1.1-动量(导学案)-2024-2025学年高二物理同步备课系列(人教版2019选择性必修第一册)

第1节动量导学案【学习目标】1.了解生产生活中的各种碰撞现象。2.经历寻求碰撞中不变量的过程，体会探究过程中猜想、推理和证据的重要性。3.知道动量概念及其单位，会计算动量的变化量。4.认识动量是描述物体运动状态的物理量，深化运动与相互作用的观念。【学习重难点】1.重点：动量的概念、计算动量的变化量2.难点：设计实验并分析数据寻找碰撞中的不变量【知识回顾】1.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆(如图)，摆长为l，最大偏角为θ．小球运动到最低位置时的速度是多大？解：（1）小球从开始下落到最低点仅重力做功，由动能定理得解得2.已知打点计时器的周期为T，则下图中B点的速度为______。3.为了研究滑块的运动情况,在滑块上安装了一宽度为d的遮光条。现让滑块依次通过光电门A、B,并记录了遮光条通过两光电门A、B的时间分别为,则滑块通过A、B的速度为_______、_______。【自主预习】一、寻求碰撞中的不变量1．用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B，且两球并排放置，拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞，碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球被拉起时同样的高度，碰撞前后，两球速度之和不变．2．质量大的C球与静止的质量小的B球碰撞，B球获得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度，两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页小车碰撞实验中记录的数据知：两辆小车碰撞前后，动能之和不相等(填“相等”或“不相等”)，质量与速度的乘积之和基本不变．二、动量1．动量(1)定义：物体的质量和速度的乘积．(2)公式：p＝mv，单位：kg·m/s.(3)动量的矢量性：动量是矢(填“矢”或“标”)量，方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则．2．动量的变化量(1)物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差，Δp＝p′－p(矢量式)．(2)动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算转化为代数运算．(3)矢量性：动量的变化量也是矢量，方向与速度变化量的方向相同．【课堂探究】【新课导入】碰撞随处可见，说说你见过的碰撞现象有哪些？以上的碰撞现象有什么共同特点？（提示：尝试从作用时间、速度变化、力的变化等角度去思考。）碰撞现象是否会遵循什么共同规律？提示：例子：撞的共同特点：碰撞时间极短、速度和力瞬间变化......思考并尝试回答碰撞可能遵循规律......【新课教学】任务一、寻求碰撞中的不变量在物理学的发展历程中，物理学家逐渐形成了这样的观念：物理学的任务是发现普遍的自然规律；自然过程中包含着某种物理量的不变性，即存在守恒量，是物理规律最基本的表现形式之一，所以对碰撞规律的研究从遵循一个不变量开始。实验演示【实验步骤】如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开A后与B碰撞。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。然后拉起B至某一高度后放开，撞击静止的B球。观察两球碰撞后速度变化。实验现象：（1）AB质量相等时，碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。说明A、B两球碰撞后，A的速度传递给了B。（2）B与C碰撞后，B摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度，碰撞后B球获得较大的速度。现在请同学们观察以下演示实验，猜想以下碰撞中的不变量可能与哪些因素有关？提示：这一个不变量与物体的质量和速度有关。实验设计问题1：要想验证猜想，需要测量些物理量？提示：需要测量两个相互碰撞物体的质量和速度。问题2：为实验方便操作和结果分析，我们在测量速度时，可以怎么办？提示：需保证两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。介绍：这种碰撞叫做一维碰撞。问题:3：实验需要哪些实验器材？提示：天平、测速度仪器（打点计时器、光电门...）问题4：请简述测量速度的方案设计？提示：方案一：利用光电门测速两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。v=∆x∆t，式中Δx方案二：利用打点计时器测速将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。实验操作观看实验操作步骤视频。数据分析以下是某组同学实验后得出的数据记录：根据数据猜想以下碰撞中的不变量是什么？提示：猜想1：两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球速度大；猜想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……也许还有……如何验证猜想？请完成下表计算两物体碰撞前后的物理量的大小：根据上表，你能得出什么结论？实验结论:从实验数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但质量与速度的乘积之和却基本不变。任务二、动量上面的实验提示我们，对于发生碰撞的两个物体来说，它们的mv之和在碰撞前后可能是不变的。这使我们意识到，mv这个物理量具有特别的意义。请同学们阅读课文“动量”部分，看看物理上赋予mv怎样的物理意义？并补充下列填空部分内容。1.动量的定义：在物理学中，把物体的质量m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p=mv。2.动量单位：千克米每秒(kg•m/s)根据上面知识内容，请思以下问题：若质量为60kg的运动员(包括球)以5m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大?方向如何?当他以恒定的速率做曲线运动时,他的动量是否变化?若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量多大?动量的变化量的方向如何?提示：p=mv=300kg·m/s,方向向东，分析回答物体以恒定速率做曲线运动时，动量大小不变，但是方式时刻在变，故动量发生改变。计算得出动量变化量Δp=p2-p1=0-mv=-300kg·m/s故动量大小为300kg·m/s，方向向西。根据上述思考问题内容，请补充下列填空部分内容。4.动量的性质(1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=mv表示。(2)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。5.动量的变化量：动量的变化量是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。动量和动能有什么区别联系？【自我测评】1．判断下列说法的正误．(1)动量相同的物体，运动方向一定相同．(√)(2)动量越大的物体，其速度一定大．(×)(3)动能相同的物体，其动量一定相同．(