2020-2021年高中物理 第一章 动量守恒定律 1 动量学案 新人教版选择性必修第一册

1、2020-2021年高中物理 第一章 动量守恒定律 1 动量学案 新人教版选择性必修第一册2020-2021年高中物理 第一章 动量守恒定律 1 动量学案 新人教版选择性必修第一册年级：姓名：- 10 -动量目标体系构建【学习目标】1了解生产、生活中的碰撞现象。2经历猜想和寻求两物体碰撞前后会有什么物理量不变的过程，领会实验的基本思想。3理解动量的概念，会计算动量的变化。【思维脉络】课前预习反馈知识点 1寻求碰撞中的不变量1实验现象(1)实验装置如下图所示。把两个完全相同的小钢球用两根长度相等的细线悬挂起来，b小球静止，拉起a小球，放开后它们相碰。可以看到：碰撞后，a球的速度大小不变地“传给”

2、了b球。(2)将上面实验中的a球换成大小相同的c球，使c球质量大于b球质量，用手拉起c球至某一高度后放开，撞击静止的b球。我们可以看到，碰撞后b球获得较大的速度。(3)猜想：两个物体碰撞前后动能之和可能不变。两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的。2实验：寻求碰撞中的不变量(1)实验器材有气垫导轨、光电门、小车、数字计数器、天平等。(2)本实验所说的“碰撞前”是指即将发生碰撞的那一时刻，“碰撞后”是指碰撞刚结束的那一时刻。(3)分析总结实验的数据，计算两辆小车碰撞前后的动能之和不相等，但是质量与速度的乘积之和基本不变。知识点 2动量1定义运动物体的质量和它的速度的乘积叫作物体的动量。

3、2表达式pmv。3单位千克米每秒，符号kgms1。4方向动量是矢量，它的方向与速度的方向相同。5动量的变化量(1)定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和p，则称ppp为物体在该过程中的动量变化量。(2)方向：p是矢量，其方向与速度的改变量v的方向相同。思考辨析 判一判(1)在光滑水平面上，两个钢球对心碰撞前后，其速度与质量的乘积之和是不变的。()(2)动量大的物体惯性一定大。()(3)物体的动量相同，其动能一定也相同。()(4)做直线运动的物体速度增大时，动量的变化量p的方向与运动方向相同。()(5)物体的动量发生改变，其动能也一定发生改变。()选一选下列关于动量的说法中，正确的是(

4、d)a物体的动量改变了，其速度大小一定改变b物体的动量改变了，其速度方向一定改变c物体运动速度的大小不变，其动量一定不变d物体的运动状态改变，其动量改变解析：a、c错：动量是矢量，动量方向的改变也是动量改变，如匀速圆周运动，方向时刻改变，速度大小不变。b错：物体的动量改变，可能是速度大小改变，也可能是速度方向改变。d对：物体的运动状态改变，说明速度改变，故其动量mv一定改变，可能是方向改变，也可能是大小改变，还有可能是大小和方向同时改变。想一想如图所示，足够长的传送带以恒定的速率v1逆时针运动，一质量为m的物块以大小为v2的初速度冲上传送带，最后又滑回，已知v1v2，则物块在传送带上运动过程中

5、其动量的变化量是多少？解析：由于v2v1，则物块返回到p点的速度大小为v1，则动量变化量pppmv1mv2m(v1v2)方向水平向左。课内互动探究探究 寻求碰撞中的不变量情境导入水上两个电动碰碰船正面相碰，假设两船的速度大小相等，碰后质量大的船和质量小的船哪个容易反弹？提示：质量小的船容易反弹，因为质量小的船质量与速度的乘积小。要点提炼1实验器材方案一：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案二：光滑长木板、光电计时器、纸带、小车(两个)、天平、橡皮泥等。2实验步骤不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：(1)用天平测量相关物体的质量；(2)安装

6、实验装置；(3)使物体发生碰撞；(4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度；(5)改变碰撞条件重复上述(3)、(4)步；(6)进行数据处理通过分析对比，找出碰撞中的不变量；(7)整理实验器材。 3数据处理(1)将以上两个实验过程中测得的数据填入下表中碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1v2根据表中的数据，找出碰撞前和碰撞后相等的关系量。(2)结论在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和，即m1v1m2v2m1v1m2v2。典例剖析典例1 某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50 hz)、

7、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车a、带橡皮泥的小车b、天平。该同学设计的实验步骤如下：a用天平测出小车a的质量为ma0.4 kg，小车b的质量为mb0.2 kgb更换纸带重复操作三次c小车a靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车b放在长木板中间d把光滑长木板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源e接通电源，并给小车a一定的初速度va(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来adceb。(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如上图所示，根据这些数据完成下表。碰撞前碰撞后a车b车ab整体质量/kg速度/(ms1)mv/(kgms1)(3)根据以上数据猜想碰撞前后不变量的表达式为

8、mavambvb(mamb)v。思路引导：注意碰撞前后小车均做匀速运动，碰撞前后的速度可利用纸带上点迹分布均匀的部分计算。解析：(1)按照先安装，后实验，最后重复的顺序，该同学正确的实验步骤为adceb。(2)碰撞前后均为匀速直线运动，由纸带上的点迹分布求出速度。碰后小车a、b合为一体，求出ab整体的共同速度。注意打点计时器的频率为50 hz，打点时间间隔为0.02 s，通过计算得下表。碰撞前碰撞后a车b车ab整体质量/kg0.40.20.6速度/(ms1)3.002.0mv/(kgms1)1.201.2(3)由表中数值可看出mv一行中数值相同，可猜想碰撞前后不变量的表达式为mavambvb(

9、mamb)v。对点训练1(2020河南林州一中分校高二上学期调研)(多选)利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是(ab)a悬挂两球的细绳长度要适当，且等长b由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度c两小球必须都是刚性球，且质量相同d悬挂两球的细绳的悬点可以在同一点解析：两细绳等长能保证两球发生正碰，以减小实验误差，则悬挂两球的细绳的悬点不能在同一点，a正确，d错误；计算小球碰撞前速度时用到了机械能守恒定律，当初速度为0时，能方便准确地计算小球碰撞前的速度，b正确；本实验中对小球是否有弹性无要求，两小球质量不一定相同，c错误。探究 对动量的理解情境导入如图所示，运动员挥拍

10、将质量为m的网球击出。如果网球被拍子击打前、后瞬间速度的大小均为v，请思考：网球动量的变化量是零吗？提示：不是。动量是矢量，其变化量为2mv。要点提炼1动量的性质(1)瞬时性求动量时要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量，pmv中的速度v是瞬时速度。(2)矢量性动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同，有关动量的运算，如果物体在一条直线上运动，则选定一个正方向后，动量的矢量运算就可以转化为代数运算了。(3)相对性指物体的动量与参考系的选择有关，选不同的参考系时，同一物体的动量可能不同，通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指物体相对地面的动量。2动量与速度的区别和联系(1)区别：速度描述物体运

11、动的快慢和方向；动量在描述物体运动方面更进一步，更能体现运动物体的作用效果。(2)联系：动量和速度都是描述物体运动状态的物理量，都是矢量，动量的方向与速度方向相同，pmv。特别提醒动量是矢量，比较两个物体的动量时，不能仅比较大小，也应比较方向，只有大小相等、方向相同的两个动量才相等。典例剖析典例2 2020年亚洲杯足球赛在阿联酋境内4座城市中举行，比赛中，一足球运动员踢一个质量为0.4 kg的足球。(1)若开始时足球的速度是4 m/s，方向向右，踢球后，球的速度为10 m/s，方向仍向右(如图甲)，则足球的初动量p1.6 kgm/s，方向向右；足球的末动量p4 kgm/s，方向向右；在这一过程

12、中足球动量的改变量p2.4 kgm/s，方向向右。(2)若足球以10 m/s的速度撞向球门门柱，然后以3 m/s速度反向弹回(如图乙)，则这一过程中足球的动量改变量是5.2 kgm/s，方向向左；动能改变量是18.2 j。思路引导：(1)切记动量是矢量，其方向与速度方向相同。(2)动量的变化量ppp是矢量式，当p、p在同一直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。解析：(1)取向右为正方向，初、末动量分别为pmv0.44 kgm/s1.6 kgm/s，方向向右pmv0.410 kgm/s4 kgm/s，方向向右动量的改变量为ppp2.4 kgm/s，方向向右。(2)取向右为正方向，初、

13、末动量分别为p1mv0.410 kgm/s4 kgm/s，方向向右p2mv0.4(3) kgm/s1.2 kgm/s，方向向左，动量的改变量为pp2p15.2 kgm/s，负号表示方向向左。ekmv2mv218.2 j。对点训练2(2020吉林省实验中学高二下学期期中)物体的动量变化量的大小为6 kgm/s，这说明(d)a物体的动量在减小b物体的动量在增大c物体的动量大小一定变化d物体的动量大小可能不变解析：物体的动量变化量的大小为6 kgm/s，动量是矢量，动量变化的方向与初动量可能同向、可能反向、也可能不在同一条直线上，故物体的动量的大小可能增加、可能减小，也可能不变，故d正确，a、b、c错误。故选d。核心素养提升动量和动能的比较动量动能物理意义描述机械运动状态的物理量定义式pmvekmv2标矢性矢量标量变化决定因素物体所受冲量外力所做的功换算关系p，ek案例 (多选)(2020长春外国语学校高三期末)关于速度、动量和动能，下列说法正确的是