1.1动量-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第一章 动量守恒定律 1.1 动量 【核心素养目标】 1.物理观念 知道动量和动量变化量的概念，会计算一维情况下的动量变化。 2. 科学思维 通过实验探究，领会探究碰撞中不变量的基本思维方法。 3. 科学探究 通过实验寻求碰撞中的不变量。 4. 科学态度与责任 经历科学探究的过程，体会科学实验在物理中的作用。 【预习探究】 知识点一　寻求碰撞中的不变量 1．小球碰撞实验演示 （1）质量相同小球A、B的碰撞。如图所示，用手拉起A球至某一高度后放开，撞击静止的B球。我们可以看到，碰撞后A球静止，B球获得速度，摆起的最大高度等于A球被拉起时的高度。 实验结论： 质量相等的A球与B球碰撞后，B球得到的速度与A球碰撞前的速度相等。 （2）质量不同小球的碰撞。如图所示，将实验中的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。我们可以看到，碰撞后B球获得较大的速度，摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。 实验结论： 质量大的C球与质量小的B球碰撞后，B球得到的速度比C球碰撞前的速度大，两球碰撞前后的速度之和不相等。 2．利用滑轨完成一维碰撞实验 (1)实验装置 装置有光电门摩擦很小的滑轨，带遮光片的两辆小车。 (2)实验过程 如图所示，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数字计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中，m1是运动小车的质量， m2是静止小车的质量；v是运动小车碰撞前的速度，v′是碰撞后两辆小车的共同速度。 (3)实验数据记录 两辆小车的质量和碰撞前后的速度 m1/kg m2/kg v/(m·s－1) v′/(m·s－1) 1 0.519 0.519 0.628 0.307 2 0.519 0.718 0.656 0.265 3 0.718 0.519 0.572 0.321 (4)分析实验数据，得出结论 此实验中两辆小车碰撞前后动能之和并不相等，但是质量与速度的乘积之和却基本不变。 知识点二　动量 1．动量 (1)定义：质量和速度的乘积mv定义为物体的动量，即p＝mv。 (2)单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是kg·m/s。 (3)矢量性：动量是矢量，其方向跟速度的方向相同。 2．动量的变化量 (1)动量的变化量公式：Δp＝p2－p1＝mv2－mv1＝mΔv。 (2)矢量性：其方向与Δv的方向相同。 (3)特例：如果物体在一条直线上运动，分析计算Δp以及判断Δp的方向时，可选定一个正方向，将矢量运算转化为代数运算。 在一维运动中，动量正负的含义是：正号表示动量的方向与规定的正方向相同，负号表示动量的方向与规定的正方向相反。 【典例1】如图中一个质量为0.2 kg的钢球，以v＝3 m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以v′＝3 m/s的速度水平向左运动。以向右为正方向，碰前的动量为________，碰后的动量为________，碰撞前后钢球的动量变化了________。 【典例2】2022安徽淮安模拟）物体的运动状态可用位置坐标x和动量P描述，称为相，对应p—x图像中的一个点。物体运动状态的变化可用p—x图像中的一条曲线来描述，称为相轨迹。若将质点竖直向上抛出，以抛出点为坐标原点，竖直向上为正方向，忽略空气阻力则质点对应的相轨迹是（　　） A. B. C. D. 【典例3】　某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。 实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通数字计时器； ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms；弹簧)质量为m2＝200 g。 碰撞前滑块1的速度v1为________m/s； 碰撞后滑块1的速度v2为________m/s； 系统碰撞前的质量与速度的乘积m1v1＝ 系统碰撞后的质量与速度的乘积之和m1v2＋m2v3＝ 碰撞前的总动能Ek1＝m1v＝ 碰撞后的总动能Ek2