高中物理(新教材)选修1课件3：1 1 1 2 动量 动量定理 人教版

1动量2动量定理第一章动量守恒定律1.通过实验寻求碰撞中的不变量.2.理解动量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量.3.理解冲量的概念，知道冲量是矢量；理解动量定理及其表达式.4.能够利用动量定理解释有关物理现象并进行有关计算.学习目标碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。微观粒子之间更是由于相互碰撞而改变能量，甚至使得一种粒子转化为其它粒子。碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？思考：碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？可能存在什么样的数学关系式同学思考后利用实物进行演示。两物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动且方向与假定正方向同向为正，反向为负。与物体运动有关的物理量有哪些呢？碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？

实验的基本思路1.一维碰撞2.思考与猜想质量与速度我们的猜想猜想1：猜想2：猜想3：……ABAB橡皮泥θβ保证两绳等长1.单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得速度为：2.不同碰撞情况的实现：用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失利用等长悬线悬挂等大的小球气垫导轨碰撞滑块光电门Δx利用气垫导轨（1）质量的测量：用天平测量．（2）速度的测量：,式中Δx为滑块的长度，

Δt为计时器测出的滑块经过光电门的时间．气垫导轨碰撞滑块光电门Δx利用气垫导轨（1）质量的测量：用天平测量．（2）速度的测量：,式中Δx为滑块的长度，

Δt为计时器测出的滑块经过光电门的时间．（3）不同碰撞情况的实现：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，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量．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＝170g，右侧滑块质量m2＝110g，挡光片宽度为3.00cm，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。课堂练习开始时两滑块静止，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=0.32s，Δt2＝0.21s。取向左方向为正，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________________________________________________________________。0.094-0.14302.5×10－4在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积“mv”的矢量和在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到“mv”这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。1.动量的定义是什么？2.动量在国际单位制中的单位是什么？3.动量是状态量还是过程量？答：质量与速度的乘积，即p=mv答：是状态量答：kg·m/s动量在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积“mv”的矢量和在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到“mv”这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。1.动量的定义是什么？2.动量在国际单位制中的单位是什么？3.动量是状态量还是过程量？答：质量与速度的乘积，即p=mv答：是状态量答：kg·m/s动量4.动量是矢量还是标量？5.动量改变量∆p=p′−p是矢量还是标量？答：是矢量，方向就是v

的方向。答：是矢量。最早提出动量概念的是法国科学家笛卡儿，十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量和速率的乘积为动量。笛卡尔认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。（法）勒内·笛卡尔荷兰数学家、物理学家惠更斯在研究碰撞问题时发现：按照笛卡儿的定义，两个物体运动的总量在碰撞前后不一定守恒。结论：“每个物体所具有的‘动量’在碰撞时可以增大或减少，但是它们的量值在同一的方向的总和却保持不变，如果减去反方向运动的话”。（荷）克里斯蒂安·惠更斯牛顿把笛卡儿的定义作了重要的修改，即不用质量和速率的乘积，而用质量和速度的乘积，这样就找到了量度运动的合适的物理量。牛顿把它叫做“运动量”，就是现在说的动量。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。你已经站在牛顿的肩膀上了吗？（英）艾萨克·牛顿练习：一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？取水平向右为正方向，设碰撞前后钢球的动量分别为p、p′，则：碰撞前后钢球的动量变化为

地板海绵实验探究细绳橡皮筋Fvv′tt′理论探究假设一个质量为m的物体在恒定的合外力F作用下，做匀变速直线运动，在t时刻的速度为

v，在t′时刻的速度为v′，试探究合外力F的表达式。由牛顿第二定律可知由于故又加速度为所以物体动量的变化率等于物体所受合外力（牛顿第二定律的另一种形式）Fvv′tt′由变形得末动量初动量合外力与作用时间乘积冲量动量变化1、定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I。2、定义式：3、单位：牛顿·秒（N·s）

4、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应。5、冲量是矢量。冲量1.内容：物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量。2.表达式：②矢量性：方向相同3.理解：③适用性：恒力、变力；直线运动、曲线运动；单个物体、系统；宏观、微观.①因果关系：冲量是动量变化的原因动量定理④Δp一定时，Δt越小F就越大，Δt越大F就越小。F一定时，Δt越小Δp就越小，Δt越大Δp就越大。Δt一定时，Δp越小F就越小，Δt越大Δp就越大。从动量定理的推理过程可以看出，动量定理从牛顿第二定律推导而来。既然已经建立了牛顿第二定律，为何还建立动量定理？是否多此一举？物理学发展史上，动量定理的建立先于牛顿第二定律。牛顿第二定律的适用范围是宏观低速的物体，而动量定理较之而言适用范围更广。

对于碰撞打击类问题，物体相互作用时间很短(例如两钢球相碰撞作用时间约10-4s)，作用力(称为冲力)是变力，变化很快，数值很大，这种冲力极难测量。运用动量定理解题步骤：（1）确定研究对象；（2）明确研究过程，对研究对象进行受力分析；（3）选定正方向；（4）找出物体的初末状态并确定相应的动量；（5）根据动量定理列方程求解；例1.一重锤从高度h=1.5m处自静止下落，锤与被加工的工件碰撞后速度为零。若打击时间Δt为10-1s、10-2s、10-3s和10-4s，计算这几种情形下的平均冲力(g取10m/s2)h解：选择重锤由静止开始下落到与工件碰撞后速度为0这一运动过程，初速度为0，末速度为0.规定竖直向下为正方向。根据动量定理，0-0=(mg+F)Δt解得

F=-mg负号说明平均冲力方向竖直向上，大小为mg。方法1.规定竖直向下为正方向，重锤与工件碰撞前瞬间速度为v，碰撞后速度为0，重锤质量为m，工件对重锤的平均冲力大小为F.

v2=2gh①根据动量定理：(-F+mg)Δt=0-mv②由①②解得:

h方法2.设物体从下落到与工件碰撞前时间为t，解得从开始下落到碰撞结束，由动量定理0-0=mg(t+Δt)–FΔt②由①②解得①h计算结果表明，打击作用时间越短，平均冲力与重力之比就越大。若作用持续时间只有10-4s，平均冲力比重力大5500多倍。相比之下，重力可以忽略。因此，在许多打击或碰撞问题中，只要持续作用时间足够短，可以略去重力等恒力作用。Δt/s10-110-210-310-4F6.5mg56mg5.5×102mg5.5×103mg代入数据得：1.区别：动量是矢量，动能是标量，质量相同的两物体，动量相同时动能一定相同，但动能相同时，动量不一定相同.2.联系：动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，大小关系为：动量与动能的区别与联系备用工具&资料计算结果表明，打击作用时间越短，平均冲力与重力之比就越大。若作用持续时间只有10-4s，平均冲力比重力大5500多倍。相比之下，重力可以忽略。因此，在许多打击或碰撞问题中，只要持续作用时间足够短，可以略去重力等恒力作用。Δt/s10-110-210-310-4F6.5mg56mg5.5×102mg5.5×103mg代入数据得：方法1.规定竖直向下为正方向，重锤与工件碰撞前瞬间速度为v，碰撞后速度为0，重锤质量为m，工件对重锤的平均冲力大小为F.

v2=2gh①根据动量定理：(-F+mg)Δt=0-mv②由①②解得:

h碰撞是自然界中常见的现象。两节火