【同步學(xué)練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：第1章主題提升課1動量與動量守恒定律學(xué)案(教師版)

主題提升課1動量與動量守恒定律通過對動量定理、動量守恒定律的實驗探究和理論推導(dǎo)，加深對物理規(guī)律之間聯(lián)系和物理理論體系的理解．學(xué)生在了解動量定理和動守恒定律的應(yīng)用，尤其是與微觀粒子和宇宙天體相關(guān)的應(yīng)用后，可以更好地通過動量守恒定律的普適性來認識自然界的統(tǒng)一性．主題一動量守恒定律的應(yīng)用能從理論推導(dǎo)和實驗驗證的角度，理解動量守恒定律，深化對物體之間相互作用規(guī)律的理解?！镜淅?】將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃氣以大小為600m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出。在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)()A．30kg·m/sB．5.7×102kg·m/sC．6.0×102kg·m/sD．6.3×102kg·m/s素養(yǎng)聚焦本題以火箭點火升空為背景，考查了動量守恒定律應(yīng)用中的反沖現(xiàn)象，要求考生能夠應(yīng)用動量守恒定律解決實際問題，體現(xiàn)了高考注重對基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律的考查。A[燃氣從火箭噴口噴出的過程中，火箭和燃氣組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為p，以火箭運動方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律，可得p－mv0＝0，其中m為燃氣質(zhì)量，v0為燃氣噴出的速度，解得p＝mv0＝0.050kg×600m/s＝30kg·m/s，選項A正確。]【典例2】(2021·海南卷)如圖，一長木板在光滑的水平面上以速度v0向右做勻速直線運動，將一小滑塊無初速地輕放在木板最右端。已知滑塊和木板的質(zhì)量分別為m和2m，它們之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。(1)滑塊相對木板靜止時，求它們的共同速度大?。?2)某時刻木板速度是滑塊的2倍，求此時滑塊到木板最右端的距離；(3)若滑塊輕放在木板最右端的同時，給木板施加一水平向右的外力，使得木板保持勻速直線運動，直到滑塊相對木板靜止，求此過程中滑塊的運動時間以及外力所做的功。素養(yǎng)聚焦本題考查滑塊—木板問題，屬于碰撞模型的拓展，要求考生理解滑塊和木板的運動過程，建立恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?，通過分析推理解決問題。[解析](1)由于水平面光滑，則木板與滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒，規(guī)定向右為正方向，則2mv0＝3mv共解得v共＝23v0(2)由于木板速度是滑塊的2倍，則有v木＝2v滑根據(jù)動量守恒定律有2mv0＝2mv木＋mv滑聯(lián)立解得v滑＝25v0，v木＝45根據(jù)功能關(guān)系有－μmgx＝1解得此時滑塊到木塊最右端的距離x＝7v(3)由于木板保持勻速直線運動，則有F＝μmg對滑塊進行受力分析，并根據(jù)牛頓第二定律有a滑＝μg滑塊相對木板靜止時有v0＝a滑t解得t＝v整個過程中木板滑動的距離為x′＝v0t＝v外力所做的功為W＝Fx′＝mv[答案](1)23v0(2)7v主題二碰撞模型的建構(gòu)通過對碰撞等物理過程的探究、分析及應(yīng)用，體會守恒思想，提高建模能力和科學(xué)論證能力。能從牛頓運動定律、動量守恒、能量守恒等不同角度思考物理問題?！镜淅?】(多選)(2020·全國卷Ⅱ)水平冰面上有一固定的豎直擋板。一滑冰運動員面對擋板靜止在冰面上，他把一質(zhì)量為4.0kg的靜止物塊以大小為5.0m/s的速度沿與擋板垂直的方向推向擋板，運動員獲得退行速度；物塊與擋板彈性碰撞，速度反向，追上運動員時，運動員又把物塊推向擋板，使其再一次以大小為5.0m/s的速度與擋板彈性碰撞?？偣步?jīng)過8次這樣推物塊后，運動員退行速度的大小大于5.0m/s，反彈的物塊不能再追上運動員。不計冰面的摩擦力，該運動員的質(zhì)量可能為()A．48kgB．53kgC．58kgD．63kg素養(yǎng)聚焦本題要求考生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題，運用歸納法分析出運動員推出物塊的作用過程滿足的關(guān)系式，考查的核心素養(yǎng)是運動與相互作用觀念和科學(xué)思維。BC[選運動員退行速度方向為正方向，設(shè)運動員的質(zhì)量為M，物塊的質(zhì)量為m，物塊被推出時的速度大小為v0，運動員第一次推出物塊后的退行速度大小為v1。根據(jù)動量守恒定律，運動員第一次推出物塊時有0＝Mv1－mv0，物塊與擋板發(fā)生彈性碰撞，以等大的速率反彈；第二次推出物塊時有Mv1＋mv0＝－mv0＋Mv2，以此類推，Mv2＋mv0＝－mv0＋Mv3，…，Mv7＋mv0＝－mv0＋Mv8，又運動員的退行速度v8＞v0，v7＜v0，解得13m<M<15m，即52kg<M<60kg，故B、C項正確，A、D項錯誤。]【典例4】2022年第24屆冬季奧運會在北京和張家口舉行。冰壺運動是比賽項目之一，深受觀眾喜愛。冰壺的一次投擲過程可以簡化為如圖甲所示的模型：在水平冰面上，運動員將冰壺1推到A點放手，冰壺1以速度v0從A點沿直線ABC滑行，之后與對方靜止在B點的冰壺2發(fā)生正碰。已知兩冰壺的質(zhì)量均為m，冰面與兩冰壺間的動摩擦因數(shù)均為μ，A、B兩點之間的距離為L，重力加速度為g，冰壺可視為質(zhì)點。不計空氣阻力。(1)求冰壺1滑行到B點時的速度大小v；(2)若忽略兩冰壺發(fā)生碰撞時的能量損失，請通過計算，分析說明碰后兩冰壺最終停止的位置將如圖乙所示：冰壺1停在B點，冰壺2停在B右側(cè)某點D。(3)在實際情境中，兩冰壺發(fā)生碰撞時有一定的能量損失。如果考慮了它們碰撞時的能量損失，請你在圖丙中畫出兩冰壺1、2碰后最終停止的合理位置。素養(yǎng)聚焦本題以冰壺運動為背景命題，考查碰撞的特點。碰撞前冰壺1做勻減速直線運動。若忽略兩冰壺發(fā)生碰撞時的能量損失，則兩冰壺的碰撞是彈性碰撞；若考慮碰撞時的能量損失，則兩冰壺的碰撞是非彈性碰撞。[解析](1)以冰壺1為研究對象，從A到B，根據(jù)動能定理得－μmgL＝1解得v＝v0(2)以兩冰壺1、2為研究對象，設(shè)碰后瞬間它們的速度分別為v1和v2，取水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律得mv＝mv1＋mv2根據(jù)動量守恒定律得1聯(lián)立解得v