1、动量守恒定律第1节 动量CONTENTS0101碰 撞 中 的 不 变 量0202动 量 的 定 义0303动 量 与 动 能0404课 后 习 题目录01碰撞中的不变量物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变，其中包括在多变的世界里找出某些不变量。量。动量守恒定律生活中的碰撞现象生活中的碰撞现象这些不同的碰撞现象中是否隐藏着相同的物理规律？ 从实验的现象似乎可以得出：碰撞前后，两球速度之和是不变的。那么所有的碰撞都有这样的规律吗？ 使用天平测量出两小车的质量，并利用光电门传感器测量出两小车的碰撞前、后的速度，将实验数据记
2、录如下。实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量 两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。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，v是碰撞后两辆小车的共同速度。 使用天平测量出两小车的质量，并利用光电门传感器测量出两小车的碰撞前、后的速度，将实验数据记录如下。实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量项目碰撞前碰撞后质量m1 = ?m2 = ?m1 = ?m2 = ?速度v1 = ?v2 = ?v1 = ?v2 = ?mvm1
3、v1 + m2v2 = ?m1v1 + m2v2 = ?mv2m1v12 + m2v22 = ?m1v12 + m2v22 = ?v/mv1/m1 + v2/m2v1/m1 + v2/m2 使用天平测量出两小车的质量，并利用光电门传感器测量出两小车的碰撞前、后的速度，将实验数据记录如下。实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量【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。参考案例02动量的定义动量守恒定律动量是一个新的矢量，具有矢量性、瞬动量是一个新的矢量，具有矢量性、瞬时性和方向性，遵循平行四边形定则。时性和方向性，遵循
4、平行四边形定则。在物理学中，把物体的质量 m 和速度 v的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为 在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒( kgm/s)是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。1. 定义：p = mv2. 单位：3. 对动量的理解(2) 瞬时性:(1) 矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。(3) 相对性:与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。速度v为物体的对地速度。v1m1m2v2动动 量量p p = = mvmv 一个质量是一个质量是 0.1 kg 0.1 kg 的钢球，以的钢球，以 6 m/s 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，的速度
5、水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以沿着同一直线以 6 m/s 6 m/s 的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？vv例题1总结：动量变化量是矢量，求得的负值表示其方向与所设正方向相反，在选定坐标轴的方向之后，动量的运算就可以简化成代数运算。03动量与动能动量守恒定律注意运算的区别、矢量性与标注意运算的区别、矢量性与标量性，能够运用公式进行转量性，能够运用公式进行转换。换。【思考】正在玩旋转秋千的游客，他的每一时刻的动量相同吗？每一时刻的动能相同吗？ 游客做匀速圆周运动，速度的方向时刻改变，所以动量时刻变化；速度的大小
6、不变，所以动能不变物理情境物理情境vmmvp p = = mvmv动量与动能动量与动能物体做以下几种运动时动量和动能是否变化？思考思考 匀速直线线运动动动量不变动能不变 自由落体运动动量变化动能变化 平抛运动动量变化动能变化 匀速圆周运动动量变化动能不变 若某个物体的动量发生了变化,则物体运动的 () A. 速度大小一定改变 B. 动能一定改变了 C. 加速度一定不为零 D. 合外力可能为零例题2【解析】动量是矢量,动量发生变化,对于同一物体,质量不变,一定是速度发生变化（可能只是方向变化）；因此物体的加速度不为零，由牛顿第二定律可知合外力一定不为零；Ek=p2/2m，若动量方向改变而大小不变
7、，则动能可能不变（如匀速圆周运动）。C04典型例题动量守恒定律对课后习题进行详细分析，并对课后习题进行详细分析，并在此基础之上进行思考和总在此基础之上进行思考和总结。结。1. 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。 (1) 质量为 2 kg 的物体，速度由 3 m/s 增大为 6 m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？课后习题课后习题【解析】(1) 速度为3m/s时，动量为p1=6kgm/s，动能为Ek1=9J；速度为6m/s时，动量为p2=12kgm/s，动能为Ek2=36J；由此可知，动量增大为原来的2倍，动能增大为原来的4倍。总结：第(1)问主要是对动量和动能公式的考查，代入数
8、据计算即可。1. 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。 (2) 质量为 2 kg 的物体，速度由向东的3 m/s 变为向西的 3 m/s，它的动量和动能是否发生变化？如果发生变化，变化量各是多少？课后习题课后习题【解析】(2) 取向东为正方向，则有： 速度为向东的3m/s时，动量为p1=6kgm/s，动能为Ek1=9J； 速度为向西的3m/s时，动量为p2=-6kgm/s，动能为Ek2=9J； 由此可知，动量变化量为-12kgm/s，方向向西；动能不变。总结：第(2)问主要考查动量的矢量性和动能的标量性，将二者进行对比。1. 解答以下三个问题，总结动量与动能概念的不同。 (3) A 物
9、体质量是 2 kg，速度是 3 m/s，方向向东；B 物体质量是 3 kg，速度是 4 m/s，方向向西。它们动量的矢量和是多少？它们的动能之和是多少？课后习题课后习题【解析】(3) 取向东为正，则有： A物体的动量为pA=6kgm/s，B物体的动量为pB=-12kgm/s， 总动量为p总-6kgm/s，方向向西； A物体的动能为EkA=9J，B物体的动能为EkB=24J，总动能为E总=33J，总结：第(3)问主要考查矢量和标量的运算法则，尤其要注意方向的问题。2. 一个质量为 2 kg 的物体在合力 F 的作用下从静止开始沿直线运动。F 随时间 t 变化的图像如图所示。 (1) t 2 s
10、时物体的动量大小是多少？ (2) t 3 s 时物体的动量大小是多少？课后习题课后习题【解析】(1)02s内：物体做匀加速直线运动，加速度为a1= 1m/s2，第2s末速度为v=2m/s。动量为p=mv=4kgm/s； (2)24s内：物体做初速度v=2m/s，加速度a2= -0.5m/s2的匀减速直线运动，第3s末速度为v3=1.5m/s。动量为p=mv3=3kgm/s；2. 一个质量为 2 kg 的物体在合力 F 的作用下从静止开始沿直线运动。F 随时间 t 变化的图像如图所示。 (1) t 2 s 时物体的动量大小是多少？ (2) t 3 s 时物体的动量大小是多少？课后习题课后习题总结：本题将动量与F-t图像结合起来，要求学生将动力学观点与动量观点结合起来解决问题。学完第2节动量定理之后我们将有更简单的方法。u 思维导图再见
