1.1-動(dòng)量(導(dǎo)學(xué)案)-2024-2025學(xué)年高二物理同步備課系列(人教版2019選擇性必修第一冊(cè))

第1節(jié)動(dòng)量導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解生產(chǎn)生活中的各種碰撞現(xiàn)象。2.經(jīng)歷尋求碰撞中不變量的過(guò)程，體會(huì)探究過(guò)程中猜想、推理和證據(jù)的重要性。3.知道動(dòng)量概念及其單位，會(huì)計(jì)算動(dòng)量的變化量。4.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)與相互作用的觀念?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1.重點(diǎn)：動(dòng)量的概念、計(jì)算動(dòng)量的變化量2.難點(diǎn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并分析數(shù)據(jù)尋找碰撞中的不變量【知識(shí)回顧】1.把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái)，就成為一個(gè)擺(如圖)，擺長(zhǎng)為l，最大偏角為θ．小球運(yùn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度是多大？解：（1）小球從開(kāi)始下落到最低點(diǎn)僅重力做功，由動(dòng)能定理得解得2.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期為T(mén)，則下圖中B點(diǎn)的速度為_(kāi)_____。3.為了研究滑塊的運(yùn)動(dòng)情況,在滑塊上安裝了一寬度為d的遮光條?，F(xiàn)讓滑塊依次通過(guò)光電門(mén)A、B,并記錄了遮光條通過(guò)兩光電門(mén)A、B的時(shí)間分別為,則滑塊通過(guò)A、B的速度為_(kāi)______、_______?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、尋求碰撞中的不變量1．用兩根長(zhǎng)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(kāi)，該球與靜止的B球發(fā)生碰撞，碰撞后A球停止運(yùn)動(dòng)而靜止，B球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，最終擺到和A球被拉起時(shí)同樣的高度，碰撞前后，兩球速度之和不變．2．質(zhì)量大的C球與靜止的質(zhì)量小的B球碰撞，B球獲得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度，兩球碰撞前后的速度之和不相等(填“相等”或“不相等”)．3．由教材第3頁(yè)小車(chē)碰撞實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)知：兩輛小車(chē)碰撞前后，動(dòng)能之和不相等(填“相等”或“不相等”)，質(zhì)量與速度的乘積之和基本不變．二、動(dòng)量1．動(dòng)量(1)定義：物體的質(zhì)量和速度的乘積．(2)公式：p＝mv，單位：kg·m/s.(3)動(dòng)量的矢量性：動(dòng)量是矢(填“矢”或“標(biāo)”)量，方向與速度的方向相同，運(yùn)算遵循平行四邊形定則．2．動(dòng)量的變化量(1)物體在某段時(shí)間內(nèi)末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差，Δp＝p′－p(矢量式)．(2)動(dòng)量始終保持在一條直線上時(shí)的運(yùn)算：選定一個(gè)正方向，動(dòng)量、動(dòng)量的變化量用帶正、負(fù)號(hào)的數(shù)值表示，從而將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算．(3)矢量性：動(dòng)量的變化量也是矢量，方向與速度變化量的方向相同．【課堂探究】【新課導(dǎo)入】碰撞隨處可見(jiàn)，說(shuō)說(shuō)你見(jiàn)過(guò)的碰撞現(xiàn)象有哪些？以上的碰撞現(xiàn)象有什么共同特點(diǎn)？（提示：嘗試從作用時(shí)間、速度變化、力的變化等角度去思考。）碰撞現(xiàn)象是否會(huì)遵循什么共同規(guī)律？提示：例子：撞的共同特點(diǎn)：碰撞時(shí)間極短、速度和力瞬間變化......思考并嘗試回答碰撞可能遵循規(guī)律......【新課教學(xué)】任務(wù)一、尋求碰撞中的不變量在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，物理學(xué)家逐漸形成了這樣的觀念：物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律；自然過(guò)程中包含著某種物理量的不變性，即存在守恒量，是物理規(guī)律最基本的表現(xiàn)形式之一，所以對(duì)碰撞規(guī)律的研究從遵循一個(gè)不變量開(kāi)始。實(shí)驗(yàn)演示【實(shí)驗(yàn)步驟】如圖所示，A、B是兩個(gè)懸掛起來(lái)的鋼球，質(zhì)量相等。使B球靜止，拉起A球，放開(kāi)A后與B碰撞。將上面實(shí)驗(yàn)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(kāi)，撞擊靜止的B球。然后拉起B(yǎng)至某一高度后放開(kāi)，撞擊靜止的B球。觀察兩球碰撞后速度變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）AB質(zhì)量相等時(shí)，碰撞后A球停止運(yùn)動(dòng)而靜止，B球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，最終擺到和A球拉起時(shí)同樣的高度。說(shuō)明A、B兩球碰撞后，A的速度傳遞給了B。（2）B與C碰撞后，B擺起的最大高度大于C球被拉起時(shí)的高度，碰撞后B球獲得較大的速度?，F(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們觀察以下演示實(shí)驗(yàn)，猜想以下碰撞中的不變量可能與哪些因素有關(guān)？提示：這一個(gè)不變量與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題1：要想驗(yàn)證猜想，需要測(cè)量些物理量？提示：需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)相互碰撞物體的質(zhì)量和速度。問(wèn)題2：為實(shí)驗(yàn)方便操作和結(jié)果分析，我們?cè)跍y(cè)量速度時(shí)，可以怎么辦？提示：需保證兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動(dòng)。介紹：這種碰撞叫做一維碰撞。問(wèn)題:3：實(shí)驗(yàn)需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？提示：天平、測(cè)速度儀器（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電門(mén)...）問(wèn)題4：請(qǐng)簡(jiǎn)述測(cè)量速度的方案設(shè)計(jì)？提示：方案一：利用光電門(mén)測(cè)速兩輛小車(chē)都放在滑軌上，用一輛運(yùn)動(dòng)的小車(chē)碰撞一輛靜止的小車(chē)，碰撞后兩輛小車(chē)粘在一起運(yùn)動(dòng)。小車(chē)的速度用滑軌上的光電計(jì)時(shí)器測(cè)量。v=?x?t，式中Δx方案二：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)的后面。讓小車(chē)A運(yùn)動(dòng)，小車(chē)B靜止。在兩小車(chē)的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車(chē)連接成一體（如下圖所示）。通過(guò)紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。實(shí)驗(yàn)操作觀看實(shí)驗(yàn)操作步驟視頻。數(shù)據(jù)分析以下是某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)后得出的數(shù)據(jù)記錄：根據(jù)數(shù)據(jù)猜想以下碰撞中的不變量是什么？提示：猜想1：兩個(gè)物體碰撞前后動(dòng)能之和不變，所以質(zhì)量小的球速度大；猜想2：兩個(gè)物體碰撞前后速度與質(zhì)量的乘積之和可能是不變的……也許還有……如何驗(yàn)證猜想？請(qǐng)完成下表計(jì)算兩物體碰撞前后的物理量的大?。焊鶕?jù)上表，你能得出什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)結(jié)論:從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，此實(shí)驗(yàn)中兩輛小車(chē)碰撞前后，動(dòng)能之和并不相等，但質(zhì)量與速度的乘積之和卻基本不變。任務(wù)二、動(dòng)量上面的實(shí)驗(yàn)提示我們，對(duì)于發(fā)生碰撞的兩個(gè)物體來(lái)說(shuō)，它們的mv之和在碰撞前后可能是不變的。這使我們意識(shí)到，mv這個(gè)物理量具有特別的意義。請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文“動(dòng)量”部分，看看物理上賦予mv怎樣的物理意義？并補(bǔ)充下列填空部分內(nèi)容。1.動(dòng)量的定義：在物理學(xué)中，把物體的質(zhì)量m和速度?的乘積叫做物體的動(dòng)量p，用公式表示為p=mv。2.動(dòng)量單位：千克米每秒(kg?m/s)根據(jù)上面知識(shí)內(nèi)容，請(qǐng)思以下問(wèn)題：若質(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?當(dāng)他以恒定的速率做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),他的動(dòng)量是否變化?若這名運(yùn)動(dòng)員與對(duì)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：p=mv=300kg·m/s,方向向東，分析回答物體以恒定速率做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量大小不變，但是方式時(shí)刻在變，故動(dòng)量發(fā)生改變。計(jì)算得出動(dòng)量變化量Δp=p2-p1=0-mv=-300kg·m/s故動(dòng)量大小為300kg·m/s，方向向西。根據(jù)上述思考問(wèn)題內(nèi)容，請(qǐng)補(bǔ)充下列填空部分內(nèi)容。4.動(dòng)量的性質(zhì)(1)瞬時(shí)性:通常說(shuō)物體的動(dòng)量是物體在某一時(shí)刻或某一位置的動(dòng)量,動(dòng)量的大小可用p=mv表示。(2)相對(duì)性:因物體的速度與參考系的選取有關(guān),故物體的動(dòng)量也與參考系的選取有關(guān)。5.動(dòng)量的變化量：動(dòng)量的變化量是矢量,其表達(dá)式Δp=p2-p1為矢量式,運(yùn)算遵循平行四邊形定則,當(dāng)p2、p1在同一條直線上時(shí),可規(guī)定正方向,將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。動(dòng)量和動(dòng)能有什么區(qū)別聯(lián)系？【自我測(cè)評(píng)】1．判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)動(dòng)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)方向一定相同．(√)(2)動(dòng)量越大的物體，其速度一定大．(×)(3)動(dòng)能相同的物體，其動(dòng)量一定相同．(