5×10-3×95 kg·m/s=0.475 kg·m/s,所以羽毛球动量的变化量为Δp=p2-p1=0.475 kg·m/s-(-0.125 kg·m/s)=0.600 kg·m/s,即羽毛球动量的变化量大小为0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞回的方向相同。
[例2] 羽毛球是速度最快的球类运动之一,某运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h。某次训练中,羽毛球飞来的速度为90 km/h,运动员将球以342 km/h的速度反向击回。已知羽毛球的质量为 5 g,求:(2)在运动员的这次扣杀中,羽毛球的速度变化量、动能变化量各是多大。
答案:(2)120 m/s　21 J
理解动量应注意的几点(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。
[即时训练2] 关于质量一定的物体的动能、动量关系,下列说法正确的是(　 　)A.动能不变,动量一定不变B.动量变化,动能一定变化C.动量的变化量为零,动能的变化量一定为零D.动能的变化量为零,动量的变化量一定为零
解析:动能不变,可能是速度的大小不变,但是方向可能变化,则物体的动量不一定不变,选项A错误;动量变化,动能不一定变化,选项B错误;动量的变化量为零,即动量不变,则动能一定不变,即动能的变化量一定为零,选项C正确;动能的变化量为零,即速度大小不变,但方向可能变化,则动量的变化量不一定为零,选项D错误。
【情境创设】　“动量”在橄榄球比赛中的作用在橄榄球比赛中,当运动员以相同的速率跑动时,质量大的运动员比质量小的运动员更有威力。同样,质量相同的运动员以不同的速率跑动时,速率大的运动员比速率小的运动员更有威力。动量这一物理概念在其中发挥了重要作用。对于橄榄球比赛,运动员的动量越大越好。
【素养训练】在激烈的橄榄球赛场上,一个较瘦弱的运动员携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运动员,自己却被碰倒在地,而对方却几乎不受影响。这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关,而且与质量有关。(1)若质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大?方向如何?当他以恒定的速率做曲线运动时,他的动量是否变化?
解析:(1)规定向东为正方向,由题意可知p1=mv1=300 kg·m/s,方向向东;曲线运动中速度方向时刻变化,故他的动量也发生变化。
答案:(1)300 kg·m/s　方向向东　变化
在激烈的橄榄球赛场上,一个较瘦弱的运动员携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运动员,自己却被碰倒在地,而对方却几乎不受影响。这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关,而且与质量有关。(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量是多大?动量变化量的方向如何?
解析:(2)p2=0,则Δp=p2-p1=-300 kg·m/s,负号表示动量变化量的方向向西。
答案:(2)300 kg·m/s　方向向西
1.如图所示,两个质量相等的小物体A、B分别从同一高度沿倾角不同的两光滑固定斜面上无初速度滑下。在两物体分别下滑到斜面底端时,下列说法中正确的是(　 　)A.两物体的动量相同B.两物体的速度相同C.两物体的动能相同D.两物体的动量变化量相同
2.一个质量为0.2 kg的钢球,以2 m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上,入射的角度是45°,碰撞后被斜着弹出,弹出的角度也是45°,速度大小仍为2 m/s。用作图法求出钢球动量变化的大小和方向。