2020-2021年高中物理 第一章 動(dòng)量守恒定律 1 動(dòng)量學(xué)案 新人教版選擇性必修第一冊(cè)

1、2020-2021年高中物理 第一章 動(dòng)量守恒定律 1 動(dòng)量學(xué)案 新人教版選擇性必修第一冊(cè)2020-2021年高中物理 第一章 動(dòng)量守恒定律 1 動(dòng)量學(xué)案 新人教版選擇性必修第一冊(cè)年級(jí)：姓名：- 10 -動(dòng)量目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解生產(chǎn)、生活中的碰撞現(xiàn)象。2經(jīng)歷猜想和尋求兩物體碰撞前后會(huì)有什么物理量不變的過(guò)程，領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)的基本思想。3理解動(dòng)量的概念，會(huì)計(jì)算動(dòng)量的變化?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋知識(shí)點(diǎn) 1尋求碰撞中的不變量1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。把兩個(gè)完全相同的小鋼球用兩根長(zhǎng)度相等的細(xì)線懸掛起來(lái)，b小球靜止，拉起a小球，放開(kāi)后它們相碰?？梢钥吹剑号鲎埠?，a球的速度大小不變地“傳給”

2、了b球。(2)將上面實(shí)驗(yàn)中的a球換成大小相同的c球，使c球質(zhì)量大于b球質(zhì)量，用手拉起c球至某一高度后放開(kāi)，撞擊靜止的b球。我們可以看到，碰撞后b球獲得較大的速度。(3)猜想：兩個(gè)物體碰撞前后動(dòng)能之和可能不變。兩個(gè)物體碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和可能是不變的。2實(shí)驗(yàn)：尋求碰撞中的不變量(1)實(shí)驗(yàn)器材有氣墊導(dǎo)軌、光電門(mén)、小車(chē)、數(shù)字計(jì)數(shù)器、天平等。(2)本實(shí)驗(yàn)所說(shuō)的“碰撞前”是指即將發(fā)生碰撞的那一時(shí)刻，“碰撞后”是指碰撞剛結(jié)束的那一時(shí)刻。(3)分析總結(jié)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，計(jì)算兩輛小車(chē)碰撞前后的動(dòng)能之和不相等，但是質(zhì)量與速度的乘積之和基本不變。知識(shí)點(diǎn) 2動(dòng)量1定義運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和它的速度的乘積叫作物體的動(dòng)量。

3、2表達(dá)式pmv。3單位千克米每秒，符號(hào)kgms1。4方向動(dòng)量是矢量，它的方向與速度的方向相同。5動(dòng)量的變化量(1)定義：若運(yùn)動(dòng)物體在某一過(guò)程的始、末動(dòng)量分別為p和p，則稱(chēng)ppp為物體在該過(guò)程中的動(dòng)量變化量。(2)方向：p是矢量，其方向與速度的改變量v的方向相同。思考辨析 判一判(1)在光滑水平面上，兩個(gè)鋼球?qū)π呐鲎睬昂?，其速度與質(zhì)量的乘積之和是不變的。()(2)動(dòng)量大的物體慣性一定大。()(3)物體的動(dòng)量相同，其動(dòng)能一定也相同。()(4)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，動(dòng)量的變化量p的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。()(5)物體的動(dòng)量發(fā)生改變，其動(dòng)能也一定發(fā)生改變。()選一選下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)法中，正確的是(

4、d)a物體的動(dòng)量改變了，其速度大小一定改變b物體的動(dòng)量改變了，其速度方向一定改變c物體運(yùn)動(dòng)速度的大小不變，其動(dòng)量一定不變d物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，其動(dòng)量改變解析：a、c錯(cuò)：動(dòng)量是矢量，動(dòng)量方向的改變也是動(dòng)量改變，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)，方向時(shí)刻改變，速度大小不變。b錯(cuò)：物體的動(dòng)量改變，可能是速度大小改變，也可能是速度方向改變。d對(duì)：物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，說(shuō)明速度改變，故其動(dòng)量mv一定改變，可能是方向改變，也可能是大小改變，還有可能是大小和方向同時(shí)改變。想一想如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v1逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的物塊以大小為v2的初速度沖上傳送帶，最后又滑回，已知v1v2，則物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

5、其動(dòng)量的變化量是多少？解析：由于v2v1，則物塊返回到p點(diǎn)的速度大小為v1，則動(dòng)量變化量pppmv1mv2m(v1v2)方向水平向左。課內(nèi)互動(dòng)探究探究 尋求碰撞中的不變量情境導(dǎo)入水上兩個(gè)電動(dòng)碰碰船正面相碰，假設(shè)兩船的速度大小相等，碰后質(zhì)量大的船和質(zhì)量小的船哪個(gè)容易反彈？提示：質(zhì)量小的船容易反彈，因?yàn)橘|(zhì)量小的船質(zhì)量與速度的乘積小。要點(diǎn)提煉1實(shí)驗(yàn)器材方案一：帶細(xì)線的擺球(兩個(gè))、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。方案二：光滑長(zhǎng)木板、光電計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)(兩個(gè))、天平、橡皮泥等。2實(shí)驗(yàn)步驟不論采用哪種方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程均可按實(shí)驗(yàn)方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測(cè)量相關(guān)物體的質(zhì)量；(2)安裝

6、實(shí)驗(yàn)裝置；(3)使物體發(fā)生碰撞；(4)測(cè)量或讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出物體的速度；(5)改變碰撞條件重復(fù)上述(3)、(4)步；(6)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理通過(guò)分析對(duì)比，找出碰撞中的不變量；(7)整理實(shí)驗(yàn)器材。 3數(shù)據(jù)處理(1)將以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得的數(shù)據(jù)填入下表中碰撞前碰撞后質(zhì)量m1m2m1m2速度v1v2v1v2根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，找出碰撞前和碰撞后相等的關(guān)系量。(2)結(jié)論在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前、后不變的量是物體的質(zhì)量m與速度v的乘積之和，即m1v1m2v2m1v1m2v2。典例剖析典例1 某同學(xué)運(yùn)用以下實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了一個(gè)碰撞實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找碰撞前后的不變量：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源(頻率為50 hz)、

7、紙帶、表面光滑的長(zhǎng)木板、帶撞針的小車(chē)a、帶橡皮泥的小車(chē)b、天平。該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：a用天平測(cè)出小車(chē)a的質(zhì)量為ma0.4 kg，小車(chē)b的質(zhì)量為mb0.2 kgb更換紙帶重復(fù)操作三次c小車(chē)a靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置，在車(chē)后固定紙帶，把小車(chē)b放在長(zhǎng)木板中間d把光滑長(zhǎng)木板平放在桌面上，在一端固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連接電源e接通電源，并給小車(chē)a一定的初速度va(1)請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)adceb。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶中，比較理想的一條如上圖所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)完成下表。碰撞前碰撞后a車(chē)b車(chē)ab整體質(zhì)量/kg速度/(ms1)mv/(kgms1)(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)猜想碰撞前后不變量的表達(dá)式為

8、mavambvb(mamb)v。思路引導(dǎo)：注意碰撞前后小車(chē)均做勻速運(yùn)動(dòng)，碰撞前后的速度可利用紙帶上點(diǎn)跡分布均勻的部分計(jì)算。解析：(1)按照先安裝，后實(shí)驗(yàn)，最后重復(fù)的順序，該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)步驟為adceb。(2)碰撞前后均為勻速直線運(yùn)動(dòng)，由紙帶上的點(diǎn)跡分布求出速度。碰后小車(chē)a、b合為一體，求出ab整體的共同速度。注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 hz，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，通過(guò)計(jì)算得下表。碰撞前碰撞后a車(chē)b車(chē)ab整體質(zhì)量/kg0.40.20.6速度/(ms1)3.002.0mv/(kgms1)1.201.2(3)由表中數(shù)值可看出mv一行中數(shù)值相同，可猜想碰撞前后不變量的表達(dá)式為mavambvb(

9、mamb)v。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(2020河南林州一中分校高二上學(xué)期調(diào)研)(多選)利用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量，則下列說(shuō)法正確的是(ab)a懸掛兩球的細(xì)繩長(zhǎng)度要適當(dāng)，且等長(zhǎng)b由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰撞前的速度c兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同d懸掛兩球的細(xì)繩的懸點(diǎn)可以在同一點(diǎn)解析：兩細(xì)繩等長(zhǎng)能保證兩球發(fā)生正碰，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，則懸掛兩球的細(xì)繩的懸點(diǎn)不能在同一點(diǎn)，a正確，d錯(cuò)誤；計(jì)算小球碰撞前速度時(shí)用到了機(jī)械能守恒定律，當(dāng)初速度為0時(shí)，能方便準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰撞前的速度，b正確；本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小球是否有彈性無(wú)要求，兩小球質(zhì)量不一定相同，c錯(cuò)誤。探究 對(duì)動(dòng)量的理解情境導(dǎo)入如圖所示，運(yùn)動(dòng)員揮拍

10、將質(zhì)量為m的網(wǎng)球擊出。如果網(wǎng)球被拍子擊打前、后瞬間速度的大小均為v，請(qǐng)思考：網(wǎng)球動(dòng)量的變化量是零嗎？提示：不是。動(dòng)量是矢量，其變化量為2mv。要點(diǎn)提煉1動(dòng)量的性質(zhì)(1)瞬時(shí)性求動(dòng)量時(shí)要明確是哪一物體在哪一狀態(tài)(時(shí)刻)的動(dòng)量，pmv中的速度v是瞬時(shí)速度。(2)矢量性動(dòng)量的方向與物體的瞬時(shí)速度的方向相同，有關(guān)動(dòng)量的運(yùn)算，如果物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)，則選定一個(gè)正方向后，動(dòng)量的矢量運(yùn)算就可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算了。(3)相對(duì)性指物體的動(dòng)量與參考系的選擇有關(guān)，選不同的參考系時(shí)，同一物體的動(dòng)量可能不同，通常在不說(shuō)明參考系的情況下，物體的動(dòng)量是指物體相對(duì)地面的動(dòng)量。2動(dòng)量與速度的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別：速度描述物體運(yùn)

11、動(dòng)的快慢和方向；動(dòng)量在描述物體運(yùn)動(dòng)方面更進(jìn)一步，更能體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的作用效果。(2)聯(lián)系：動(dòng)量和速度都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，都是矢量，動(dòng)量的方向與速度方向相同，pmv。特別提醒動(dòng)量是矢量，比較兩個(gè)物體的動(dòng)量時(shí)，不能僅比較大小，也應(yīng)比較方向，只有大小相等、方向相同的兩個(gè)動(dòng)量才相等。典例剖析典例2 2020年亞洲杯足球賽在阿聯(lián)酋境內(nèi)4座城市中舉行，比賽中，一足球運(yùn)動(dòng)員踢一個(gè)質(zhì)量為0.4 kg的足球。(1)若開(kāi)始時(shí)足球的速度是4 m/s，方向向右，踢球后，球的速度為10 m/s，方向仍向右(如圖甲)，則足球的初動(dòng)量p1.6 kgm/s，方向向右；足球的末動(dòng)量p4 kgm/s，方向向右；在這一過(guò)程

12、中足球動(dòng)量的改變量p2.4 kgm/s，方向向右。(2)若足球以10 m/s的速度撞向球門(mén)門(mén)柱，然后以3 m/s速度反向彈回(如圖乙)，則這一過(guò)程中足球的動(dòng)量改變量是5.2 kgm/s，方向向左；動(dòng)能改變量是18.2 j。思路引導(dǎo)：(1)切記動(dòng)量是矢量，其方向與速度方向相同。(2)動(dòng)量的變化量ppp是矢量式，當(dāng)p、p在同一直線上時(shí)，可規(guī)定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。解析：(1)取向右為正方向，初、末動(dòng)量分別為pmv0.44 kgm/s1.6 kgm/s，方向向右pmv0.410 kgm/s4 kgm/s，方向向右動(dòng)量的改變量為ppp2.4 kgm/s，方向向右。(2)取向右為正方向，初、

13、末動(dòng)量分別為p1mv0.410 kgm/s4 kgm/s，方向向右p2mv0.4(3) kgm/s1.2 kgm/s，方向向左，動(dòng)量的改變量為pp2p15.2 kgm/s，負(fù)號(hào)表示方向向左。ekmv2mv218.2 j。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(2020吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二下學(xué)期期中)物體的動(dòng)量變化量的大小為6 kgm/s，這說(shuō)明(d)a物體的動(dòng)量在減小b物體的動(dòng)量在增大c物體的動(dòng)量大小一定變化d物體的動(dòng)量大小可能不變解析：物體的動(dòng)量變化量的大小為6 kgm/s，動(dòng)量是矢量，動(dòng)量變化的方向與初動(dòng)量可能同向、可能反向、也可能不在同一條直線上，故物體的動(dòng)量的大小可能增加、可能減小，也可能不變，故d正確，a、b、c錯(cuò)誤。故選d。核心素養(yǎng)提升動(dòng)量和動(dòng)能的比較動(dòng)量動(dòng)能物理意義描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量定義式pmvekmv2標(biāo)矢性矢量標(biāo)量變化決定因素物體所受沖量外力所做的功換算關(guān)系p，ek案例 (多選)(2020長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三期末)關(guān)于速度、動(dòng)量和動(dòng)能，下列說(shuō)法正確的是