第一章　動量守恒定律 章末素養(yǎng)提升 學(xué)案（含答案 學(xué)生版+教師版）

第一章動量守恒定律章末素養(yǎng)提升物理觀念物理概念動量：物體的________和________的乘積沖量：力與____________________的乘積物理原理動量定理：I＝p′－p或F(t′－t)＝________動量守恒定律：m1v1＋m2v2＝____________________科學(xué)思維極限思想知道動量定理適用于變力情況，會用極限思想理解變力沖量的求解過程理想化模型碰撞模型；彈性碰撞問題；反沖現(xiàn)象圖像法能夠通過F－t圖像求某力的沖量；通過F合－t圖像求合力的沖量或動量的變化量科學(xué)探究1.能提出與碰撞前后的動量測量及對實驗造成影響等相關(guān)的物理問題2．能設(shè)計驗證動量守恒定律的實驗方案并進行交流論證。知道實驗需測量的物理量和所需器材，知道碰撞前后速度的測量方法，能測量并記錄數(shù)據(jù)3．能寫出具體碰撞情境中碰撞前后表征動量守恒的表達式，能分析數(shù)據(jù)驗證動量守恒定律，能對實驗誤差及誤差產(chǎn)生的原因進行分析科學(xué)態(tài)度與責任1.了解生產(chǎn)生活中應(yīng)用動量定理、動量守恒定律、反沖運動等實例，進一步提高學(xué)習(xí)物理的興趣，加強對科學(xué)本質(zhì)的認識2．通過動量守恒定律的學(xué)習(xí)，認識到物理學(xué)是人類認識自然的方式之一，是不斷發(fā)展的，具有相對持久性和普適性3．了解我國航天事業(yè)的巨大成就，增強對我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的信心例1(2023·江蘇海安高級中學(xué)高二期中)如圖所示，顛球是足球運動中的一項基本功，若某次顛球中，顛出去的足球豎直向上運動之后又落回到原位置，設(shè)整個運動過程中足球所受阻力大小不變。下列說法正確的是()A．球從顛出到落回的時間內(nèi)，重力的沖量為零B．球從顛出到落回的時間內(nèi)，阻力的沖量為零C．球上升階段與下降階段合外力的沖量大小相等D．球上升階段動量的減少量大于下降階段動量的增加量例2如圖所示，在光滑的水平面上放置有兩木塊A和B，A的質(zhì)量較大，現(xiàn)同時施加大小相等的恒力F使它們相向運動，然后又同時撤去外力F，A和B迎面相碰后合在一起，則A和B合在一起后的運動情況是()A．停止運動B．因A的質(zhì)量較大而向右運動C．因B的速度較大而向左運動D．運動方向不確定例3一個不穩(wěn)定的原子核質(zhì)量為M，處于靜止狀態(tài)。放出一個質(zhì)量為m的粒子后反沖，已知放出的粒子的動能為E0，則原子核反沖的動能為()A．E0 B.eq\f(m,M)E0C.eq\f(m,M－m)E0 D.eq\f(Mm,M－m)E0例4(2023·河北石家莊市辛集中學(xué)月考)如圖，在足夠大的光滑水平面上放有兩個小物塊P、Q，Q的質(zhì)量為m，P的質(zhì)量為2m，物塊P連接一輕彈簧并處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)讓物塊Q以初速度3v0向物塊P運動且兩物塊始終保持在一條直線上。若分別用實線和虛線表示物塊Q、P的速度v與時間t之間關(guān)系的圖線，則在彈簧形變過程中，v－t圖像可能是下圖中的()例5(2022·江蘇無錫市高二期末)A、B兩小球在光滑水平面上沿同一直線運動，B球在前，A球在后，mA＝1kg。經(jīng)過一段時間，A、B發(fā)生正碰，碰撞時間極短，碰撞前、后兩球的位移—時間圖像如圖所示，根據(jù)以上信息可知()A．碰撞過程中B球受到的沖量為8N·sB．碰撞過程中A球受到的沖量為－8N·sC．B球的質(zhì)量mB＝4kgD．A、B兩球發(fā)生的是彈性碰撞例6(2022·河北卷)如圖，光滑水平面上有兩個等高的滑板A和B，質(zhì)量分別為1kg和2kg，A右端和B左端分別放置物塊C、D，物塊質(zhì)量均為1kg，A和C以相同速度v0＝10m/s向右運動，B和D以相同速度kv0向左運動，在某時刻發(fā)生碰撞，作用時間極短，碰撞后C與D粘在一起形成一個新物塊，A與B粘在一起形成一個新滑板，物塊與滑板之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.1。重力加速度大小取g＝10m/s2。(1)若0<k<0.5，求碰撞后瞬間新物塊和新滑板各自速度的大小和方向；(2)若k＝0.5，從碰撞后到新物塊與新滑板相對靜止時，求兩者相對位移的大小。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________章末素養(yǎng)提升物理觀念物理概念動量：物體的質(zhì)量和速度的乘積沖量：力與力的作用時間的乘積物理原理動量定理：I＝p′－p或F(t′－t)＝mv′－mv動量守恒定律：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′科學(xué)思維極限思想知道動量定理適用于變力情況，會用極限思想理解變力沖量的求解過程理想化模型碰撞模型；彈性碰撞問題；反沖現(xiàn)象圖像法能夠通過F－t圖像求某力的沖量；通過F合－t圖像求合力的沖量或動量的變化量科學(xué)探究1.能提出與碰撞前后的動量測量及對實驗造成影響等相關(guān)的物理問題2．能設(shè)計驗證動量守恒定律的實驗方案并進行交流論證。知道實驗需測量的物理量和所需器材，知道碰撞前后速度的測量方法，能測量并記錄數(shù)據(jù)3．能寫出具體碰撞情境中碰撞前后表征動量守恒的表達式，能分析數(shù)據(jù)驗證動量守恒定律，能對實驗誤差及誤差產(chǎn)生的原因進行分析科學(xué)態(tài)度與責任1.了解生產(chǎn)生活中應(yīng)用動量定理、動量守恒定律、反沖運動等實例，進一步提高學(xué)習(xí)物理的興趣，加強對科學(xué)本質(zhì)的認識2．通過動量守恒定律的學(xué)習(xí)，認識到物理學(xué)是人類認識自然的方式之一，是不斷發(fā)展的，具有相對持久性和普適性3．了解我國航天事業(yè)的巨大成就，增強對我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的信心例1(2023·江蘇海安高級中學(xué)高二期中)如圖所示，顛球是足球運動中的一項基本功，若某次顛球中，顛出去的足球豎直向上運動之后又落回到原位置，設(shè)整個運動過程中足球所受阻力大小不變。下列說法正確的是()A．球從顛出到落回的時間內(nèi)，重力的沖量為零B．球從顛出到落回的時間內(nèi)，阻力的沖量為零C．球上升階段與下降階段合外力的沖量大小相等D．球上升階段動量的減少量大于下降階段動量的增加量答案D解析由沖量定義I＝Ft，球從顛出到落回的時間內(nèi)，重力和阻力的沖量為力乘以力作用的時間，大小不為零，A、B錯誤；球上升時合力為重力加阻力，下降時合力為重力減阻力，故上升時合外力比下降時合外力大，由牛頓第二定律，上升時加速度a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(mg＋Ff,m)大于下降時加速度a′＝eq\f(F合′,m)＝eq\f(mg－Ff,m)；設(shè)上升階段球的初速度為v，末速度為0，由動量定理I合＝Δp＝0－mv；下降階段初速度為0，末速度為v′，由于上升時加速度比下降時加速度大，根據(jù)速度位移關(guān)系v2＝2ax；其末速度v′＜v，動量的變化量I合′＝Δp′＝mv′－0＜mv，則球上升階段動量的變化量大于下降階段動量的變化量，球上升階段與下降階段合外力的沖量大小不相等，C錯誤，D正確。例2如圖所示，在光滑的水平面上放置有兩木塊A和B，A的質(zhì)量較大，現(xiàn)同時施加大小相等的恒力F使它們相向運動，然后又同時撤去外力F，A和B迎面相碰后合在一起，則A和B合在一起后的運動情況是()A．停止運動B．因A的質(zhì)量較大而向右運動C．因B的速度較大而向左運動D．運動方向不確定答案A解析設(shè)作用力F作用的時間為t，向右為正方向，則A的末動量pA＝FtB的末動量pB＝－Ft碰撞的過程中滿足動量守恒定律，所以(mA＋mB)v＝pA＋pB＝0碰撞后它們合在一起，停止運動，故A正確。例3一個不穩(wěn)定的原子核質(zhì)量為M，處于靜止狀態(tài)。放出一個質(zhì)量為m的粒子后反沖，已知放出的粒子的動能為E0，則原子核反沖的動能為()A．E0 B.eq\f(m,M)E0C.eq\f(m,M－m)E0 D.eq\f(Mm,M－m)E0答案C解析放出質(zhì)量為m的粒子后，剩余質(zhì)量為M－m，該過程動量守恒，有：mv0＝(M－m)v放出的粒子的動能為E0＝eq\f(1,2)mv02原子核反沖的動能：Ek＝eq\f(1,2)(M－m)v2解得Ek＝eq\f(m,M－m)E0，故選C。例4(2023·河北石家莊市辛集中學(xué)月考)如圖，在足夠大的光滑水平面上放有兩個小物塊P、Q，Q的質(zhì)量為m，P的質(zhì)量為2m，物塊P連接一輕彈簧并處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)讓物塊Q以初速度3v0向物塊P運動且兩物塊始終保持在一條直線上。若分別用實線和虛線表示物塊Q、P的速度v與時間t之間關(guān)系的圖線，則在彈簧形變過程中，v－t圖像可能是下圖中的()答案C解析以兩物塊及彈簧作為整體分析，當它們速度相等時，由動量守恒定律可得m·(3v0)＝(m＋2m)v解得v＝v0，故A、B錯誤；碰后，Q的速度減小，P的速度增大，在Q的速度大于P的速度時，彈簧壓縮量增大，彈簧彈力增大，它們的加速度都增大，當彈簧壓縮到最大，開始恢復(fù)的過程中，彈力方向不變，Q的速度繼續(xù)減小，P的速度繼續(xù)增大，但由于彈簧的壓縮量減小，它們的加速度都將減小，故C正確，D錯誤。例5(2022·江蘇無錫市高二期末)A、B兩小球在光滑水平面上沿同一直線運動，B球在前，A球在后，mA＝1kg。經(jīng)過一段時間，A、B發(fā)生正碰，碰撞時間極短，碰撞前、后兩球的位移—時間圖像如圖所示，根據(jù)以上信息可知()A．碰撞過程中B球受到的沖量為8N·sB．碰撞過程中A球受到的沖量為－8N·sC．B球的質(zhì)量mB＝4kgD．A、B兩球發(fā)生的是彈性碰撞答案D解析已知x－t圖像的斜率表示速度，則碰撞前vA＝6m/s，vB＝3m/s，碰撞后vA′＝2m/s，vB′＝5m/s，根據(jù)動量定理有IA＝mAvA′－mAvA＝－4N·s，IB＝mBvB′－mBvB，再根據(jù)動量守恒有mAvA＋mBvB＝mAvA′＋mBvB′，解得mB＝2kg，IB＝4N·s，A、B、C錯誤；碰撞前后的動能分別為Ek1＝eq\f(1,2)mAvA2＋eq\f(1,2)mBvB2＝27J，Ek2＝eq\f(1,2)mAvA′2＋eq\f(1,2)mBvB′2＝27J，則A、B兩球發(fā)生的是彈性碰撞，D正確。例6(2022·河北卷)如圖，光滑水平面上有兩個等高的滑板A和B，質(zhì)量分別為1kg和2kg，A右端和B左端分別放置物塊C、D，物塊質(zhì)量均為1kg，A和C以相同速度v0＝10m/s向右運動，B和D以相同速度kv0向左運動，在某時刻發(fā)生碰撞，作用時間極短，碰撞后C與D粘在一起形成一個新物塊，A與B粘在一起形成一個新滑板，物塊與滑板之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.1。重力加速度大小取g＝10m/s2。(1)若0<k<0.5，求碰撞后瞬間新物塊和新滑板各自速度的大小和方向；(2)若k＝0.5，從碰撞后到新物塊與新滑板相對靜止時，求兩者相對位移的大小。答案(1)5(1－k)m/s，方向向右eq\f(10－20k,3)m/s，方向向右(2)1.875m解析(1)物塊C、D碰撞過程中滿足動量守恒，設(shè)碰撞后瞬間物塊C、D形成的新物塊的速度為v物，已知C、D的質(zhì)量均為m＝1kg，以向右為正方向，則有mv0－m·kv0＝(m＋m)v物解得v物＝eq\f(1－k,2)v0＝5(1－k)m/s>0可知碰撞后瞬間物塊C、D形成的新物塊的速度大小為5(1－k)m/s，方向向右?；錋、B碰撞過程中滿足動量守恒，設(shè)碰撞后瞬間滑板A、B形成的新滑板的速度為v滑，滑板A和B質(zhì)量分別為1kg和2kg，則由Mv0－2M·kv0＝(M＋2M)v滑解得v滑＝eq\f(1－2k,3)v0＝eq\f(10－20k,3)m/s>0則新滑板速度方向也向右。(2)若k＝0.5，可知碰后瞬間物塊C、D形成的