第一章 1.动量-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

第一章　动量与动量守恒定律 1．动　量 【核心素养目标】 物理观念 知道动量的概念及其单位；知道动量和动量的变化量均为矢量。 科学思维 会计算一维情况下的动量变化量；会比较动量与动能的概念。 科学探究 经历寻求碰撞中不变量的过程与方法。 科学态度与责任 体会探究过程中猜想、推理和论证的重要性。 一、常见的碰撞现象 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。 二、历史上对碰撞现象的研究 1．1639 年物理学教授马尔西发表的著作《运动的比例》中介绍了这样一个实验，一颗大理石球撞击一排大小相等且用相同材料做成的石球时，运动将传递到最后一个球，其余各球毫无影响。该实验其实已经蕴含了运动量守恒的思想。 2．荷兰物理学家惠更斯用弹性摆球做过教材P3图1-1-6(a)所示的碰撞实验。实验发现，两个质量相同的弹性球A、B，以大小相等、方向相反的速度相碰后，各自以同样大小的速度反弹回去。如果球A以速度v去碰静止的球 B[教材P3图 1-1-6(b)], 球A会静止下来，球B获得与球A碰前相同的速度。 惠更斯进一步指出 ：每个物体所具有的“运动量”即“质量m和速度v的乘积”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。 3．实验得到两个小球所具有的“运动量”在水平方向的总和仍保持不变。 三、探究碰撞过程的守恒量 1．实验装置(如图所示) 为了研究水平方向的一维碰撞，气垫导轨必须调水平。 (1)质量的测量：用天平测量滑块的质量。 (2)速度的测量：利用公式v＝，式中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的挡光片经过光电门的时间。 2．动量 (1)定义：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：在国际单位制中是千克米每秒，符号是kg·m/s。 (4)矢量性：动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同。 (5)运算：如果物体沿直线运动，即动量始终保持在同一条直线上，在选定坐标轴的方向之后，动量的矢量运算就可以简化成代数运算。 学生用书↓第2页 (6)动量的变化量 ①定义：物体的末动量与初动量的矢量差。 ②表达式：Δp＝p2－p1＝mv2－mv1＝mΔv。 ③矢量性：Δp为矢量，其方向与Δv的方向相同。 1．判断正误 (1)动能是标量，动量也是标量。(×) (2)动量的方向与物体的速度方向相同。(√) (3)物体的质量越大，动量一定越大。(×) (4)动量越大的物体，其速度越大。(×) (5)物体的动量改变，其速度大小一定改变。(×) (6)物体的运动状态改变，其动量一定改变。(√) 2．链接实景 如图所示为一种大型机械游乐设施——空中飞椅。游客搭乘在飞椅上在水平面内做匀速圆周运动。请思考： (1)某一游客在不同时刻的动量相同吗？在不同时刻的动能相同吗？ (2)在飞椅从正常运行状态逐渐停下来的过程中，某一游客的动量、动能的大小怎样变化？ 提示：(1)动量不相同；动能相同。(2)动量、动能都逐渐减小。 知识点一　寻求碰撞中的不变量 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．实验中相碰时两弹簧片要正碰。 3．将两滑块上的弹簧片换成橡皮泥，用天平分别测出滑块1、滑块2的质量。使有橡皮泥的两端正对，让滑块1与滑块2相碰，测算出相关数据。 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； 学生用书↓第3页 ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)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.__________ _______________________________________ _____________________________________________________________________