第一章1 动量-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套教参（人教版，多选）

1　动量 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.寻求碰撞中的不变量。 2.培养实验操作、探究和数据处理能力。 3.理解动量、动量的变化量及其矢量性。 1.核心素养 通过实验探究建立“守恒思想”。 2.关键能力 实验探究和数据处理能力。 授课提示：对应学生用书第1页 寻求碰撞中的不变量 1．定性探究 (1)探究过程：如图所示，利用等长悬线悬挂大小相同、质量不同的小球实现碰撞，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并不相等。 (2)实验现象猜想 ①两个物体碰撞前后可能动能之和不变，所以质量小的球速度大。 ②两个物体碰撞前后可能速度与质量的乘积之和不变。 2．定量探究 (1)探究过程：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。计算两辆小车碰撞前后的动能，比较此实验中两辆小车碰撞前后动能之和是否不变。再计算两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积，比较两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积之和是否不变。 (2)实验结论：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基本不变。 动量 1．定义：物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量，用字母p表示。 2．表达式：p＝mv。 3．单位：千克米每秒，符号是 kg·m/s。 4．方向：动量是矢量，它的方向与速度的方向相同。 5．动量的变化量：Δp＝p2－p1，是矢量。 授课提示：对应学生用书第2页 　寻求碰撞中的不变量 　2022年2月2日，北京冬季奥运会冰壶比赛在北京的国家游泳中心进行。冰壶是一项技巧运动，也是一项传统运动。观看一场真实地体现冰壶运动精神且享有悠久历史盛誉的传统比赛项目也是一件乐事。你能寻找出两冰壶碰撞过程中的不变量吗？ 提示：能。两冰壶碰撞过程中的不变量可能是碰撞前后质量与速度的乘积之和。 1．实验探究的基本思路 (1)碰撞中的特殊情况——一维碰撞 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。高中阶段仅限于用一维碰撞进行研究。在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有物体的质量和速度，因此实验要测量物体的质量和速度。 (2)寻找碰撞中的不变量 ①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们寻找的“不变量”。 ②必须在多种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们寻找的“不变量”。 2．实验探究方案 方案一：利用等长悬线悬挂等大小的小球实现一维碰撞 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用天平测量质量。 (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。 (3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失。 注意：根据机械能守恒定律得到摆球在最低点的速度：mgl(1－cos θ)＝mv2 v＝。 方案二：用气垫导轨完成两辆小车的一维碰撞 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用天平测量质量。 (2)速度的测量：利用公式v＝计算，式中Δx为挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的挡光片经过光电门时对应的时间。 (3)改变碰撞小车的质量，多次实验。 　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。 (1)下面是实验的主要步骤： 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使滑块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后依次被制动； ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：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； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g。 (2)数据处理与实验结论： ①实验中气垫导轨的作用是： A．________________________________________________________________________； B．________________________________________________________________________。 ②碰撞前滑块1的速度v1为________ m/s；碰撞后滑块1的速度v2为_______