高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 动量示范课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 动量示范课ppt课件，共47页。PPT课件主要包含了数字计时器，刚结束，不一定相等，知识点二动量，质量和速度的乘积，千克米每秒，kg·ms，mEk，探究二动量，课堂评价等内容，欢迎下载使用。

知识点一 　寻求碰撞中的不变量
答案:台球间的碰撞、乒乓球与球拍间的碰撞、汽车间的碰撞等.
1.生活中常见的碰撞现象有哪些?
答案:不是所有的碰撞都有类似的规律,当A、B两球的质量不等时,两球的碰撞不符合此规律.
3.（1）阅读教材“碰撞实验”及相关内容,下图所示实验中两小车碰撞前后的速度是利用 测量得到的.
(2)本实验所说的“碰撞前”是指即将发生碰撞的那一 ,“碰撞后”是指碰撞 的那一时刻.(3)从实验数据可以看出,两辆小车碰撞前后的动能和 ,但是质量与速度的乘积之和基本 .
1.动量.(1)概念:物理学中把 定义为物体的动量,用字母p表示.(2)表达式:p= .(3)单位:动量的国际单位制单位是 ,符号是 .(4)动量是矢量,动量的方向与 的方向相同.
答案:变化.动量是矢量,方向与速度方向相同,物体做匀速圆周运动时,速度大小不变,方向时刻变化,其动量发生变化.
2.物体的动能和它的动量的大小之间的关系是p= .
3.请说明物体做匀速圆周运动时,其动量是否变化,并解释原因.
1.质量大的物体的动量一定大.( )2.动量相同的物体,运动方向一定相同.( )3.质量和速率都相同的物体的动量一定相同.( )4.一个物体的动量改变,它的动能一定改变.( )5.动量变化量为正,说明它的方向与初始时的动量方向相同.( )
探究一　寻求碰撞中的不变量
1.在一维碰撞的前提下,设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前它们的速度分别为v1、v2,碰撞后它们的速度分别为v1'、v2',规定某一速度方向为正.通过碰撞前后物体的速度和物体的质量的关系,我们可以猜测哪些物理量碰撞前后是不变的.
2.在寻求碰撞中的不变量探究实验中,常见的方案设计有以下几种.方案(1):利用气垫导轨完成一维碰撞实验.方案(2):利用等长悬线悬挂等大的小球完成一维碰撞实验.方案(3):利用两小车在光滑桌面上完成一维碰撞实验.方案(4):利用等大的小球碰撞后做平抛运动完成一维碰撞实验.以上四种方案有哪些相同点和不同点?
3.如图所示,利用两滑块在气垫导轨上发生一维碰撞来探究碰撞中的不变量.请设计具体实验步骤,并归纳实验结论.
答案:实验步骤:(1)用天平分别测量两滑块的质量m1、m2.(2)调整导轨使之处于水平状态,并使数字计时器正常工作.
(5)将实验中测得的物理量填入下面的表格.
根据表中数据,看什么量在误差允许的范围内不变.
实验结论:此实验中两滑块碰撞前后动能之和并不相等,但是质量和速度的乘积之和基本不变.
1.实验注意事项.(1)前提条件:两物体发生碰撞时,应保证“水平”和“正碰”.(2)方案提醒:①若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平.②若利用小球进行实验,两小球静止时球心应在同一水平线上,且两小球刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直平面内.
③若利用长木板进行实验,可在长木板的一端下面垫一小木片用以平衡摩擦力.2.实验误差分析.(1)系统误差:主要来源于装置本身.①碰撞是不是一维碰撞;②实验中是否合理控制实验条件,如气垫导轨是否水平,两球是否大小相等,长木板实验是否平衡摩擦力等.(2)偶然误差:主要来源于对质量m和速度v的测量.
【典例1】某同学设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量,运用了以下实验器材:电磁打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平.该同学设计的实验步骤如下:A.用天平测出小车A的质量为mA=0.4 kg,小车B的质量为mB=0.2 kgB.更换纸带重复操作三次C.小车A靠近打点计时器放置,在车后固定纸带,把小车B放在长木板中间
D.把长木板平放在桌面上,在一端固定打点计时器,连接电源E.接通电源,并给小车A一定的初速度vA(1)请将以上实验步骤按操作的先后顺序排列出来：　 　. (2)打点计时器打下的纸带中,比较理想的一条如图所示,根据这些数据完成表格.
(3)根据以上数据判断碰撞前后的不变量可能为　　 　. 
解析:(1)按照先安装后实验,最后重复操作的顺序,正确的实验步骤顺序为ADCEB.(2)碰撞前后的运动均为匀速直线运动,由纸带上的点迹分布求出速度大小.碰后小车A、B合为一体,求出A、B整体的共同速度大小.注意打点计时器的频率为 50 Hz,打点时间间隔为0.02 s,通过计算得到下表.
(3)由表中数据可看出mv一行中碰撞前后mv之和相同,可判断碰撞前后的不变量可能是两物体的mv之和.
答案:(1)ADCEB　(2)见解析.　(3)两物体的mv之和
【典例2】用如图所示装置探究碰撞中的不变量,气垫导轨水平放置,挡光板宽度为9.0 mm,两滑块被弹簧弹开后,左侧滑块通过左侧光电计时器时,记录时间为 0.040 s,右侧滑块通过右侧光电计时器时,记录时间为0.060 s,左侧滑块质量为100 g,左侧滑块m1v1大小为　　　　g·m/s,右侧滑块质量为149 g,右侧滑块的m2v2大小为　　　　g·m/s;在误差允许的范围内,两滑块质量与速度乘积的矢量和　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)0. 
答案:22.5　22.35　等于
【典例3】如图所示,斜槽末端水平,质量为m1的小球A从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的P点.今在槽口末端放一与球A半径相同的质量为m2的球B,仍让球A从斜槽同一高度滚下,并与球B正碰后落地,球A和B的落地点分别是M、N.已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点.
(1)两小球质量的关系应满足　　　　. A.m1=m2B.m1>m2C.m1(3)实验中必须测量的是　　　　. A.两小球的质量m1和m2B.两小球的半径r1和r2C.桌面离地的高度hD.小球A起始高度E.从两球相碰到两球落地的时间F.小球A单独飞出的水平距离G.两小球A和B相碰后各自飞出的水平距离
(4)若两小球质量之比m1∶m2=3∶2,两球落点情况如下图所示,则碰撞前后有　　　　. 
解析:(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽,要求入射球的质量大于被碰球的质量,即m1>m2,选B.(2)为保证两球从同一高度做平抛运动,实验中要求斜槽轨道末端的切线水平.为保证实验有较好的可重复性以减小误差,实验中要求入射球每次从同一高度滚下,不需要斜槽轨道必须光滑.选项A、C、D符合题意.(3)本实验必须测量的是两小球质量m1和m2,入射球A单独飞出的水平距离和两小球相碰后各自飞出的水平距离.因为小球脱离轨道后做的是相同高度的平抛运动,所以两球碰后落地时间相等,两
小球水平分运动的时间也相等,可以利用水平距离代替速度,所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间.故选A、F、G.
答案:(1)B　(2)ACD　(3)AFG　(4)C
1668年,惠更斯发表了一篇论文,总结了他对碰撞问题的实验和理论研究.他认为:“在两个物体发生碰撞时,每个物体所具有的‘动量’在碰撞时可以增多或减少,但是两个物体的动量在同一个方向的总和却保持不变,如果减去反方向运动的话.”阅读教材中“动量”部分的内容,回答问题.1.什么是动量?惠更斯说的“如果减去反方向运动的话”是什么意思?
答案:物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量.“如果减去反方向运动的话”的意思是反方向的运动应该取负值,即指出了动量的方向性.
2.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.
答案:动量不相同,碰撞前后小球的动量大小相等,方向相反.小球碰撞挡板前后的动能相同.
(1)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?
(2)小球碰撞挡板过程中动量变化量大小是多少?
答案:末动量与初动量的方向相反,二者之差为动量的变化量,所以动量变化量大小为2mv.
1.对动量的认识.(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,动量的大小用p=mv表示.(2)矢量性:动量的方向与物体的速度的方向相同.(3)相对性:因为物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系的选取有关.2.动量的变化量.动量的变化量是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则.当p1、p2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.动量和动能的区别与联系
【典例4】羽毛球是速度较大的球类运动之一.假设质量为 5 g 的羽毛球飞来时的速度为90 km/h,运动员将球以342 km/h的速度反向击回.试求:(1)击球过程中羽毛球的动量变化量;(2)击球过程中羽毛球的动能变化量.
答案: (1)0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞回的方向相同 (2)21 J
【变式】将质量为0.10 kg的小球从离地面20 m高处竖直向上抛出,抛出时的初速度为15 m/s,g取10 m/s2,不计空气阻力.(1)求小球落地时的动量;(2)求小球从抛出至落地过程中动量的变化量.
(2)以竖直向下为正方向,小球从抛出至落地过程动量的变化量Δp=mv-mv0=0.10×25 kg·m/s-0.10×(-15) kg·m/s=4.0 kg·m/s,方向竖直向下.
答案:(1)2.5 kg·m/s,方向竖直向下(2)4.0 kg·m/s,方向竖直向下
比较动量与动能时需注意三个关键点(1)动量p=mv,大小由m和v共同决定,动量p和动量的变化量Δp均为矢量,计算时要注意其方向.(2)动能是标量,动能的变化量等于末动能与初动能之差.(3)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.
1.(多选)若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验,下列操作正确的是( )A.相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了改变两车的质量B.相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后粘在一起C.先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车D.先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源
解析:相互作用的两车上,一个装上撞针,一个装上橡皮泥,是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动,这种情况能得到能量损失最大的碰撞,选项A错误,选项B正确.应当先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车,若小车释放以后再接通电源,纸带上能打上点的距离较短,不容易得到实验数据,选项C正确,选项D错误.
2.(2021·广东江门)下列说法中正确的是 (　　)A.物体的质量大,动量一定大B.物体的速度大 ,动量一定大C.动量变化的物体,动能一定变化D.物体的运动状态改变,动量一定改变
解析:由p=mv可知,动量是由质量和速度共同决定的,物体的质量大,动量不一定大,物体的速度大 ,动量也不一定大,选项A、B错误;动量变化的物体,动能不一定变化,如做匀速圆周运动的物体,选项C错误;若物体的运动状态改变,则速度一定改变,动量也一定改变,选项D正确.
3.质量为0.5 kg的物体,运动速度为3 m/s,它在一个变力作用下速度变为7 m/s,方向和原来方向相反,则这段时间内动量的变化量为( )A.5 kg·m/s,方向与原运动方向相反B.5 kg·m/s,方向与原运动方向相同C.2 kg·m/s,方向与原运动方向相反D.2 kg·m/s,方向与原运动方向相同
解析:以原来的运动方向为正方向,由Δp=mv'-mv得Δp=[0.5×(-7)-0.5×3]kg·m/s=-5 kg·m/s,负号表示Δp的方向与原运动方向相反.
情境　某高超音速导弹在6×104 m高空进入高超音速滑翔状态,可以进行蛇形的、几乎无法预测的机动,使目前几乎所有的拦截导弹都变成“废铁”.该导弹个头很小,在大气层及其边缘飞行,其火箭助推器也不太大,但其射程能达到2 500 km.假设该导弹以20倍音速飞行,弹头质量为 1.2 t.已知声音在空气中的传播速度约为340 m/s.问题　(1)该导弹做蛇形机动时,动量是否发生变化?(2)该导弹弹头以20倍音速飞行时动量的大小是多少?
解析:(1)该导弹做蛇形机动时,做曲线运动,其速度方向时刻改变,所以其动量p=mv也时刻改变.(2)p=mv=1.2×103×340×20 kg·m/s=8.16×106 kg·m/s.
答案:(1)动量时刻改变. (2)8.16×106 kg·m/s