1.1 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（人教版2019）

1．动量 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.寻求碰撞中的不变量 2.对动量和动量的变量的理解 1.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前后速度的测量方法 2.通过实验得到一维碰撞中的不变量的表达式 3.理解动量概念及其矢量性，会计算一维情况下物体的动量的变化量 通过实验探究寻求碰撞中的不变量，使学生进一步感受探究物理现象的科学方法；由实验得出动量概念，通过例题展示动量的变化，使学生了解物理概念的建立过程 知识点一　寻求碰撞中的不变量 2022年10月18日，2022斯诺克北爱尔兰公开赛首轮比赛中，中国选手庞俊旭顺利晋级。如图为庞俊旭在比赛中击球的场景，猜想一下两个球碰撞过程中的不变量可能是什么？ 提示：两个球碰撞过程中的不变量可能是mv，也可能是mv2，还可能是等。 1．质量不同小球的碰撞 根据教材P2图1.1－1，C球与B球大小相同，C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。 (1)现象：碰撞后B球获得较大的速度，摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。 (2)结论：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。 (3)猜想： ①两个物体碰撞前后动能之和可能不变；②两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的。 2．滑轨上两辆小车的碰撞实验 (1)实验装置：如教材P3图1.1－2所示。 (2)实验过程：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)实验数据：下表中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：实验中两辆小车碰撞前后的动能之和并不相等，质量与速度的乘积之和却基本不变。 学生用书↓第2页 【判断正误】 1．两个物体碰撞前后质量与速度的乘积之和基本不变。(√) 2．两个物体碰撞前后的动能之和一定不变。(×) 1．寻找碰撞中的不变量实验探究思路 (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．寻找碰撞中的不变量实验探究方案 (1)实验装置如图所示： (2)质量的测量：用天平测量两小车的质量。 (3)速度的测量：利用公式v＝ ，式中Δx为挡光片的宽度，Δt为计时器显示的挡光片经过光电门时对应的时间。 (4)利用在小车上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。 某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下(“＋”“－”表示速度方向)： 实验1：使m1＝m2＝0.25 kg，让运动的滑块1(质量为m1)碰静止的滑块2(质量为m2)，碰后两个滑块分开，数据如表1。 表1 碰前 碰后 滑块1 滑块2 滑块1 滑块2 速度v/(m·s－1) ＋0.110 0 0 ＋0.108 根据这个实验可推知，在误差允许的范围内： (1)碰前物体速度的矢量和________(选填“等于”或“不等于”)碰后物体速度； (2)碰前物体的动能________(选填“等于”或“不等于”)碰后物体的动能； (3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv________(选填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv。 实验2：使m1＝m2＝0.25 kg，让运动的滑块1(质量为m1)碰静止的滑块2(质量为m2)，碰后两滑块一起运动，数据如表2。 表2 碰前 碰后 滑块1 滑块2 滑块1 滑块2 速度v/(m·s－1) ＋0.140 0 ＋0.069 ＋0.069 根据这个实验可推知，在误差允许的范围内： (1)碰前物体速度的矢量和________(选填“等于”或“不等于”)碰后物体速度的矢量和； (2)碰前物体的动能________(选填“等于”或“不等于”)碰后物体动能的和； (3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv________(选填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和。 实验3：使2m1＝m2＝0.5 kg，让运动的滑块1(质量为m1)碰静止的滑块2(质量为m2)，碰后两滑块分开，数据如表3。 表3 碰前 碰后 滑块1 滑块2 滑块1 滑