新教材2023年高中人教版物理選擇性必修第一冊學案：1.1動量

--1-第一章動量守恒定律1．動 量目標體系構(gòu)建【學習目標】了解生產(chǎn)、生活中的碰撞現(xiàn)象。經(jīng)受猜測和尋求兩物體碰撞前后會有什么物理量不變的過程，領(lǐng)悟試驗的根本思想。理解動量的概念，會計算動量的變化。【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習反響學問點1 尋求碰撞中的不變量試驗現(xiàn)象試驗裝置如以以下圖所示。把兩個完全一樣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。可以看到：碰撞后，A球的速度大小不變地“傳給”了B球。ACCBC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。猜測：①兩個物體碰撞前后動能之和可能不變。②兩個物體碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和可能是不變的。試驗：尋求碰撞中的不變量試驗器材有氣墊導(dǎo)軌、光電門、小車、數(shù)字計數(shù)器、天公正。本試驗所說的“碰撞前”是指馬上發(fā)生碰撞的那一時刻，“碰撞后”是指碰撞剛完畢的那一時刻。分析總結(jié)試驗的數(shù)據(jù)，計算兩輛小車碰撞前后的動能之和不相等，但是質(zhì)量與速度的乘積之和根本不變。學問點2 動量定義運動物體的質(zhì)量和它的速度的乘積叫作物體的動量。表達式p＝mv。3．單位千克米每秒，符號kg·m·。方向動量是矢量，它的方向與速度的方向一樣。動量的變化量定義：假設(shè)運動物體在某一過程的始、末動量分別為pp′，則稱Δp＝p′－p為物體在該過程中的動量變化量。方向：Δp是矢量，其方向與速度的轉(zhuǎn)變量Δv的方向一樣。思考辨析『判一判』(1)在光滑水平面上兩個鋼球?qū)π呐鲎睬昂笃渌俣扰c質(zhì)量的乘積之和是不變的( √)(2)動量大的物體慣性確定大。( ×)物體的動量一樣，其動能確定也一樣。( ×)做直線運動的物體速度增大時，動量的變化量Δp的方向與運動方向一樣。( √)(5)物體的動量發(fā)生轉(zhuǎn)變，其動能也確定發(fā)生轉(zhuǎn)變。( ×)『選一選』以下關(guān)于動量的說法中，正確的選項是( D )A．物體的動量轉(zhuǎn)變了，其速度大小確定轉(zhuǎn)變B．物體的動量轉(zhuǎn)變了，其速度方向確定轉(zhuǎn)變C．物體運動速度的大小不變，其動量確定不變D．物體的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變，其動量轉(zhuǎn)變具體分析：A、C錯：動量是矢量，動量方向的轉(zhuǎn)變也是動量轉(zhuǎn)變，如勻速圓周運動，方B錯：物體的動量轉(zhuǎn)變，可能是速度大小轉(zhuǎn)變，也可能是速度方向轉(zhuǎn)變。D對：物體的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變，說明速度轉(zhuǎn)變，故其動量mv確定轉(zhuǎn)變，可能是方向轉(zhuǎn)變，也可能是大小轉(zhuǎn)變，還有可能是大小和方向同時轉(zhuǎn)變。『想一想』v 如以下圖，足夠長的傳送帶以恒定的速率v1逆時針運動，一質(zhì)量為m的物塊以大小為v2v 1 2量是多少？具體分析：由于v2>v1，則物塊返回到P點的速度大小為v1，則動量變化量Δp＝p′－p1 2 1 ＝mv＋mv＝m(v＋v)方向水平向左。1 2 1 課內(nèi)互動探究探究 尋求碰撞中的不變量┃┃情境導(dǎo)入■水上兩個電動碰碰船正面相碰，假設(shè)兩船的速度大小相等，碰后質(zhì)量大的船和質(zhì)量小的船哪個簡潔反彈？提示：質(zhì)量小的船簡潔反彈，由于質(zhì)量小的船質(zhì)量與速度的乘積小。┃┃要點提煉■1．試驗器材方案一：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．試驗步驟不管承受哪種方案，試驗過程均可按試驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測量相關(guān)物體的質(zhì)量；(2)安裝試驗裝置；使物體發(fā)生碰撞；測量或讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，計算出物體的速度；(5)轉(zhuǎn)變碰撞條件重復(fù)上述(3)、(4)步；(6)進展數(shù)據(jù)處理通過分析比照，找出碰撞中的不變量；(7)整理試驗器材。3．數(shù)據(jù)處理將以上兩個試驗過程中測得的數(shù)據(jù)填入下表中碰撞前碰撞前碰撞后質(zhì)量m1m2m1m2速度v1v2v1′v2′依據(jù)表中的數(shù)據(jù)，找出碰撞前和碰撞后相等的關(guān)系量。結(jié)論v v v 在試驗誤差允許的范圍內(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m ＋m ＝m ′＋v v v 11 22 11 2211變量：打點計時器、低壓溝通電源(50Hz)、紙帶、外表光滑的長木板、帶撞針的小車A、帶橡皮泥的小車B、天平。該同學設(shè)計的試驗步驟如下：A．用天平測出小車AmA＝0.4kg，小車BmB＝0.2kgB．更換紙帶重復(fù)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AvA請將以上步驟按操作的先后挨次排列出來ADCEB。打點計時器打下的紙帶中，比較抱負的一條如上圖所示，依據(jù)這些數(shù)據(jù)完成下表。碰撞前碰撞前碰撞后A車B車AB整體質(zhì)量/kg速度/(m·s－1)mv/(kg·m·s－1)依據(jù)以上數(shù)據(jù)猜測碰撞前后不變量的表達式為mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v。思路引導(dǎo)：留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局部計算。具體分析：(1)ADCEB。碰撞前碰撞后質(zhì)量/kg速度/(m·s－1)mv/(kg·m·s－1)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碰撞前碰撞后質(zhì)量/kg速度/(m·s－1)mv/(kg·m·s－1)A車B車AB整體0.40.20.63.002.01.201.2由表中數(shù)值可看出mvmAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v。┃┃對點訓(xùn)練■1．(2023·河南林州一中分校高二上學期調(diào)研)(多項選擇)利用如以下圖的裝置探究碰撞中的不變量，則以下說法正確的選項是( 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．兩小球必需都是剛性球，且質(zhì)量一樣D．懸掛兩球的細繩的懸點可以在同一點具體分析：兩細繩等長能保證兩球發(fā)生正碰，以減小試驗誤差，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，當時速度為0時，能便利準確地計算小球碰撞前的速度，B正確；本試驗中對小球是否有彈性無要求，兩小球質(zhì)量不愿定一樣，C錯誤。探究 對動量的理解┃┃情境導(dǎo)入■如以下圖，運發(fā)動揮拍將質(zhì)量為m的網(wǎng)球擊出。假設(shè)網(wǎng)球被拍子擊打前、后瞬間速度的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(zhì)(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，p＝mvv是瞬時速度。矢量性動量的方向與物體的瞬時速度的方向一樣，有關(guān)動量的運算，假設(shè)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(zhuǎn)化為代數(shù)運算了。相對性指物體的動量與參考系的選擇有關(guān)，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狀況下，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)分和聯(lián)系區(qū)分：速度描述物體運動的快慢和方向；動量在描述物體運動方面更進一步，更能表達運動物體的作用效果。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一樣，p＝mv。特別提示動量是矢量，比較兩個物體的動量時，不能僅比較大小，也應(yīng)比較方向，只有大小相等、方向一樣的兩個動量才相等。222023年亞洲杯足球賽在阿聯(lián)酋境內(nèi)40.4kg的足球。4m/s，方向向右，踢球后，球的速度為10m/s，方向仍向右(如圖甲)p＝1.6kg·m/sp′＝4kg·m/s，方向向右；在這一過程中足球動量的轉(zhuǎn)變量Δp＝2.4kg·m/s，方向向右。10m/s3m/s速度反向彈回(如圖乙)，則這一過5.2kg·m/s18.2J。思路引導(dǎo)：(1)切記動量是矢量，其方向與速度方向一樣。(2)Δp＝p′－pp′、p在同始終線上時，可規(guī)定正方向，將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。具體分析：(1)取向右為正方向，初、末動量分別為p＝mv＝0.4×4kg·m/s＝1.6kg·m/s，方向向右p′＝mv′＝0.4×10kg·m/s＝4kg·m/s，方向向右動量的轉(zhuǎn)變量為Δp＝p′－p＝2.4kg·m/s，方向向右。(2)取向右為正方向，初、末動量分別為p1＝mv′＝0.4×10kg·m/s＝4kg·m/s，方向向右p2＝mv″＝0.4×(－3)kg·m/s＝－1.2kg·m/s，方向向左，2 動量的轉(zhuǎn)變量為Δp′＝p－p＝－5.2kg·m/s2 ΔE＝1

2＝18.2J。k 2mv′ 2mv″┃┃對點訓(xùn)練■2．(2023·吉林省試驗中學高二下學期期中)物體的動量變化量的大小為6kg·m/s，這說明( D )A．物體的動量在減小B．物體的動量在增大C．物體的動量大小確定變化D．物體的動量大小可能不變具體分析：物體的動量變化量的大小為6kg·m/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。應(yīng)選D。核心素養(yǎng)提升動量動能動量動能物理意義描述機械運動狀態(tài)的物理量定義式p＝mvE＝mv1k標矢性矢量2標量2變化打算因素物體所受沖量外力所做的功換算關(guān)系p＝2mE，E＝p2kk2m案例(多項選擇)(2023·長春外國語學校高三期末)關(guān)于速度、動量和動能，以下說法正確的是( CD )