2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章動(dòng)量守恒定律1.動(dòng)量課件新人教版選擇性必修第一冊

第一章1.動(dòng)量學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)用不同的方法探究碰撞中的不變量。(科學(xué)探究)2.經(jīng)歷尋求碰撞中的不變量的過程,體會(huì)探究過程中猜想、推理和證據(jù)的重要性。(科學(xué)思維)3.認(rèn)識(shí)動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,深化運(yùn)動(dòng)和相互作用的觀念。(物理觀念)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)一、尋求碰撞中的不變量1.現(xiàn)象:如圖所示,用兩根長度相同的線繩分別懸掛兩個(gè)完全相同的鋼球A、B,且兩球并排放置。拉起A球,然后放開,該球與靜止的B球發(fā)生碰撞?？梢钥吹?碰撞后A球停止運(yùn)動(dòng)而靜止,B球開始運(yùn)動(dòng),最終擺到和A球被拉起時(shí)同樣的高度。即B球的速度等于碰前A球的速度。

碰后A、B速度互換2.猜想:碰撞前后,兩球速度之和不變。3.驗(yàn)證(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):若A球的質(zhì)量大于B球,則碰撞后B球擺起的高度大于A球被拉起時(shí)的高度,即B球獲得較大的速度。(2)驗(yàn)證猜想:碰撞前后,兩球速度之和并不相等。

“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4.再次猜想:觀察發(fā)現(xiàn),兩球碰撞前后的速度變化跟它們的質(zhì)量有關(guān)系?？赡芘鲎睬昂髢蓚€(gè)物體的動(dòng)能之和不變,可能兩個(gè)物體碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和不變。實(shí)驗(yàn)(二)1.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,兩輛小車都放在滑軌上,用一輛運(yùn)動(dòng)的小車碰撞一輛靜止的小車,碰撞后兩輛小車粘在一起運(yùn)動(dòng)。小車的速度用滑軌上的數(shù)字計(jì)時(shí)器測量。表1中數(shù)據(jù)是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)采集的。其中,m1是運(yùn)動(dòng)小車的質(zhì)量,m2是靜止小車的質(zhì)量,v是運(yùn)動(dòng)小車碰撞前的速度,v'是碰撞后兩輛小車的共同速度。表1次數(shù)

m1/kgm2/kgv/(m·s-1)v'/(m·s-1)10.5190.5190.6280.30720.5190.7180.6560.26530.7180.5190.5720.321根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)完成表2。

表2次數(shù)m1v2/J(m1+m2)v'2/Jm1v/(kg·m·s-1)(m1+m2)v'/(kg·m·s-1)10.102①

②

③

20.112④

⑤

⑥

30.117⑦

⑧

⑨

0.04890.3260.3190.04340.3400.3280.0637

0.4110.3972.結(jié)論:比較表2中

m1v2和(m1+m2)v'2的數(shù)據(jù)可知,兩輛小車碰撞前后,動(dòng)能之和

(選填“相等”或“不相等”)。

比較表2中m1v和(m1+m2)v'的數(shù)據(jù)可知,兩輛小車碰撞前后,質(zhì)量與速度的乘積之和基本相等。不相等二、動(dòng)量1.定義:

和

的乘積。

2.公式:

。

3.單位:

,符號是

。

4.矢量性:方向與

的方向相同。運(yùn)算遵守平行四邊形定則。

質(zhì)量速度p=mv千克米每秒kg·m/s速度情境鏈接如圖甲所示,讓不同質(zhì)量的臺(tái)球和網(wǎng)球分別從同一高度(約40

cm)落下,請你接住;如圖乙所示,讓相同質(zhì)量的兩個(gè)網(wǎng)球分別從不同的高度(約40

cm、80

cm)落下,請你接住。(1)圖甲情境中,哪個(gè)球更難接住,圖乙情境中呢?(2)球?qū)κ值淖饔眯Ч赡芘c哪些因素有關(guān)?提示

(1)圖甲情境中,臺(tái)球;圖乙情境中,從較高高度下落的網(wǎng)球。(2)球的質(zhì)量和速度。教材拓展閱讀教材P2~P4,教材以“尋求碰撞中的不變量”為目的,通過演示實(shí)驗(yàn)展示了多輪的科學(xué)探究過程,其環(huán)節(jié)為:問題—猜想—實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)—證據(jù)收集—

—

。

提示

數(shù)據(jù)分析

得出結(jié)論

易錯(cuò)辨析(1)在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中,要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變。(

)(2)動(dòng)量相同的物體運(yùn)動(dòng)方向不一定相同。(

)(3)質(zhì)量大的物體的動(dòng)量一定大。(

)√×動(dòng)量相同指動(dòng)量的大小和方向均相同,而動(dòng)量的方向就是速度的方向,即運(yùn)動(dòng)方向,故動(dòng)量相同的物體運(yùn)動(dòng)方向一定相同?！羷?dòng)量是質(zhì)量和速度的乘積,因此質(zhì)量大、速度小的物體的動(dòng)量可能小。

(4)質(zhì)量和速率都相同的物體的動(dòng)量一定相同。(

)(5)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,動(dòng)量保持不變。(

)×動(dòng)量是矢量,它的方向與速度的方向相同,而質(zhì)量和速率都相同的物體,其動(dòng)量大小一定相同,但方向不一定相同?！磷鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的物體,動(dòng)量大小不變,但方向時(shí)刻改變。

重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一尋求碰撞中的不變量導(dǎo)學(xué)探究光滑的水平面上有兩個(gè)半徑相等的小球A、B,質(zhì)量分別為m1和m2,A小球以速度v0與靜止的B小球發(fā)生碰撞,碰后小球A、B的速度分別為v1和v2,v1、v2與v0同方向且在同一條直線上,如圖為兩小球碰撞后的情況,則:(1)A、B兩小球碰撞后的速度之和一定等于碰撞前的速度之和嗎?(2)A、B兩小球碰撞前后的什么量可能會(huì)保持不變?提示

(1)不一定。(2)兩小球碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和可能是不變的。知識(shí)歸納利用滑軌探究一維碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。為了探究水平方向的一維碰撞,滑軌必須調(diào)水平。(1)質(zhì)量的測量:用天平測量小車的質(zhì)量。(2)速度的測量:利用公式,式中Δx為小車上擋光片的寬度,Δt為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的擋光片經(jīng)過光電門的時(shí)間。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:此實(shí)驗(yàn)中兩小車碰撞前后動(dòng)能之和并不相等,但是質(zhì)量和速度的乘積之和基本不變。典例剖析【例題1】

(2024山東泰安高二期中)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn),氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟:①安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平;②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;③接通數(shù)字計(jì)時(shí)器;④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間;⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩;⑥釋放滑塊1,滑塊1通過光電門1后與右側(cè)有固定彈簧的滑塊2碰撞,碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2,兩滑塊通過光電門后依次被制動(dòng);⑦讀出滑塊1通過光電門1的擋光時(shí)間為Δt1=10.01ms,通過光電門2的擋光時(shí)間為Δt2=49.99ms,滑塊2通過光電門2的擋光時(shí)間為Δt3=8.35ms;⑧測出兩滑塊擋光片的寬度均為d=5mm,測得滑塊1的質(zhì)量為m1=300g,滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2=200g。(2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是

。

②碰撞前滑塊1的速度v1為

m/s;碰撞后滑塊1的速度v2為

m/s;碰撞后滑塊2的速度v3為

m/s。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

③在誤差允許的范圍內(nèi),通過本實(shí)驗(yàn),是否可以探究出兩個(gè)滑塊碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和保持不變?通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由。

。

減小滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦

0.500.100.60可以,理由見解析解析

(2)碰撞前滑塊1的速度碰撞后滑塊1的速度碰撞后滑塊2的速度碰撞前系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積m1v1=0.15

kg·m/s,碰撞后系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積之和m1v2+m2v3=0.15

kg·m/s,即碰撞前后系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積之和不變。對點(diǎn)演練1.(2024山西太原高二期中)用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量,氣墊導(dǎo)軌水平放置,擋光片寬度為9.0mm,兩滑塊被滑塊間的彈簧(圖中未畫出)彈開后,左側(cè)滑塊通過左側(cè)光電門的時(shí)間為0.040s,右側(cè)滑塊通過右側(cè)光電門的時(shí)間為0.060s,左側(cè)滑塊質(zhì)量為100g,左側(cè)滑塊質(zhì)量與速度的乘積m1v1=

g·m/s,右側(cè)滑塊質(zhì)量為150g,兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和m1v1+m2v2=

。

22.5

0探究點(diǎn)二對動(dòng)量的理解導(dǎo)學(xué)探究在激烈的橄欖球比賽中,一個(gè)體重較輕的運(yùn)動(dòng)員攜球奔跑時(shí)迎面撞上了體重較重的對方運(yùn)動(dòng)員,自己被撞倒在地,而對方卻幾乎不受影響。(1)質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員(包括球)以5m/s的速度向東奔跑,他的動(dòng)量是多大?方向如何?(2)若(1)中描述的運(yùn)動(dòng)員與對方運(yùn)動(dòng)員相撞后速度變?yōu)榱?他的動(dòng)量的變化量多大?動(dòng)量的變化量的方向如何?提示

(1)動(dòng)量是300

kg·m/s,方向向東。(2)300

kg·m/s,方向向西。知識(shí)歸納1.動(dòng)量(1)動(dòng)量是狀態(tài)量。進(jìn)行動(dòng)量運(yùn)算時(shí),要明確是哪一物體在哪一狀態(tài)(時(shí)刻)的動(dòng)量,p=mv中的速度v是該時(shí)刻的瞬時(shí)速度。(2)動(dòng)量的相對性:①物體的速度與參考系的選擇有關(guān),因此,物體的動(dòng)量與參考系的選擇也有關(guān)。②選不同的參考系時(shí),同一物體的動(dòng)量可能不同。③通常在不說明參考系的情況下,物體的動(dòng)量是指物體相對地面的動(dòng)量。2.動(dòng)量的變化量(1)動(dòng)量的變化量是過程量,分析計(jì)算時(shí),要明確是物體在哪一個(gè)過程的動(dòng)量變化。(2)Δp=p'-p是矢量式,Δp、p'、p間遵循平行四邊形定則,如圖所示。(3)Δp的計(jì)算①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;②當(dāng)p'、p不在同一直線上時(shí),應(yīng)依據(jù)平行四邊形定則運(yùn)算。3.動(dòng)量和動(dòng)能的比較

比較項(xiàng)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p=mvEk=mv2標(biāo)矢性矢量標(biāo)量換算關(guān)系典例剖析【例題2】

(2024遼寧大連高二期末)如圖所示,學(xué)生正在練習(xí)用頭顛球。某一次足球從靜止開始下落20cm,被豎直頂起,離開頭部后上升的最大高度仍為20cm。已知足球與頭部的作用時(shí)間為0.1s,足球的質(zhì)量為0.4kg,重力加速度g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是(

)A.下落到與頭部剛接觸時(shí),足球動(dòng)量大小為0B.與頭部作用過程中,足球動(dòng)量變化量的方向豎直向下C.與頭部作用過程中,足球動(dòng)量變化量的方向豎直向上D.與頭部作用過程中,足球動(dòng)量變化量大小為0.8kg·m/sC解析

下落到與頭部剛接觸時(shí),足球速度v==2

m/s,足球動(dòng)量大小為p0=mv=0.8

kg·m/s,故A錯(cuò)誤;足球離開頭部后上升高度與下落高度相同,所以足球離開頭部時(shí)動(dòng)量大小為p1=p0,方向豎直向上,以向上為正方向,則動(dòng)量變化量為Δp=p1-(-p0)=1.6

kg·m/s,方向豎直向上,故B、D錯(cuò)誤,C正確。教你析題

讀取題干獲取信息足球從靜止開始下落20cm足球豎直向下的位移為20cm被豎直頂起,離開頭部后上升的最大高度仍為20cm足球豎直向上的位移也為20cm教你破題獲取題干關(guān)鍵信息↓足球從靜止開始下落20

cm,被豎直頂起,離開頭部后上升的最大高度仍為20

cm↓求得與頭部接觸時(shí)的速度和離開頭部上升時(shí)的速度↓求出動(dòng)量變化量對點(diǎn)演練2.(2024河南信陽月考)下列關(guān)于動(dòng)量的說法正確的是(

)A.質(zhì)量越大的物體動(dòng)量一定越大B.質(zhì)量和速率都相同的物體動(dòng)量一定相同C.一個(gè)物體的加速度不變,其動(dòng)量一定不變D.一個(gè)物體所受的合外力不為0,它的動(dòng)量一定改變D解析

物體的動(dòng)量p=mv,質(zhì)量m越大,如果速度較小,則動(dòng)量不一定大,故A錯(cuò)誤;質(zhì)量和速率都相同的物體,動(dòng)量大小相同,方向不一定相同,故B錯(cuò)誤;物體的加速度以一個(gè)不為0的值保持不變,物體的速度是變化的,所以動(dòng)量會(huì)變化,故C錯(cuò)誤;一個(gè)物體所受的合外力不為0,則速度發(fā)生變化,根據(jù)p=mv知,動(dòng)量一定改變,故D正確。學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)123451.(尋求碰撞中的不變量)(2024湖南湘潭高二月考)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)時(shí),不需要測量的物理量是(

)A.滑塊的質(zhì)量B.擋光時(shí)間C.擋光片的寬度D.滑塊移動(dòng)的距離D解析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知,滑塊的質(zhì)量、擋光時(shí)間、擋光片的寬度都是需要測量的物理量,其中滑塊的質(zhì)量用天平測量,擋光時(shí)間用光電計(jì)時(shí)器測量,擋光片的寬度可事先用刻度尺測量,只有滑塊移動(dòng)的距離不需要測量,D正確。123452.(動(dòng)量的理解)(2024山西大同月考)下列關(guān)于動(dòng)量的說法正確的是(

)A.物體的動(dòng)量改變,其速度大小一定改變B.物體的動(dòng)量改變,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)量一定改變D解析

動(dòng)量是矢量,有大小也有方向,動(dòng)量改變是指動(dòng)量大小或方向的改變,而動(dòng)量的大小與質(zhì)量和速度兩個(gè)因素有關(guān),其方向與速度的方向相同,質(zhì)量一定的物體,當(dāng)速度的大小或方向有一個(gè)因素發(fā)生變化時(shí),動(dòng)量就發(fā)生變化,故A、B、C錯(cuò)誤;物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變是指速度的大小或方向改變,因此物體的動(dòng)量一定發(fā)生變化,故D正確。123453.(動(dòng)量的變化量)(2024山東煙臺(tái)高二月考)下列運(yùn)動(dòng)中的物體或人,動(dòng)量始終保持不變的是(

)A.繞地球運(yùn)行的同步衛(wèi)星B.小球碰到豎直墻壁被彈回,速度大小不變C.用繩子拉著物體,沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.蕩秋千的小孩,每次蕩起的高度保持不變C解析

繞地球運(yùn)行的同步衛(wèi)星,速度大小不變,方向不斷改變,所以動(dòng)量改變,A錯(cuò)誤;小球碰到豎直墻壁被彈回,速度大小不變,但方向改變,所以動(dòng)量改變,B錯(cuò)誤;用繩子拉著物體,沿斜面做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小和方向都不發(fā)生改變,所以動(dòng)量保持不變,C正確;蕩秋千的小孩,每次蕩起的高度保持不變,