第一章 1 动 量-【导与练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（新教材，教科版）

1　动　量 [学习目标] 1.了解历史上对碰撞现象的研究。 2.通过实验探究碰撞中的守恒量。 3.了解动量的概念,理解其物理意义。 知识点一　常见的碰撞现象 　碰撞: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的过程。 知识点二　历史上对碰撞现象的研究 1.最早发表有关碰撞研究成果的物理学家是马尔西,其成果蕴含了运动量守恒的思想。 2.惠更斯用弹性摆球做碰撞实验发现:两个小球所具有的运动量在水平方向的总和保持不变。 知识点三　探究碰撞过程的守恒量 1.实验装置 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:用天平测量带弹簧片的滑块的质量。 (2)速度的测量:利用公式v=,式中Δx为滑块上挡光条的宽度,Δt为数字计时器显示的挡光条经过光电门的时间。 2.实验结论:此实验中两滑块碰撞前后质量和速度乘积的矢量和保持不变。 3.动量 (1)定义:质量m与速度v的乘积,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)标矢性:动量是矢量,其方向跟速度的方向相同,是状态量。 1.思考判断 (1)“探究碰撞过程的守恒量”实验中的守恒量是系统中物体各自的质量m与速度v乘积的矢量和。(　√　) (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)物体的动量相同,其动能一定也相同。(　×　) 2.思维探究 (1)用气垫导轨做碰撞实验时,如何得到滑块的速度大小? 答案:挡光条宽度与挡光时间的比值。 (2)在一维运动中,动量正负的含义是什么? 答案:正负号仅表示方向,不表示大小。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。 要点一　实验:探究碰撞过程的守恒量 1.实验目的 (1)探究两个物体碰撞前后守恒的物理量。 (2)通过实验探究,经历寻找碰撞中守恒量的过程。 (3)领会实验的基本思路,培养数据采集和分析的技能。 2.实验方案 方案一:利用气垫导轨实现一维碰撞,滑块的速度可以用光电计时器测出。不同的质量可以通过在滑块上加重物的方法实现。 方案二:将方案一中两滑块上的弹簧片换成橡皮泥,再进行实验。 3.数据处理 (1)将实验中测得的物理量填入如下表格。 方案一表格 项目 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 速度 v1 v2 v1′ v2′ mv m1v1+m2v2 m1v1′+m2v2′ 方案二表格 项目 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1+m2 速度 v1 v2 v mv m1v1+m2v2 (m1+m2)v (2)结论:在实验误差允许的范围内,碰撞前后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积的矢量和,即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′或m1v1+m2v2=(m1+m2)v。 4.误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 主要来源于对质量m和速度v的测量 多次测量求平均值 系统 误差 (1)碰撞是否为一维碰撞。 (2)碰撞过程中是否受其他力的影响,如气垫导轨安装不水平时,滑块会受重力的分力影响 设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞,气垫导轨必须调水平 5.注意事项 (1)保证两物体发生的是一维碰撞,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。 (2)气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌震动、重压,严防碰伤和划伤,绝对禁止在不通气的情况下将滑块在导轨面上滑动。 (3)若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平。 (4)碰撞有很多情形,我们寻找的守恒量必须在各种碰撞情况下都不改变,才符合要求。 (5)数据处理时注意速度的矢量性,与参考方向同向为正,反向为负。 [例1] 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞过程的守恒量”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。 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