人教版高中物理選擇性必修動(dòng)量

第1節(jié)動(dòng)量核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維1.尋求碰撞中的不變量。2.理解動(dòng)量的概念及動(dòng)量和動(dòng)量變化的矢量性，會(huì)計(jì)算一條直線上的物體動(dòng)量的變化。通過實(shí)驗(yàn)領(lǐng)會(huì)探究碰撞中不變量的基本思維。知識點(diǎn)一尋求碰撞中的不變量[觀圖助學(xué)]2019年5月8日至12日，冰壺世界杯總決賽在北京舉辦。冰壺是一項(xiàng)技巧運(yùn)動(dòng)，也是一項(xiàng)傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。觀看一場真實(shí)地體現(xiàn)冰壺運(yùn)動(dòng)精神且享有悠久歷史盛譽(yù)的傳統(tǒng)比賽項(xiàng)目也是一件樂事。你能尋找出兩冰壺碰撞過程中的不變量嗎？答案能1.實(shí)驗(yàn)演示質(zhì)量不同小球的碰撞如圖，將實(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，撞擊靜止的B球。我們可以看到，碰撞后B球獲得較大的速度，擺起的最大高度大于C球被拉起時(shí)的高度。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：質(zhì)量大的C球與質(zhì)量小的B球碰撞后，B球得到的速度比C球碰撞前的速度大，兩球碰撞前后的速度之和并不相等。2.利用滑軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)裝置(2)實(shí)驗(yàn)過程如圖所示，兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運(yùn)動(dòng)的小車碰撞一輛靜止的小車，碰撞后兩輛小車粘在一起運(yùn)動(dòng)。小車的速度用滑軌上的數(shù)字計(jì)時(shí)器測量。下表中的數(shù)據(jù)是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)采集的。其中，m1是運(yùn)動(dòng)小車的質(zhì)量，m2是靜止小車的質(zhì)量；v是運(yùn)動(dòng)小車碰撞前的速度，v′是碰撞后兩輛小車的共同速度。(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄兩輛小車的質(zhì)量和碰撞前后的速度

m1/kgm2/kgv/(m·s－1)v′/(m·s－1)10.5190.5190.6280.30720.5190.7180.6560.26530.7180.5190.5720.321(4)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論此實(shí)驗(yàn)中兩輛小車碰撞前后______之和并不相等，但是______與______的乘積之和卻基本不變。質(zhì)量速度動(dòng)能[思考判斷]關(guān)于“尋求碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)，判斷下列說法是否正確。(1)實(shí)驗(yàn)要求碰撞一般為一維碰撞。(

)(2)實(shí)驗(yàn)中的不變量是系統(tǒng)中物體各自的質(zhì)量與速度的乘積之和。()(3)只需找到一種情境的不變量即可，結(jié)論對其他情境也同樣適用。()(4)進(jìn)行有限次實(shí)驗(yàn)找到的不變量，具有偶然性，結(jié)論還需要實(shí)踐檢驗(yàn)。(

)√√√×[觀圖助學(xué)]知識點(diǎn)二動(dòng)量1.動(dòng)量 (1)定義：運(yùn)動(dòng)物體的______和______的乘積。 (2)公式：p＝______。 (3)單位：____________，符號是______________。 (4)矢量性：方向與______的方向相同，運(yùn)算遵循________________。2.動(dòng)量變化量 (1)定義：物體在某段時(shí)間內(nèi)________與________的矢量差(也是矢量)。 (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)號的數(shù)值表示，Δp＝__________。質(zhì)量速度mv千克米每秒kg·m/s速度平行四邊形定則末動(dòng)量初動(dòng)量p′－p[思考判斷](1)質(zhì)量大的物體的動(dòng)量一定大。()(2)動(dòng)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)方向一定相同。()(3)質(zhì)量和速率都相同的物體的動(dòng)量一定相同。(

)(4)一個(gè)物體的動(dòng)量改變，它的動(dòng)能一定改變。(

)(5)動(dòng)量變化量為正，說明它的方向與初始時(shí)的動(dòng)量方向相同。(

)××××√利用等長懸線懸掛的半徑相等的小鋼球做實(shí)驗(yàn)。為了保證發(fā)生一維碰撞，最好選用鋼桿懸掛的小球或選用雙線擺。事先測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2，然后一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球使它擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與靜止小球相碰。由小球被拉起和擺動(dòng)的角度借助機(jī)械能守恒定律算出小球碰前速度v1和碰后速度v1′、v2′。代入m1v1＝m1v1′＋m2v2′(矢量式)，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。[觀察探究]核心要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)探究案例1.準(zhǔn)確測量兩球碰撞后的擺角大小是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后不變的量是物體的質(zhì)量與速度的乘積之和，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。[探究歸納][例1]

(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)在“尋求碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)采用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。把兩個(gè)小球用等長的細(xì)線懸掛(使兩小球在豎直方向靜止時(shí)，剛好接觸)，讓B球靜止，拉起A球，由靜止釋放后使它們相碰，碰后粘在一起。實(shí)驗(yàn)過程中除了要測量A球被拉起的角度θ1及它們碰后擺起的最大角度θ2之外，還需測量______________(寫出物理量的名稱和符號)才能驗(yàn)證碰撞中的守恒量。用測量的物理量表示碰撞中的守恒量應(yīng)滿足的關(guān)系式是： _______________________________________________。[試題案例]解析碰撞中的不變量是兩球質(zhì)量與速度的乘積之和，mAvA＝(mA＋mB)v[針對訓(xùn)練1]

(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理)用如圖所示裝置尋求碰撞中的不變量，氣墊導(dǎo)軌水平放置，擋光板寬度9.0mm，兩滑塊由靜止被彈簧彈開后，左側(cè)滑塊通過左側(cè)數(shù)字計(jì)時(shí)器，記錄時(shí)間為0.040s，右側(cè)滑塊通過右側(cè)數(shù)字計(jì)時(shí)器，記錄時(shí)間為0.060s，左側(cè)滑塊質(zhì)量100g，左側(cè)滑塊m1v1大小__________g·m/s，右側(cè)滑塊質(zhì)量149g，兩滑塊質(zhì)量與速度乘積的矢量和m1v1＋m2v2＝________g·m/s。則左側(cè)滑塊m1v1＝100g×0.225m/s＝22.5g·m/s右側(cè)滑塊的速度為：解析左側(cè)滑塊的速度為：則右側(cè)滑塊m2v2＝149g×(－0.15m/s)≈－22.4g·m/s可見在誤差允許的范圍內(nèi)兩滑塊m1v1＋m2v2≈0。答案22.5

0核心要點(diǎn)動(dòng)量及其變化足球守門員可以很輕松地接住飛往球門的足球，但是假如飛來的是一個(gè)相同速度的鉛球，守門員還敢接嗎？一顆子彈靜止時(shí)毫無威脅，但它高速飛行時(shí)卻有很大的殺傷力，這又是為什么？提示物體的沖擊效果跟物體的質(zhì)量、速度都有關(guān)系，由物體的質(zhì)量和速度的乘積來決定。[觀察探究]1.動(dòng)量的性質(zhì)(1)矢量性：方向與瞬時(shí)速度的方向相同，有關(guān)動(dòng)量的運(yùn)算，遵從矢量的平行四邊形定則。(2)瞬時(shí)性：動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，是針對某時(shí)刻而言的。(3)相對性：大小與參考系的選擇有關(guān)，通常情況是指相對地面的動(dòng)量。[探究歸納]2.動(dòng)量變化量的性質(zhì)(1)矢量性：動(dòng)量的變化量Δp＝p′－p是矢量式，Δp、p′、p間遵循平行四邊形定則，如圖所示。(2)過程性：動(dòng)量變化量是描述物體在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)量變化多少的物理量，它對應(yīng)于一段時(shí)間(或一段位移)。[試題案例][例2]

質(zhì)量為0.1kg的小球從1.25m高處自由落下，與地面碰撞后反彈回0.8m高處。取豎直向下為正方向，且g＝10m/s2。求： (1)小球與地面碰前瞬間的動(dòng)量； (2)球與地面碰撞過程中動(dòng)量的變化量。思路點(diǎn)撥：(1)小球自由下落時(shí)，加速度為g，由速度與位移關(guān)系公式求出小球碰地前瞬間的速度，再求出動(dòng)量。(2)小球反彈后，同樣由速度與位移關(guān)系公式求出小球碰地后瞬間的速率。取豎直向下方向?yàn)檎较?，分別表示出碰地前后小球的動(dòng)量，小球動(dòng)量的變化量等于末動(dòng)量與初動(dòng)量的差。所以小球與地面碰前瞬間的動(dòng)量p1＝mv1＝0.1×5kg·m/s＝0.5kg·m/s，方向豎直向下。(2)設(shè)小球碰地后瞬間的速率為v2，則小球與地面碰撞過程中動(dòng)量的變化量為Δp＝－mv2－mv1＝－0.1×(5＋4)kg·m/s＝－0.9kg·m/s，負(fù)號表示方向豎直向上。答案(1)0.5kg·m/s方向豎直向下(2)0.9kg·m/s方向豎直向上方法凝煉關(guān)于動(dòng)量變化量的求解(1)若初、末動(dòng)量在同一直線上，則在選定正方向的前提下，可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。(2)若初、末動(dòng)量不在同一直線上，運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循平行四邊形定則。[針對訓(xùn)練2]

如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度向左飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，則這一過程中動(dòng)量的變化量為(

) A.大小為3.6kg·m/s，方向向左 B.大小為3.6