第1章 第1节 动量（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第一册（人教版 2019）

第一章　动量守恒定律 第1节　动量 [学习目标]　1.寻求碰撞中的不变量(科学探究).2.理解动量的概念，知道动量及动量变化是矢量，会计算一维情况下动量的变化量(物理观念)． 知识点一　寻求碰撞中的不变量 1．小球碰撞实验 (1)实验现象：质量较大的C球与质量较小的静止的B球碰撞，B球获得的速度大于碰前C球的速度． (2)结论：两球碰撞前后的速度之和不相等. 2．小车碰撞实验 由教材第3页记录的实验数据可得出结论：两辆小车碰撞前后，动能之和不相等；但是质量与速度的乘积之和基本不变. 知识点二　动量 1．动量 (1)定义：物体的质量和速度的乘积． (2)公式：p＝mv. (3)单位：千克米每秒，符号是kg·m/s. (4)矢量性：方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则． 2．动量的变化量 (1)定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差． (2)公式：Δp＝p′－p(矢量式)． (3)标矢性：动量的变化量也是矢量，方向与速度变化量的方向相同． (4)动量始终保持在一条直线上时动量变化量的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算． 1．判断下列说法的正误． (1)动量相同的物体，运动方向一定相同．(　√　) (2)质量和速率都相同的物体的动量一定相同．(　×　) (3)一个物体的动量改变，它的动能一定改变．(　×　) (4)动量变化量为正，说明它的方向与初始时的动量方向相同．(　×　) 2．一质量为0.18 kg的垒球以25 m/s的水平速度向左飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45 m/s.这一过程动量的变化量大小为12.6_kg·m/s，方向水平向右. 考点一　寻求碰撞中的不变量 【情境导学】 随着人们的精神生活逐渐丰富，台球运动越来越受到人们的喜爱．在台球运动中，用杆击打母球，母球去撞击静止的目标球，在撞击的过程中，母球和目标球产生各种运动．在碰撞过程中，什么量是不变的？什么又是变化的？ 答案　球的质量与速度的乘积保持不变；球的速度与动能变化． 【知识拓展】 1．实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在，利用气垫导轨进行实验，调节时注意利用水平仪，确保导轨水平． 2．利用气垫导轨结合光电门进行实验探究不仅能保证碰撞是一维的，还可以做出多种情形的碰撞，物体碰撞前、后速度的测量简单，误差较小，准确性较高，是理想的探究方案． 【例题1】 某班物理兴趣小组选用如图所示装置来“探究碰撞中的不变量”．将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O点，另一端连接小钢球A，把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧．在小钢球最低点N的右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B(B上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)．当地的重力加速度为g. 某同学按如图所示安装气垫导轨、滑块B(调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触而无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰．让小钢球A从某位置释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向运动，碰撞时间极短． (1)为完成实验，除了毫秒计读数Δt、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B的质量mB和遮光板宽度d外，还需要测量的物理量有________(填选项前的字母)． A．小钢球A的质量mA B．绳长L C．小钢球从M到N运动的时间 (2)滑块B通过光电门时的瞬时速度vB＝________.　 (3)实验中的不变量的表达式为________．(用题中已给的物理量符号来表示) 解析　(1)滑块B通过光电门的瞬时速度为vB＝，小球A运动到最低点时，由牛顿第二定律得F1－mAg＝mA，F2－mAg＝mA，由于探究过程中要知道小球的质量和速度，所以还需要测量小球A的质量mA，以及绳长L，选项A、B正确． (2)由探究过程可得滑块B通过光电门的瞬时速度为vB＝. (3)由探究过程可得实验中的不变量的表达式为mAv1＝mAv2＋mBvB即＝＋mB·. 答案　(1)AB　(2) (3)＝＋mB· 【变式1】 在“寻求碰撞中的不变量”实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验．把两个小球用等长的细线悬挂(使两小球在竖直方向静止时，刚好接触)，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起．实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量____________(写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量．用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系式是：____________________ ____________________________________