(讲义)第1章 1.动量-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

1.动量 1．了解生产生活中的各种碰撞现象。 2．经历寻求碰撞中不变量的过程，体会探究过程中猜想、推理和证据的重要性。 3．知道动量的概念及其单位，会计算动量的变化量。 4．认识动量是描述物体运动状态的物理量，深化运动与相互作用的观念。 　寻求碰撞中的不变量 实验探究(一)　质量不同小球的碰撞 如图所示，质量大的C球与质量小的B球碰撞后，质量小的B球得到的速度比质量大的C球碰撞前的速度大，两球碰撞前后的速度之和并不相等。 实验探究(二)　气垫导轨上小车的碰撞 (1)实验装置 (2)实验原理 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。 (3)记录并处理数据 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′是碰撞后两辆小车粘在一起的共同速度。 次数 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)实验结论 碰撞前后两车质量与速度的乘积之和基本不变。 提醒　在各种碰撞情况下都不改变的量，才是我们寻求的“不变量”。 2022年2月4日至20日，第24届冬奥会由北京和张家口联合举办。冰壶运动是冬奥会的比赛项目之一，猜想一下两冰壶碰撞过程中的不变量可能是什么？ 问题1　你能寻找出两冰壶碰撞过程中的不变量吗？ 提示：两冰壶碰撞过程中的不变量可能是mv，也可能是mv2，还可能是等。 问题2　生活中发生的碰撞几乎都不是一维碰撞，一维碰撞是理想化模型吗？ 提示：一维碰撞在生活中几乎见不到，所谓的一维碰撞是一种理想化模型。 问题3　碰撞可能有哪些形式？ 提示：(1)两个质量相等的物体相碰撞。(2)两个质量相差悬殊的物体相碰撞。(3)两个速度大小相等、方向相反的物体相碰撞。(4)一个运动物体与一个静止物体相碰撞。(5)两个物体碰撞可能不分开等。 寻找碰撞中的不变量 1．实验条件的保证 保证两个物体发生的碰撞是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。可用斜槽、气垫导轨等控制物体的运动。 2．实验数据的测量 (1)质量的测量——由天平测出。 (2)速度的测量——①光电门测速；②单摆测速；③打点计时器测速；④频闪照片测速；⑤平抛测速等。 3．误差来源的分析 (1)系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板倾角是否合适等。 (2)偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量和读数，实验中要规范测量和读数，尽量减小实验误差。 【典例1】　(2022·重庆南开中学期末)某同学利用气垫导轨做“寻求碰撞中的不变量”的实验，实验装置如图所示，所用的装置由气垫导轨、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接通光电门电源； ④两滑块之间有一压缩的弹簧，并用细线连在一起(图中未画出)，开始时两滑块放在气垫导轨中央； ⑤烧断细线后，两滑块被弹簧弹开，分别向左、向右运动。左侧滑块通过左侧光电门，记录的遮光时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电门，记录的遮光时间为0.060 s； ⑥测出遮光片的宽度d＝9 mm，测得左侧滑块的质量为100 g，右侧滑块的质量为150 g。 (1)实验中气垫导轨的作用： a．______________________________________________________________； b．_______________________________________________________________。 (2)规定水平向右为正方向，则两滑块被弹开时左侧滑块的质量与速度的乘积m1v1＝____________g·m/s，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝____________g·m/s，说明两滑块在被弹开的过程中____________不变。 [解析]　(1)气垫导轨的作用：a.减小滑块与导轨间的摩擦引起的误差；b.保证两个滑块的运动在一条直线上。 (2)左侧滑块通过左侧光电门的速度为v1＝＝ m/s＝0.225 m/s 右侧滑块通过右侧光电门的速度为v2＝＝ m/s＝0.150 m/s 规定水平向右为正方向，则两滑块被弹开时左侧滑块的质量与速度的乘积m1v1＝－100×0.225 g·m/s＝－22.5 g·m/s 两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝－22.5 g·m/s＋150×0.150 g·m/