2020-2021年高中物理 第一章 動量守恒定律 1 動量學案 新人教版選擇性必修第一冊

1、2020-2021年高中物理 第一章 動量守恒定律 1 動量學案 新人教版選擇性必修第一冊2020-2021年高中物理 第一章 動量守恒定律 1 動量學案 新人教版選擇性必修第一冊年級：姓名：- 10 -動量目標體系構建【學習目標】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有什么物理量不變的過程，領會實驗的基本思想。3理解動量的概念，會計算動量的變化。【思維脈絡】課前預習反饋知識點 1尋求碰撞中的不變量1實驗現(xiàn)象(1)實驗裝置如下圖所示。把兩個完全相同的小鋼球用兩根長度相等的細線懸掛起來，b小球靜止，拉起a小球，放開后它們相碰?？梢钥吹剑号鲎埠螅琣球的速度大小不變地“傳給”

2、了b球。(2)將上面實驗中的a球換成大小相同的c球，使c球質量大于b球質量，用手拉起c球至某一高度后放開，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：兩個物體碰撞前后動能之和可能不變。兩個物體碰撞前后速度與質量的乘積之和可能是不變的。2實驗：尋求碰撞中的不變量(1)實驗器材有氣墊導軌、光電門、小車、數(shù)字計數(shù)器、天平等。(2)本實驗所說的“碰撞前”是指即將發(fā)生碰撞的那一時刻，“碰撞后”是指碰撞剛結束的那一時刻。(3)分析總結實驗的數(shù)據(jù)，計算兩輛小車碰撞前后的動能之和不相等，但是質量與速度的乘積之和基本不變。知識點 2動量1定義運動物體的質量和它的速度的乘積叫作物體的動量。

3、2表達式pmv。3單位千克米每秒，符號kgms1。4方向動量是矢量，它的方向與速度的方向相同。5動量的變化量(1)定義：若運動物體在某一過程的始、末動量分別為p和p，則稱ppp為物體在該過程中的動量變化量。(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，兩個鋼球對心碰撞前后，其速度與質量的乘積之和是不變的。()(2)動量大的物體慣性一定大。()(3)物體的動量相同，其動能一定也相同。()(4)做直線運動的物體速度增大時，動量的變化量p的方向與運動方向相同。()(5)物體的動量發(fā)生改變，其動能也一定發(fā)生改變。()選一選下列關于動量的說法中，正確的是(

4、d)a物體的動量改變了，其速度大小一定改變b物體的動量改變了，其速度方向一定改變c物體運動速度的大小不變，其動量一定不變d物體的運動狀態(tài)改變，其動量改變解析：a、c錯：動量是矢量，動量方向的改變也是動量改變，如勻速圓周運動，方向時刻改變，速度大小不變。b錯：物體的動量改變，可能是速度大小改變，也可能是速度方向改變。d對：物體的運動狀態(tài)改變，說明速度改變，故其動量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改變。想一想如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定的速率v1逆時針運動，一質量為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動過程中

5、其動量的變化量是多少？解析：由于v2v1，則物塊返回到p點的速度大小為v1，則動量變化量pppmv1mv2m(v1v2)方向水平向左。課內互動探究探究 尋求碰撞中的不變量情境導入水上兩個電動碰碰船正面相碰，假設兩船的速度大小相等，碰后質量大的船和質量小的船哪個容易反彈？提示：質量小的船容易反彈，因為質量小的船質量與速度的乘積小。要點提煉1實驗器材方案一：帶細線的擺球(兩個)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。方案二：光滑長木板、光電計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、橡皮泥等。2實驗步驟不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測量相關物體的質量；(2)安裝

6、實驗裝置；(3)使物體發(fā)生碰撞；(4)測量或讀出有關數(shù)據(jù)，計算出物體的速度；(5)改變碰撞條件重復上述(3)、(4)步；(6)進行數(shù)據(jù)處理通過分析對比，找出碰撞中的不變量；(7)整理實驗器材。 3數(shù)據(jù)處理(1)將以上兩個實驗過程中測得的數(shù)據(jù)填入下表中碰撞前碰撞后質量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系量。(2)結論在實驗誤差允許的范圍內，碰撞前、后不變的量是物體的質量m與速度v的乘積之和，即m1v1m2v2m1v1m2v2。典例剖析典例1 某同學運用以下實驗器材，設計了一個碰撞實驗來尋找碰撞前后的不變量：打點計時器、低壓交流電源(頻率為50 hz)、

7、紙帶、表面光滑的長木板、帶撞針的小車a、帶橡皮泥的小車b、天平。該同學設計的實驗步驟如下：a用天平測出小車a的質量為ma0.4 kg，小車b的質量為mb0.2 kgb更換紙帶重復操作三次c小車a靠近打點計時器放置，在車后固定紙帶，把小車b放在長木板中間d把光滑長木板平放在桌面上，在一端固定打點計時器，連接電源e接通電源，并給小車a一定的初速度va(1)請將以上步驟按操作的先后順序排列出來adceb。(2)打點計時器打下的紙帶中，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b車ab整體質量/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式為

8、mavambvb(mamb)v。思路引導：注意碰撞前后小車均做勻速運動，碰撞前后的速度可利用紙帶上點跡分布均勻的部分計算。解析：(1)按照先安裝，后實驗，最后重復的順序，該同學正確的實驗步驟為adceb。(2)碰撞前后均為勻速直線運動，由紙帶上的點跡分布求出速度。碰后小車a、b合為一體，求出ab整體的共同速度。注意打點計時器的頻率為50 hz，打點時間間隔為0.02 s，通過計算得下表。碰撞前碰撞后a車b車ab整體質量/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式為mavambvb(

9、mamb)v。對點訓練1(2020河南林州一中分校高二上學期調研)(多選)利用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量，則下列說法正確的是(ab)a懸掛兩球的細繩長度要適當，且等長b由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰撞前的速度c兩小球必須都是剛性球，且質量相同d懸掛兩球的細繩的懸點可以在同一點解析：兩細繩等長能保證兩球發(fā)生正碰，以減小實驗誤差，則懸掛兩球的細繩的懸點不能在同一點，a正確，d錯誤；計算小球碰撞前速度時用到了機械能守恒定律，當初速度為0時，能方便準確地計算小球碰撞前的速度，b正確；本實驗中對小球是否有彈性無要求，兩小球質量不一定相同，c錯誤。探究 對動量的理解情境導入如圖所示，運動員揮拍

10、將質量為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，請思考：網(wǎng)球動量的變化量是零嗎？提示：不是。動量是矢量，其變化量為2mv。要點提煉1動量的性質(1)瞬時性求動量時要明確是哪一物體在哪一狀態(tài)(時刻)的動量，pmv中的速度v是瞬時速度。(2)矢量性動量的方向與物體的瞬時速度的方向相同，有關動量的運算，如果物體在一條直線上運動，則選定一個正方向后，動量的矢量運算就可以轉化為代數(shù)運算了。(3)相對性指物體的動量與參考系的選擇有關，選不同的參考系時，同一物體的動量可能不同，通常在不說明參考系的情況下，物體的動量是指物體相對地面的動量。2動量與速度的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別：速度描述物體運

11、動的快慢和方向；動量在描述物體運動方面更進一步，更能體現(xiàn)運動物體的作用效果。(2)聯(lián)系：動量和速度都是描述物體運動狀態(tài)的物理量，都是矢量，動量的方向與速度方向相同，pmv。特別提醒動量是矢量，比較兩個物體的動量時，不能僅比較大小，也應比較方向，只有大小相等、方向相同的兩個動量才相等。典例剖析典例2 2020年亞洲杯足球賽在阿聯(lián)酋境內4座城市中舉行，比賽中，一足球運動員踢一個質量為0.4 kg的足球。(1)若開始時足球的速度是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)，則足球的初動量p1.6 kgm/s，方向向右；足球的末動量p4 kgm/s，方向向右；在這一過程

12、中足球動量的改變量p2.4 kgm/s，方向向右。(2)若足球以10 m/s的速度撞向球門門柱，然后以3 m/s速度反向彈回(如圖乙)，則這一過程中足球的動量改變量是5.2 kgm/s，方向向左；動能改變量是18.2 j。思路引導：(1)切記動量是矢量，其方向與速度方向相同。(2)動量的變化量ppp是矢量式，當p、p在同一直線上時，可規(guī)定正方向，將矢量運算轉化為代數(shù)運算。解析：(1)取向右為正方向，初、末動量分別為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，動量的改變量為pp2p15.2 kgm/s，負號表示方向向左。ekmv2mv218.2 j。對點訓練2(2020吉林省實驗中學高二下學期期中)物體的動量變化量的大小為6 kgm/s，這說明(d)a物體的動量在減小b物體的動量在增大c物體的動量大小一定變化d物體的動量大小可能不變解析：物體的動量變化量的大小為6 kgm/s，動量是矢量，動量變化的方向與初動量可能同向、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錯誤。故選d。核心素養(yǎng)提升動量和動能的比較動量動能物理意義描述機械運動狀態(tài)的物理量定義式pmvekmv2標矢性矢量標量變化決定因素物體所受沖量外力所做的功換算關系p，ek案例 (多選)(2020長春外國語學校高三期末)關于速度、動量和動能，下列說法正確的是