新教材2023年高中人教版物理选择性必修第一册学案：1.1动量

--1-第一章动量守恒定律1．动 量目标体系构建【学习目标】了解生产、生活中的碰撞现象。经受猜测和寻求两物体碰撞前后会有什么物理量不变的过程，领悟试验的根本思想。理解动量的概念，会计算动量的变化。【思维脉络】课前预习反响学问点1 寻求碰撞中的不变量试验现象试验装置如以以下图所示。把两个完全一样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”了B球。ACCBC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。猜测：①两个物体碰撞前后动能之和可能不变。②两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的。试验：寻求碰撞中的不变量试验器材有气垫导轨、光电门、小车、数字计数器、天公正。本试验所说的“碰撞前”是指马上发生碰撞的那一时刻，“碰撞后”是指碰撞刚完毕的那一时刻。分析总结试验的数据，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根本不变。学问点2 动量定义运动物体的质量和它的速度的乘积叫作物体的动量。表达式p＝mv。3．单位千克米每秒，符号kg·m·。方向动量是矢量，它的方向与速度的方向一样。动量的变化量定义：假设运动物体在某一过程的始、末动量分别为pp′，则称Δp＝p′－p为物体在该过程中的动量变化量。方向：Δp是矢量，其方向与速度的转变量Δv的方向一样。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)动量大的物体惯性确定大。( ×)物体的动量一样，其动能确定也一样。( ×)做直线运动的物体速度增大时，动量的变化量Δp的方向与运动方向一样。( √)(5)物体的动量发生转变，其动能也确定发生转变。( ×)『选一选』以下关于动量的说法中，正确的选项是( D )A．物体的动量转变了，其速度大小确定转变B．物体的动量转变了，其速度方向确定转变C．物体运动速度的大小不变，其动量确定不变D．物体的运动状态转变，其动量转变具体分析：A、C错：动量是矢量，动量方向的转变也是动量转变，如匀速圆周运动，方B错：物体的动量转变，可能是速度大小转变，也可能是速度方向转变。D对：物体的运动状态转变，说明速度转变，故其动量mv确定转变，可能是方向转变，也可能是大小转变，还有可能是大小和方向同时转变。『想一想』v 如以下图，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v2v 1 2量是多少？具体分析：由于v2>v1，则物块返回到P点的速度大小为v1，则动量变化量Δp＝p′－p1 2 1 ＝mv＋mv＝m(v＋v)方向水平向左。1 2 1 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简洁反弹？提示：质量小的船简洁反弹，由于质量小的船质量与速度的乘积小。┃┃要点提炼■1．试验器材方案一：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．试验步骤不管承受哪种方案，试验过程均可按试验方案合理安排，参考步骤如下：(1)用天平测量相关物体的质量；(2)安装试验装置；使物体发生碰撞；测量或读出有关数据，计算出物体的速度；(5)转变碰撞条件重复上述(3)、(4)步；(6)进展数据处理通过分析比照，找出碰撞中的不变量；(7)整理试验器材。3．数据处理将以上两个试验过程中测得的数据填入下表中碰撞前碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1′v2′依据表中的数据，找出碰撞前和碰撞后相等的关系量。结论v v v 在试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m ＋m ＝m ′＋v v v 11 22 11 2211变量：打点计时器、低压沟通电源(50Hz)、纸带、外表光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。该同学设计的试验步骤如下：A．用天平测出小车AmA＝0.4kg，小车BmB＝0.2kgB．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AvA请将以上步骤按操作的先后挨次排列出来ADCEB。打点计时器打下的纸带中，比较抱负的一条如上图所示，依据这些数据完成下表。碰撞前碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量/kg速度/(m·s－1)mv/(kg·m·s－1)依据以上数据猜测碰撞前后不变量的表达式为mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v。思路引导：留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局部计算。具体分析：(1)ADCEB。碰撞前碰撞后质量/kg速度/(m·s－1)mv/(kg·m·s－1)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碰撞前碰撞后质量/kg速度/(m·s－1)mv/(kg·m·s－1)A车B车AB整体0.40.20.63.002.01.201.2由表中数值可看出mvmAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v。┃┃对点训练■1．(2023·河南林州一中分校高二上学期调研)(多项选择)利用如以下图的装置探究碰撞中的不变量，则以下说法正确的选项是( 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．两小球必需都是刚性球，且质量一样D．悬挂两球的细绳的悬点可以在同一点具体分析：两细绳等长能保证两球发生正碰，以减小试验误差，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，当时速度为0时，能便利准确地计算小球碰撞前的速度，B正确；本试验中对小球是否有弹性无要求，两小球质量不愿定一样，C错误。探究 对动量的理解┃┃情境导入■如以下图，运发动挥拍将质量为m的网球击出。假设网球被拍子击打前、后瞬间速度的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，p＝mvv是瞬时速度。矢量性动量的方向与物体的瞬时速度的方向一样，有关动量的运算，假设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。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状况下，物体的动量是指物体相对地面的动量。2．动量与速度的区分和联系区分：速度描述物体运动的快慢和方向；动量在描述物体运动方面更进一步，更能表达运动物体的作用效果。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一样，p＝mv。特别提示动量是矢量，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、方向一样的两个动量才相等。222023年亚洲杯足球赛在阿联酋境内40.4kg的足球。4m/s，方向向右，踢球后，球的速度为10m/s，方向仍向右(如图甲)p＝1.6kg·m/sp′＝4kg·m/s，方向向右；在这一过程中足球动量的转变量Δp＝2.4kg·m/s，方向向右。10m/s3m/s速度反向弹回(如图乙)，则这一过5.2kg·m/s18.2J。思路引导：(1)切记动量是矢量，其方向与速度方向一样。(2)Δp＝p′－pp′、p在同始终线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。具体分析：(1)取向右为正方向，初、末动量分别为p＝mv＝0.4×4kg·m/s＝1.6kg·m/s，方向向右p′＝mv′＝0.4×10kg·m/s＝4kg·m/s，方向向右动量的转变量为Δp＝p′－p＝2.4kg·m/s，方向向右。(2)取向右为正方向，初、末动量分别为p1＝mv′＝0.4×10kg·m/s＝4kg·m/s，方向向右p2＝mv″＝0.4×(－3)kg·m/s＝－1.2kg·m/s，方向向左，2 动量的转变量为Δp′＝p－p＝－5.2kg·m/s2 ΔE＝1

2＝18.2J。k 2mv′ 2mv″┃┃对点训练■2．(2023·吉林省试验中学高二下学期期中)物体的动量变化量的大小为6kg·m/s，这说明( D )A．物体的动量在减小B．物体的动量在增大C．物体的动量大小确定变化D．物体的动量大小可能不变具体分析：物体的动量变化量的大小为6kg·m/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。应选D。核心素养提升动量动能动量动能物理意义描述机械运动状态的物理量定义式p＝mvE＝mv1k标矢性矢量2标量2变化打算因素物体所受冲量外力所做的功换算关系p＝2mE，E＝p2kk2m案例(多项选择)(2023·长春外国语学校高三期末)关于速度、动量和动能，以下说法正确的是( CD )