第一章 第1、2节 动量 动量定理(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

　第一章　动量与动量守恒定律 第1、2节　动量 动量定理 核心素养导学 物理观念 (1)通过分析碰撞中的不变量，掌握动量的概念，会计算一维情况下的动量变化量。 (2)知道冲量的概念，知道冲量是矢量。 (3)知道动量定理的确切含义，掌握其表达式。 科学思维 理解动量定理的推导过程，能分析与动量变化相关的问题。 科学探究 通过“探究碰撞前后运动量的变化”实验探究，能观察物理现象，提出物理问题，分析实验数据，得到初步结论。 科学态度与责任 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生产生活中的有关现象，具备将所学知识应用于生活实际的意识，有主动进行科学普及的兴趣。 一、动量 1．常见的碰撞现象 碰撞：做相对运动的两个(或几个)物体相遇并发生相互作用，在很短的时间内，它们的运动状态会发生显著变化，这一过程叫作碰撞。 2．历史上对碰撞现象的研究 (1)马尔西碰撞实验 (2)惠更斯碰撞实验 ①两个质量相同的弹性球A、B，以大小相等、方向相反的速度v相椪后，各自以同样大小的速度v反弹回去。 ②如图所示，如果球A以速度v去碰静止的球B，球A会静止下来，球B获得与球A碰前相同的速度。 ③结论：每个物体所具有的“运动量”在碰撞时可以增多或减少，但是它们的量值在同一个方向的总和却保持不变。 两小球静止时应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直。将小球拉起后，两摆线应在同一竖直平面内，以保证碰撞是一维的。两球最好用双线摆。　　 3．探究碰撞过程的守恒量 (1)实验装置：气垫导轨、数字计时器、滑块和光电门。 (2)实验结论：大量实验表明，两个物体相互碰撞时，碰前运动量的总和(mAvA＋mBvB)与碰后运动量的总和(mAvA′＋mBvB′)总是相等的，即质量m与速度v乘积的矢量和在碰撞过程中保持不变，或者说守恒。 (3)动量的概念 ①定义：质量m与速度v的乘积称为动量。 ②公式：p＝mv。 ③动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同。单位是kg·m/s。　 ④动量是状态量。 二、动量定理 1．冲量 (1)定义：力与力的作用时间的乘积。 (2)公式：I＝FΔt。 (3)单位：牛顿秒，符号是N·s。 (4)矢量性：方向与力的方向相同。 2．动量定理 (1)内容：一个过程中物体所受合力与作用时间的乘积等于物体动量的变化。 (2)表达式：I＝Δp或F(t′－t)＝mv′－mv。 (3)动量定理的研究对象：单个物体或物体系。对物体系，内力的作用不改变系统的总动量，外力的总冲量等于物体系的动量变化量。 (1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系。 (2)动量定理表达式是矢量式，式中的等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。　 1.光滑的水平面上有两个半径相等的小球，m1以速度v0与静止的m2发生碰撞，碰后m1、m2的速度分别为v1、v2，v1、v2与v0同方向且在同一直线上，如图所示为两球碰撞后的情况，则 (1)v0一定等于v1＋v2。(×) (2)m1v02一定等于m1v12＋m2v22。(×) (3)m1v0一定等于m1v1＋m2v2。(√) 2．某物体的动能发生变化时，动量一定发生变化吗？动量变化时，动能一定发生变化吗？ 提示：动能发生变化时，动量一定发生变化；但动量发生变化时，动能不一定发生变化。物体的动能发生了变化，说明速度大小发生了变化，则动量大小也会发生变化。物体的动量发生变化时，可能仅仅是因为运动方向发生了变化，而速度大小没有变化，这种情况下，动能就不会变化。 3.摩天轮是一种大型转轮状的机械游乐设施。小刚搭乘挂在摩天轮边缘的座舱随摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动。 (1)不同时刻小刚的动量相同吗？ (2)不同时刻小刚的动能相同吗？ 提示：(1)因为小刚速度方向时刻改变，故小刚的动量不相同。 (2)动能是标量，没有方向，所以小刚的动能时刻相同。 4.如图所示，有一质量m＝50 kg的人在水平路面上行走了5分钟，其重力的冲量为多少？(g＝10 m/s2) 提示：I＝mgt＝50×10×5×60 N·s＝1.5×105 N·s，方向竖直向下。 5.如图所示，背越式跳高时，为什么在杆下放上厚厚的海绵垫？ 提示：根据动量定理FΔt＝Δp，动量变化量Δp一定时，作用时间Δt越长，则作用力F越小。厚厚的海绵垫是为了保护运动员免受伤害的，跳高运动员过杆后落在厚厚的海绵垫上与直接落到硬地面上相比较，延长了作用时间，减小了运动员所受的冲击力。 新知学习(一)|对动量的理解 [任务驱动] 某足球运动员踢质量为0.4 kg的足球，若足球以10 m/s的速度撞向球门门柱，然后以3 m/s 的速度反向弹回，如图所示，则足球的初动量、末动量以及与球门门柱碰撞过程中动量的变化量各是多少？ 提示：取向右为正方向，则足球的初、末动量分别为p1＝mv1＝0.4×10 k