1.1-動量(導學案)-2024-2025學年高二物理同步備課系列(人教版2019選擇性必修第一冊)

第1節(jié)動量導學案【學習目標】1.了解生產生活中的各種碰撞現象。2.經歷尋求碰撞中不變量的過程，體會探究過程中猜想、推理和證據的重要性。3.知道動量概念及其單位，會計算動量的變化量。4.認識動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量，深化運動與相互作用的觀念?！緦W習重難點】1.重點：動量的概念、計算動量的變化量2.難點：設計實驗并分析數據尋找碰撞中的不變量【知識回顧】1.把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺(如圖)，擺長為l，最大偏角為θ．小球運動到最低位置時的速度是多大？解：（1）小球從開始下落到最低點僅重力做功，由動能定理得解得2.已知打點計時器的周期為T，則下圖中B點的速度為______。3.為了研究滑塊的運動情況,在滑塊上安裝了一寬度為d的遮光條。現讓滑塊依次通過光電門A、B,并記錄了遮光條通過兩光電門A、B的時間分別為,則滑塊通過A、B的速度為_______、_______。【自主預習】一、尋求碰撞中的不變量1．用兩根長度相同的線繩，分別懸掛兩個完全相同的鋼球A、B，且兩球并排放置，拉起A球，然后放開，該球與靜止的B球發(fā)生碰撞，碰撞后A球停止運動而靜止，B球開始運動，最終擺到和A球被拉起時同樣的高度，碰撞前后，兩球速度之和不變．2．質量大的C球與靜止的質量小的B球碰撞，B球獲得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度，兩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頁小車碰撞實驗中記錄的數據知：兩輛小車碰撞前后，動能之和不相等(填“相等”或“不相等”)，質量與速度的乘積之和基本不變．二、動量1．動量(1)定義：物體的質量和速度的乘積．(2)公式：p＝mv，單位：kg·m/s.(3)動量的矢量性：動量是矢(填“矢”或“標”)量，方向與速度的方向相同，運算遵循平行四邊形定則．2．動量的變化量(1)物體在某段時間內末動量與初動量的矢量差，Δp＝p′－p(矢量式)．(2)動量始終保持在一條直線上時的運算：選定一個正方向，動量、動量的變化量用帶正、負號的數值表示，從而將矢量運算轉化為代數運算．(3)矢量性：動量的變化量也是矢量，方向與速度變化量的方向相同．【課堂探究】【新課導入】碰撞隨處可見，說說你見過的碰撞現象有哪些？以上的碰撞現象有什么共同特點？（提示：嘗試從作用時間、速度變化、力的變化等角度去思考。）碰撞現象是否會遵循什么共同規(guī)律？提示：例子：撞的共同特點：碰撞時間極短、速度和力瞬間變化......思考并嘗試回答碰撞可能遵循規(guī)律......【新課教學】任務一、尋求碰撞中的不變量在物理學的發(fā)展歷程中，物理學家逐漸形成了這樣的觀念：物理學的任務是發(fā)現普遍的自然規(guī)律；自然過程中包含著某種物理量的不變性，即存在守恒量，是物理規(guī)律最基本的表現形式之一，所以對碰撞規(guī)律的研究從遵循一個不變量開始。實驗演示【實驗步驟】如圖所示，A、B是兩個懸掛起來的鋼球，質量相等。使B球靜止，拉起A球，放開A后與B碰撞。將上面實驗中的A球換成大小相同的C球，使C球質量大于B球質量，用手拉起C球至某一高度后放開，撞擊靜止的B球。然后拉起B(yǎng)至某一高度后放開，撞擊靜止的B球。觀察兩球碰撞后速度變化。實驗現象：（1）AB質量相等時，碰撞后A球停止運動而靜止，B球開始運動，最終擺到和A球拉起時同樣的高度。說明A、B兩球碰撞后，A的速度傳遞給了B。（2）B與C碰撞后，B擺起的最大高度大于C球被拉起時的高度，碰撞后B球獲得較大的速度?，F在請同學們觀察以下演示實驗，猜想以下碰撞中的不變量可能與哪些因素有關？提示：這一個不變量與物體的質量和速度有關。實驗設計問題1：要想驗證猜想，需要測量些物理量？提示：需要測量兩個相互碰撞物體的質量和速度。問題2：為實驗方便操作和結果分析，我們在測量速度時，可以怎么辦？提示：需保證兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿這條直線運動。介紹：這種碰撞叫做一維碰撞。問題:3：實驗需要哪些實驗器材？提示：天平、測速度儀器（打點計時器、光電門...）問題4：請簡述測量速度的方案設計？提示：方案一：利用光電門測速兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運動的小車碰撞一輛靜止的小車，碰撞后兩輛小車粘在一起運動。小車的速度用滑軌上的光電計時器測量。v=?x?t，式中Δx方案二：利用打點計時器測速將打點計時器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。讓小車A運動，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體（如下圖所示）。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。實驗操作觀看實驗操作步驟視頻。數據分析以下是某組同學實驗后得出的數據記錄：根據數據猜想以下碰撞中的不變量是什么？提示：猜想1：兩個物體碰撞前后動能之和不變，所以質量小的球速度大；猜想2：兩個物體碰撞前后速度與質量的乘積之和可能是不變的……也許還有……如何驗證猜想？請完成下表計算兩物體碰撞前后的物理量的大?。焊鶕媳?，你能得出什么結論？實驗結論:從實驗數據可以看出，此實驗中兩輛小車碰撞前后，動能之和并不相等，但質量與速度的乘積之和卻基本不變。任務二、動量上面的實驗提示我們，對于發(fā)生碰撞的兩個物體來說，它們的mv之和在碰撞前后可能是不變的。這使我們意識到，mv這個物理量具有特別的意義。請同學們閱讀課文“動量”部分，看看物理上賦予mv怎樣的物理意義？并補充下列填空部分內容。1.動量的定義：在物理學中，把物體的質量m和速度?的乘積叫做物體的動量p，用公式表示為p=mv。2.動量單位：千克米每秒(kg?m/s)根據上面知識內容，請思以下問題：若質量為60kg的運動員(包括球)以5m/s的速度向東奔跑,他的動量是多大?方向如何?當他以恒定的速率做曲線運動時,他的動量是否變化?若這名運動員與對方運動員相撞后速度變?yōu)榱?他的動量的變化量多大?動量的變化量的方向如何?提示：p=mv=300kg·m/s,方向向東，分析回答物體以恒定速率做曲線運動時，動量大小不變，但是方式時刻在變，故動量發(fā)生改變。計算得出動量變化量Δp=p2-p1=0-mv=-300kg·m/s故動量大小為300kg·m/s，方向向西。根據上述思考問題內容，請補充下列填空部分內容。4.動量的性質(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)相對性:因物體的速度與參考系的選取有關,故物體的動量也與參考系的選取有關。5.動量的變化量：動量的變化量是矢量,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,將矢量運算轉化為代數運算。動量和動能有什么區(qū)別聯系？【自我測評】1．判斷下列說法的正誤．(1)動量相同的物體，運動方向一定相同．(√)(2)動量越大的物體，其速度一定大．(×)(3)動能相同的物體，其動量一定相同．(