人教版高中物理選擇性必修動量

第1節(jié)動量核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維1.尋求碰撞中的不變量。2.理解動量的概念及動量和動量變化的矢量性，會計算一條直線上的物體動量的變化。通過實驗領(lǐng)會探究碰撞中不變量的基本思維。知識點一尋求碰撞中的不變量[觀圖助學(xué)]2019年5月8日至12日，冰壺世界杯總決賽在北京舉辦。冰壺是一項技巧運動，也是一項傳統(tǒng)運動。觀看一場真實地體現(xiàn)冰壺運動精神且享有悠久歷史盛譽的傳統(tǒng)比賽項目也是一件樂事。你能尋找出兩冰壺碰撞過程中的不變量嗎？答案能1.實驗演示質(zhì)量不同小球的碰撞如圖，將實驗中的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，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，擺起的最大高度大于C球被拉起時的高度。實驗結(jié)論：質(zhì)量大的C球與質(zhì)量小的B球碰撞后，B球得到的速度比C球碰撞前的速度大，兩球碰撞前后的速度之和并不相等。2.利用滑軌完成一維碰撞實驗(1)實驗裝置(2)實驗過程如圖所示，兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運動的小車碰撞一輛靜止的小車，碰撞后兩輛小車粘在一起運動。小車的速度用滑軌上的數(shù)字計時器測量。下表中的數(shù)據(jù)是某次實驗時采集的。其中，m1是運動小車的質(zhì)量，m2是靜止小車的質(zhì)量；v是運動小車碰撞前的速度，v′是碰撞后兩輛小車的共同速度。(3)實驗數(shù)據(jù)記錄兩輛小車的質(zhì)量和碰撞前后的速度

m1/kgm2/kgv/(m·s－1)v′/(m·s－1)10.5190.5190.6280.30720.5190.7180.6560.26530.7180.5190.5720.321(4)分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論此實驗中兩輛小車碰撞前后______之和并不相等，但是______與______的乘積之和卻基本不變。質(zhì)量速度動能[思考判斷]關(guān)于“尋求碰撞中的不變量”實驗，判斷下列說法是否正確。(1)實驗要求碰撞一般為一維碰撞。(

)(2)實驗中的不變量是系統(tǒng)中物體各自的質(zhì)量與速度的乘積之和。()(3)只需找到一種情境的不變量即可，結(jié)論對其他情境也同樣適用。()(4)進行有限次實驗找到的不變量，具有偶然性，結(jié)論還需要實踐檢驗。(

)√√√×[觀圖助學(xué)]知識點二動量1.動量 (1)定義：運動物體的______和______的乘積。 (2)公式：p＝______。 (3)單位：____________，符號是______________。 (4)矢量性：方向與______的方向相同，運算遵循________________。2.動量變化量 (1)定義：物體在某段時間內(nèi)________與________的矢量差(也是矢量)。 (2)動量始終保持在一條直線上時的運算：選定一個正方向，動量、動量的變化量用帶正、負號的數(shù)值表示，Δp＝__________。質(zhì)量速度mv千克米每秒kg·m/s速度平行四邊形定則末動量初動量p′－p[思考判斷](1)質(zhì)量大的物體的動量一定大。()(2)動量相同的物體，運動方向一定相同。()(3)質(zhì)量和速率都相同的物體的動量一定相同。(

)(4)一個物體的動量改變，它的動能一定改變。(

)(5)動量變化量為正，說明它的方向與初始時的動量方向相同。(

)××××√利用等長懸線懸掛的半徑相等的小鋼球做實驗。為了保證發(fā)生一維碰撞，最好選用鋼桿懸掛的小球或選用雙線擺。事先測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2，然后一個小球靜止，拉起另一個小球使它擺動到最低點時與靜止小球相碰。由小球被拉起和擺動的角度借助機械能守恒定律算出小球碰前速度v1和碰后速度v1′、v2′。代入m1v1＝m1v1′＋m2v2′(矢量式)，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。[觀察探究]核心要點實驗探究案例1.準(zhǔn)確測量兩球碰撞后的擺角大小是實驗的關(guān)鍵。2.實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后不變的量是物體的質(zhì)量與速度的乘積之和，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。[探究歸納][例1]

(實驗數(shù)據(jù)處理)在“尋求碰撞中的不變量”實驗中，某同學(xué)采用如圖所示的裝置進行實驗。把兩個小球用等長的細線懸掛(使兩小球在豎直方向靜止時，剛好接觸)，讓B球靜止，拉起A球，由靜止釋放后使它們相碰，碰后粘在一起。實驗過程中除了要測量A球被拉起的角度θ1及它們碰后擺起的最大角度θ2之外，還需測量______________(寫出物理量的名稱和符號)才能驗證碰撞中的守恒量。用測量的物理量表示碰撞中的守恒量應(yīng)滿足的關(guān)系式是： _______________________________________________。[試題案例]解析碰撞中的不變量是兩球質(zhì)量與速度的乘積之和，mAvA＝(mA＋mB)v[針對訓(xùn)練1]

(實驗數(shù)據(jù)處理)用如圖所示裝置尋求碰撞中的不變量，氣墊導(dǎo)軌水平放置，擋光板寬度9.0mm，兩滑塊由靜止被彈簧彈開后，左側(cè)滑塊通過左側(cè)數(shù)字計時器，記錄時間為0.040s，右側(cè)滑塊通過右側(cè)數(shù)字計時器，記錄時間為0.060s，左側(cè)滑塊質(zhì)量100g，左側(cè)滑塊m1v1大小__________g·m/s，右側(cè)滑塊質(zhì)量149g，兩滑塊質(zhì)量與速度乘積的矢量和m1v1＋m2v2＝________g·m/s。則左側(cè)滑塊m1v1＝100g×0.225m/s＝22.5g·m/s右側(cè)滑塊的速度為：解析左側(cè)滑塊的速度為：則右側(cè)滑塊m2v2＝149g×(－0.15m/s)≈－22.4g·m/s可見在誤差允許的范圍內(nèi)兩滑塊m1v1＋m2v2≈0。答案22.5

0核心要點動量及其變化足球守門員可以很輕松地接住飛往球門的足球，但是假如飛來的是一個相同速度的鉛球，守門員還敢接嗎？一顆子彈靜止時毫無威脅，但它高速飛行時卻有很大的殺傷力，這又是為什么？提示物體的沖擊效果跟物體的質(zhì)量、速度都有關(guān)系，由物體的質(zhì)量和速度的乘積來決定。[觀察探究]1.動量的性質(zhì)(1)矢量性：方向與瞬時速度的方向相同，有關(guān)動量的運算，遵從矢量的平行四邊形定則。(2)瞬時性：動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量，是針對某時刻而言的。(3)相對性：大小與參考系的選擇有關(guān)，通常情況是指相對地面的動量。[探究歸納]2.動量變化量的性質(zhì)(1)矢量性：動量的變化量Δp＝p′－p是矢量式，Δp、p′、p間遵循平行四邊形定則，如圖所示。(2)過程性：動量變化量是描述物體在運動過程中動量變化多少的物理量，它對應(yīng)于一段時間(或一段位移)。[試題案例][例2]

質(zhì)量為0.1kg的小球從1.25m高處自由落下，與地面碰撞后反彈回0.8m高處。取豎直向下為正方向，且g＝10m/s2。求： (1)小球與地面碰前瞬間的動量； (2)球與地面碰撞過程中動量的變化量。思路點撥：(1)小球自由下落時，加速度為g，由速度與位移關(guān)系公式求出小球碰地前瞬間的速度，再求出動量。(2)小球反彈后，同樣由速度與位移關(guān)系公式求出小球碰地后瞬間的速率。取豎直向下方向為正方向，分別表示出碰地前后小球的動量，小球動量的變化量等于末動量與初動量的差。所以小球與地面碰前瞬間的動量p1＝mv1＝0.1×5kg·m/s＝0.5kg·m/s，方向豎直向下。(2)設(shè)小球碰地后瞬間的速率為v2，則小球與地面碰撞過程中動量的變化量為Δp＝－mv2－mv1＝－0.1×(5＋4)kg·m/s＝－0.9kg·m/s，負號表示方向豎直向上。答案(1)0.5kg·m/s方向豎直向下(2)0.9kg·m/s方向豎直向上方法凝煉關(guān)于動量變化量的求解(1)若初、末動量在同一直線上，則在選定正方向的前提下，可化矢量運算為代數(shù)運算。(2)若初、末動量不在同一直線上，運算時應(yīng)遵循平行四邊形定則。[針對訓(xùn)練2]

如圖所示，一個質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度向左飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，則這一過程中動量的變化量為(

) A.大小為3.6kg·m/s，方向向左 B.大小為3.6