新教材2025版高中物理第一章動量與動量守恒定律1.動量學案教科版選擇性必修第一冊

1.動量課標要求1.了解碰撞現(xiàn)象及歷史上對碰撞現(xiàn)象的探討．2．通過試驗尋求碰撞中的不變量．3．理解動量的概念及其矢量性，會計算一維狀況下的動量變更量．思維導(dǎo)圖必備學問·自主學習——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、常見的碰撞現(xiàn)象做相對運動的兩個(或幾個)物體相遇并發(fā)生________，在很短的時間內(nèi)，它們的________會發(fā)生顯著變更，這一過程叫作碰撞．[導(dǎo)學1]氣墊導(dǎo)軌是否水平的檢測方法：輕推滑塊，滑塊通過兩個光電門的擋光時間相等．二、探究碰撞過程的守恒量1．試驗裝置(如圖所示)為了探討水平方向的一維碰撞，氣墊導(dǎo)軌必需調(diào)水平．(1)質(zhì)量的測量：用天平測量滑塊的質(zhì)量．(2)速度的測量：利用公式v＝ΔxΔt，式中Δx(3)結(jié)論：試驗表明，兩個物體相互碰撞時，碰撞前動量總和(mAvA＋mBvB)與碰撞后動量的總和(mAv′A＋mBv′B)相等，即質(zhì)量m與速度v的乘積的矢量和在碰撞過程中保持不變．[導(dǎo)學2]動量是矢量，方向與速度的方向相同，物體做勻速圓周運動時，速度大小不變，方向時刻變更，其動量時刻變更．2.動量(1)定義：物理學中把________和________的乘積(即運動的量)定義為物體的動量，用符號p表示．(2)表達式：p＝________．(3)單位：____________，符號是________．(4)方向：動量是________量，它的方向與________的方向相同．[導(dǎo)學3]動量的正負號僅表示方向，不表示大?。柋硎緞恿康姆较蚺c規(guī)定的正方向相同；負號表示動量的方向與規(guī)定的正方向相反．關(guān)鍵實力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點一探究碰撞過程的守恒量歸納總結(jié)1.碰撞中的特別狀況——一維碰撞兩個物體碰撞前沿同始終線運動，碰撞后仍沿這條直線運動．中學階段僅限于用一維碰撞進行探討．在一維碰撞的狀況下，與物體運動有關(guān)的物理量只有物體的質(zhì)量和速度，因此試驗要測量物體的質(zhì)量和速度．2．找尋碰撞中的不變量(1)碰撞前后物體質(zhì)量不變，但質(zhì)量并不描述物體的運動狀態(tài)，不是我們找尋的“不變量”．(2)必需在多種碰撞的狀況下都不變更的量，才是我們找尋的“不變量”．(3)猜想：在一維碰撞的狀況下，設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v′1、v′2.假如速度與規(guī)定的正方向一樣，則速度取正值，否則取負值．①碰撞中的不變量可能是質(zhì)量與速度的乘積，那么就相應(yīng)驗證：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2.②碰撞中的不變量可能是質(zhì)量與速度的二次方的乘積，那么就相應(yīng)驗證：m1③碰撞中的不變量或許是物體的速度與質(zhì)量的比值，那么就相應(yīng)地驗證：v1m1當然還有其他可能，依次進行驗證．典例示范例1某同學利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成．下面是試驗的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌的調(diào)整旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③接通數(shù)字計時器；④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)有固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門后依次被制動；⑦讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時間Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間Δt3＝8.35ms；⑧測出擋光片的寬度d＝5mm，測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)質(zhì)量為m2＝200g.數(shù)據(jù)處理與試驗結(jié)論：(1)試驗中氣墊導(dǎo)軌的作用是：①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.(2)碰撞前滑塊1的速度v1為________m/s，碰撞后滑塊1的速度v2為________m/s，滑塊2的速度v3為________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本試驗，同學們可以探究出哪些物理量是不變的？通過對試驗數(shù)據(jù)的分析說明理由．(至少回答2個不變量)①________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.素養(yǎng)訓(xùn)練1用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量，氣墊導(dǎo)軌水平放置，擋光板寬度為9.0mm，兩滑塊從靜止狀態(tài)被彈簧(圖中未畫出)彈開后，左側(cè)滑塊通過左側(cè)光電門的時間為0.040s，右側(cè)滑塊通過右側(cè)光電門的時間為0.060s，左側(cè)滑塊質(zhì)量為100g，左側(cè)滑塊的m1v1＝________g·m/s，右側(cè)滑塊質(zhì)量為150g，兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和m1v1＋m2v2＝________．素養(yǎng)訓(xùn)練2某同學設(shè)計了一個用打點計時器探究碰撞中的不變量．在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動．然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，接著做勻速運動，他設(shè)計的詳細裝置如圖所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．(1)若已得到打點紙帶如下圖所示，并將測得的各計數(shù)點間距離標在圖上，A點是運動起始的第一點，則應(yīng)選________段來計算A的碰前速度，應(yīng)選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空填“AB”“BC”“CD”或“DE”)．(2)已測得小車A的質(zhì)量m1＝0.40kg，小車B的質(zhì)量m2＝0.20kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前mAvA＋mBvB＝________kg·m/s；碰后mAv′A＋mBv′B＝________kg·m/s.并比較碰撞前后兩個小車質(zhì)量與速度的乘積之和是否相等．【思維方法】(1)試驗誤差存在的主要緣由是摩擦力的存在，利用氣墊導(dǎo)軌進行試驗，調(diào)整時留意利用水平儀，確保導(dǎo)軌水平．(2)利用氣墊導(dǎo)軌結(jié)合光電門進行試驗探究不僅能保證碰撞是一維的，還可以做出多種情形的碰撞，物體碰撞前后速度的測量簡潔，誤差較小，精確性較高，是最佳探究方案．探究點二動量及動量變更導(dǎo)學探究足球場上常見這樣的場景：運動員用頭頂球破門，這種碰撞運動員可以承受．我們思索三個問題：(1)足球的質(zhì)量越大，甚至換成的鉛球，運動員是否還能承受？(2)假設(shè)足球的速度像子彈的速度一樣快，運動員是否還能承受？(3)從上面的兩個問題中可以看出質(zhì)量和速度對碰撞的效果是否有影響？歸納總結(jié)1.對動量的相識(1)瞬時性：通常說物體的動量是物體在某一時刻或某一位置的動量，動量的大小可用p＝mv表示．(2)矢量性：動量的方向與物體的瞬時速度的方向相同．(3)相對性：因物體的速度與參考系的選取有關(guān)，故物體的動量也與參考系的選取有關(guān)．2．動量的變更量動量的變更量是矢量，其表達式Δp＝p2－p1為矢量式，運算遵循平行四邊形定則，當p2、p1在同一條直線上時，可規(guī)定正方向，將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算．3．動量和動能的區(qū)分與聯(lián)系物理量動量動能區(qū)分標矢性矢量標量大小p＝mvEk＝12mv變更狀況v變更，p肯定變更v變更，ΔEk可能為零聯(lián)系p＝2mEk，Ek典例示范例2全國羽毛球錦標賽是國內(nèi)羽毛球項目最高級別的賽事，2024年全國羽毛球錦標賽于2024年12月16日到12月29日在福建廈門實行．運動員扣殺羽毛球的速度可達到342km/h.某次訓(xùn)練中，羽毛球飛來的速度為90km/h，某運動員將球以342km/h的速度反向擊回．已知羽毛球質(zhì)量為5g，試求：(1)擊球過程中羽毛球的動量變更量；(2)在這次扣殺中，羽毛球的速度變更量、動能變更量各是多大．歸納總結(jié)理解動量的四點留意(1)動量p＝mv，大小由m和v共同確定．(2)動量p和動量的變更量Δp均為矢量，計算時要留意其方向性．(3)動能是標量，動能的變更量等于末動能與初動能大小之差．(4)物體的動量變更時動能不肯定變更，動能變更時動量肯定變更．素養(yǎng)訓(xùn)練3關(guān)于物體的動量，下列說法中正確的是()A．物體的動量越大，其慣性也越大B．同一物體的動量越大，其速度肯定越大C．物體的動量發(fā)生變更，其動能肯定變更D．運動物體在任一時刻的動量方向肯定是該時刻的位移方向素養(yǎng)訓(xùn)練4下列說法正確的是()A．質(zhì)量肯定的物體，若動量發(fā)生變更，則動能肯定變更B．質(zhì)量肯定的物體，若動能發(fā)生變更，則動量肯定變更C．做勻速圓周運動的物體，其動能和動量都保持不變D．物體受到力的作用，則該力肯定會對物體做功隨堂演練·自主檢測——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達標1．神舟十四號載人飛船完成在軌飛行和試驗任務(wù)后于北京時間2024年12月4日夜晚，在東風著陸場勝利著陸．神舟十四號載人飛船在軌過程是繞地心做勻速圓周運動，神舟十四號載人飛船在軌運行過程中()A．速度不變B．加速度不變C．動能不變D．動量不變2．質(zhì)量為0.5kg的物體，運動速度為3m/s，它在一個變力作用下速度變?yōu)?m/s，方向和原來方向相反，則這段時間內(nèi)動量的變更量為()A．5kg·m/s，方向與原運動方向相反B．5kg·m/s，方向與原運動方向相同C．2kg·m/s，方向與原運動方向相反D．2kg·m/s，方向與原運動方向相同3．關(guān)于質(zhì)量肯定的物體的動能、動量關(guān)系說法正確的是()A．動能不變，動量肯定不變B．動量變更，動能肯定變更C．動量的變更量為零，動能的變更量肯定為零D．動能的變更量為零，動量的變更量肯定為零4．如圖飛機在平直跑道上由靜止起先做勻加速直線運動，則飛機在運動過程中的()A．動能與速度成正比B．動能與時間成正比C．動量與時間成正比D．動量與位移成正比5．質(zhì)量為5kg的小球以5m/s的速度豎直落到地板上，隨后以3m/s的速度反向彈回，若取豎直向下的方向為正方向，則小球動量的變更為()A．10kg·m/sB．－10kg·m/sC．40kg·m/sD．－40kg·m/s1．動量必備學問·自主學習一、相互作用運動狀態(tài)二、2．(1)質(zhì)量m速度v(2)mv(3)千克米每秒kg·m/s(4)矢速度關(guān)鍵實力·合作探究探究點一【典例示范】例1解析：(1)①大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．②保證兩個滑塊的碰撞是一維的．(2)滑塊1碰撞前的速度v1＝dΔt1滑塊1碰撞后的速度v2＝dΔt2滑塊2碰撞后的速度v3＝dΔt3(3)①系統(tǒng)碰撞前后質(zhì)量與速度的乘積之和不變．緣由：系統(tǒng)碰撞前的質(zhì)量與速度的乘積m1v1＝0.15kg·m/s，系統(tǒng)碰撞后的質(zhì)量與速度的乘積之和m1v2＋m2v3＝0.15kg·m/s.②碰撞前后總動能不變．緣由：碰撞前的總動能Ek1＝12碰撞后的總動能Ek2＝12所以碰撞前后總動能相等．答案：(1)①大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差②保證兩個滑塊的碰撞是一維的(2)0.500.100.60(3)見解析素養(yǎng)訓(xùn)練1解析：以水平向左為正方向，左側(cè)滑塊的速度為v1＝dt1＝則左側(cè)滑塊的m1v1＝100g×0.225m/s＝22.5g·m/s，右側(cè)滑塊的速度為v2＝－dt2＝－則右側(cè)滑塊的m2v2＝150g×(－0.15m/s)＝－22.5g·m/s，由以上分析知，兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和m1v1＋m2v2＝0.答案：22.50素養(yǎng)訓(xùn)練2解析：(1)小車A碰前做勻速直線運動，打在紙帶上的點應(yīng)當是間距勻稱的，故計算小車碰前速度應(yīng)選BC段；CD段上所打的點由稀變密，可見在CD段A、B兩小車相互碰撞．A、B撞后一起做勻速運動，所打出的點又應(yīng)是間距勻稱的．故應(yīng)選DE段計算碰后速度．(2)vA＝BCΔt＝1.05m/s，vB＝0，v′A＝v′B＝DEΔt＝0.695m/s，則碰前mAvA＋mBvB＝0.420kg·m/s，碰后答案：(1)BCDE(2)0.4200.417探究點二【導(dǎo)學探究】提示：(1)足球的質(zhì)量越大，運動員越難承受甚至不能承受．(2)足球的速度像子彈的速度一樣快時，運動員不能承受．(3)有影響．【典例示范】例2解析：(1)以羽毛球飛回的方向為正方向，則p1＝mv1＝5×10－3×-90p2＝mv2＝5×10－3×3423.6所以羽毛球動量的變更量為Δp＝p2－p1＝0.475kg·m/s－(－0.125kg·m/s)＝0.600kg·m/s，即羽毛球動量的變更量大小為0.600kg·m/s，方向與羽毛球飛回的方向相同．(2)羽毛球的初速度v1＝－25m/s，羽毛球的末速度v2＝95m/s，所以Δv＝v2－v1＝95m/s－(－25m/s)＝120m/s.羽毛球的初動能Ek＝12mv12＝12羽毛球的末動能E′k＝12mv22＝12所以ΔEk＝E′k－Ek＝21J.答案：(1)0.600kg·m/s，方向與羽毛球飛回的方向相同(2)120m/s21J素養(yǎng)訓(xùn)練3解析：慣性大小的唯一量度是物體的質(zhì)量，假如物體的動量大，但也有可能物體的質(zhì)量很小，所以不能說物體的動量大其慣性就大，A錯誤；動量等于物體的質(zhì)量與物體速度的乘積，即p＝mv，同一物體的動量越大，其速度肯定越大，B正確；物體的動量發(fā)生變更，則速度可能是方向變更、也可能是大小變更，所以動能不肯定變更，C錯誤；動量是矢量，動量的方向就是物體運動的方向，不是位移方向，D錯誤．答案：B素養(yǎng)訓(xùn)練4解析：質(zhì)量肯定的物體，若動量發(fā)生變更，可能是只有速度方向變更，比如勻速圓周運動，則此時動能不變，A錯誤；質(zhì)量肯定的物體，若動能變更，則說明速度大小肯定變更，故動量肯定變更，B正確；勻速圓周運動中，物體的速度大小不變，但方向時刻在變更，故動能不變，動量變更，C錯誤；一個物體受到力的作用，若此時的物體的位移為零或者力與位移方向垂直，則此時該力對物體不做功，D錯誤．答案：B隨堂演練·自主檢測1．解析：速度是矢量，既有大小也有方向，飛船在做勻速圓周運動，速度的方向應(yīng)是軌跡在該點的切線方向，所以時刻在變，即做圓周運動的物體速度是變量，A錯誤；做勻速圓周運動的物體，加速度方向時刻指向圓