1.动 量
学习目标:1.[物理观念]通过学习动量和动量变化量的概念及其矢量性,会计算一维情况下的动量变化量. 2.[科学探究]通过实验用不同的方法探究碰撞中的不变量. 3.[科学思维]通过实例掌握在同一直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法. 4.[科学探究]通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式.
☆ 阅读本节教材,回答第2页“问题”并梳理知识点.教材第2页“问题”提示:实验现象表明,对于发生碰撞的两个物体来说,在碰撞前、后必定有一物理量是保持不变的.
一、寻求碰撞中的不变量
【案例1】 质量不同小球的碰撞
如图所示,使C球质量大于B球质量,用手拉起C球至某一高度后放开,撞击静止的B球.仔细观察后会发现:质量大、速度较小的C球,使质量小的B球获得较大的速度.
质量不同小球的碰撞
实验现象猜想:(1)两个物体碰撞前后可能动能之和不变,所以质量小的速度大;(2)两个物体碰撞前后可能速度与质量乘积之和不变.
【案例2】 利用气垫导轨探究一维碰撞中的不变量
实验装置如图所示.
为了研究水平方向的一维碰撞,气垫导轨必须调水平.
(1)质量的测量:用天平测量滑块的质量.
(2)速度的测量:利用公式v=,式中Δx为滑块上挡光片的宽度,Δt为数字计时器显示的挡光片经过光电门的时间.
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.
二、动量
1.动量
(1)定义:物体质量与其速度的乘积叫动量,即p=mv.
(2)单位:国际单位制单位是千克米每秒,符号是kg·m/s.
(3)动量是矢量,其方向跟速度的方向相同.
2.动量的变化量
(1)动量的变化量公式:Δp=p2-p1=mv2-mv1=mΔv.
(2)矢量性:其方向与Δv的方向相同.
(3)如果物体在一条直线上运动,分析计算Δp以及判断Δp的方向时,可选定一个正方向,将矢量运算转化为代数运算.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)“寻求碰撞中的不变量”实验中的不变量是系统中物体各自的质量与速度的乘积之和. (√)
(2)动量的方向与物体的速度方向相同. (√)
(3)物体的质量越大,动量一定越大. (×)
(4)物体的动量相同,其动能一定也相同. (×)
2.(多选)在做探究碰撞中的不变量实验时,实验条件是( )
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线是水平的
C.入射球每一次都要从同一高度由静止滚下
D.碰撞的瞬间,入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行
BCD [探究碰撞中的不变量实验,要求入射小球每次到槽口时,具有相同的速度,所以应从槽上同一位置滚下,但斜槽不需要光滑,选项A错误,选项C正确;由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动,且抛物线在同一平面,选项B、D正确.]
3.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
B.物体的动能若不变,则动量一定不变
C.动量变化量的方向一定和动量的方向相同
D.动量越大的物体,其惯性也越大
A [动量和速度都是矢量,由物体的动量p=mv可知运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向,故A正确;物体的动能若不变,则物体的速度大小不变,但速度方向可能改变,因此动量可以改变,故B错误;动量变化量的方向与动量的方向不一定相同,故C错误;质量是惯性大小的唯一量度,而物体的动量p=mv,动量大小取决于质量与速度大小的乘积,因此动量大的物体惯性不一定大,故D错误.]