1.1动量（课件）-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

1. 动量 第一单元 动量守恒定律 更多模板请关注：https://haosc.tukuppt.com 1 1物理观念： 理解动量的概念及其矢量性，理解动量的变化，并要求学会动量变化量的求解。 2科学思维： 能从引导探索的形式理解动量的概念和意义，培养学生思考分析能力。认识建构模型在物理思维方法中的应用。 3科学探究： 通过对寻找碰撞前后守恒量的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力。 4科学态度与责任： 具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。 核 心 素 养 你能观察到生活当中哪些碰撞现象？说说你见过的碰撞现象对你造成了哪些难忘的视觉映像？ （基于观察的问题导入更容易然学生认识到物理的科学本质） 一、驱动问题 一、驱动问题 以上的各种碰撞有没有共同的特点呢？（提示：尝试从作用时间、速度变化、或者不变量的寻找角度去思考。） 碰撞时间极短、 速度和力瞬间变化 碰撞现象是否会遵循什么共同规律？ 变化的过程中寻找不变量。 点击视频播放 二、寻求碰撞中的不变量 （一）实验演示 【实验步骤】如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开A后与B碰撞。将上面实验中的A球换成大小相同的C球，使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。然后拉起B至某一高度后放开，撞击静止的B球。观察两球碰撞后速度变化。 现在请同学们根据以上演示实验，猜想以下碰撞中的不变量可能与哪些因素有关？ 二、寻求碰撞中的不变量 （二）实验设计 1.要想验证猜想，需要测量哪些物理量？ 提示：需要测量两个相互碰撞物体的质量和碰撞前后的速度。 2.为实验方便操作和结果分析，我们在测量速度时，可以怎么办？ 提示：需保证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。 这种碰撞叫做一维碰撞。（想一想：使用单线摆好，还是双线摆要好，为什么？ 二、寻求碰撞中的不变量 （二）实验设计 测量速度的方案设计 方案一：利用光电门测速 方案二：利用打点计时器测速 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光电计时器测量。 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车 A 运动，小车B 静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 （二）实验设计 实验需要哪些实验器材？ （1）质量的测量仪器： 天平 （2）速度的测量仪器： （三）实验操作 点击视频播放 二、寻求碰撞中的不变量 （四）数据分析 质量(g) 速度（v(cm/s)） 次数 滑块A 滑块B A碰前v1 B碰前v2 A碰后v’1 B碰后v’2 1 270 168 79.0 0 45.8 45.8 2 89.0 0 54.1 54.1 3 142.4 0 87.4 87.4 以下是某组同学实验后得出的数据记录，根据数据猜想以下碰撞中的不变量是什么？ 二、寻求碰撞中的不变量 （四）数据分析 如何验证猜想？ 1 2 3 0.169 0.092 0.214 0.128 0.547 0.335 0.213 0.201 0.240 0.237 0.384 0.382 2.926 1.046 3.296 1.235 5.274 1.995 实验结论：从实验数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等， 但质量与速度的乘积之和却基本不变。 特别意义 二、寻求碰撞中的不变量 猜想1：两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球速度大； 猜想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…… 也许还有…… （五）猜想验证 二、寻求碰撞中的不变量 三、动量 请同学们阅读课文“动量”部分，看看物理上赋予mv怎样的物理意义？ 待学生看完后带领学生一起总结动量的知识： 1. 定义：在物理学中，把物体的质量 m 和速度 ʋ 的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p=mv 2. 单位：千克米每秒(kg•m/s) 3.动量是矢量，其方向有速度决定。 问题： （1）若质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大?方向如何?当他以恒定的速率做曲线运动时,他的动量是否变化? （2）若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量多大?动量的变化量的方向如何? p=mv=300 kg·m/s,方向向东 物体以恒定速率做曲线运动时，动量大小不变，但是方式时刻在变，故动量发生改变。 Δp=p2-p1=0-mv=-300kg·m/s，故动量大小为300kg·m/s，方向向西。 三、动量 4.动量的性质 (1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=mv表示。 (2)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。 5.动量的变化量 动量的变化量是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。 p′ p Δp 不在同一条直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则 三、动量 动量和动能有什么区别联系？ 动能 动量 区别 定义 公式 单位 标、矢量 运算法则 变化情况 联系 物体由于运动而具有的能 物体质量与速度的乘积 p＝mv 焦耳（J） 千克米每秒（kg·m/s） 标量 矢量 代数运算法则 平行四边形定则 v 变化（方向），Ek 不一定变化 v 变化，p 一定变化 都是状态量、相对量，两者大小关系：Ek＝p＝ 三、动量 典例精析 典例1．（1）利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验，实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选图中的图 （填“甲”或“乙”），若要求碰撞时动能损失最小则应选图 （填“甲”或“乙”）。（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥） （2）某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80 cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的 时刻。 【解析】【答案】 乙 甲 2.5T 【详解】（1）[1]若要求碰撞时动能损失最大，则需两滑块碰撞后结合在一起，故应选图乙； [2]若要求碰撞时动能损失最小，则应该使两滑块发生弹性碰撞，即选图甲。 （2）[3]由图可知，第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处，第2次A在x＝30 cm处，第3次A在x＝50 cm处，碰撞在x＝60 cm处，从第3次闪光到碰撞的时间为，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T时刻。 典例精析 典例精析 典例2．在利用气垫导轨探究物体碰撞时动量变化的规律实验中， （1）哪些因素可导致实验误差增大 A．导轨安放不水平     B．滑块上挡光板倾斜 C．两滑块质量不相等     D．两滑块碰后粘合在一起 （2）如图左侧滑块质量，右侧滑块质量，挡光板宽度为3.00cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，用细线将两滑块连在一起。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光板通过光电门的时间分别为，。以向右为正方向，则烧断细线后两滑块的速度分别为 ， 。烧断细线前 ，烧断细线后 ，可得到的结论是：碰撞前后两滑块的 。 【答案】 AB/BA -0.12 0.15 0 0 各自质量与速度乘积之和是不变量 【详解】（1）[1]A．导轨不水平，小车的速度将受重力影响，导致实验误差增大，故A正确； B．滑块上挡光板倾斜，会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，计算速度出现误差，故B正确； C．两滑块质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，不会导致实验误差，故C错误； D．两滑块碰后粘合在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，不会导致实验误差，故D错误。 故选AB。 （2）[2][3][4][5][6]以向右为正方向,由平均速度公式可得 烧断细线前两物体处于静止状态，两物体的质量与速度乘积之和为零 烧断细线后两物体的质量与速度乘积之和为 说明碰撞前后两滑块各自质量与速度乘积之和是不变量。 典例精析   典例3．对于一个质量不变的物体，下列说法中正确的是 （　　） A．做匀速直线运动的物体，其动量可能变化 B．做匀速圆周运动的物体，其动量一定不变 C．物体的速度发生变化时，其动量可能不变 D．物体的速度发生变化时，其动量一定变化 【答案】D 【详解】A．由动量公式可知，做匀速直线运动的物体速度不变，则动量不变，故A错误； B．做匀速圆周运动的物体，速度大小不变但是方向一直在变，而动量是矢量，所以动量一定在变化，故B错误； CD．由动量公式可知，物体的速度发生变化时，动量一定在变化，故D正确C错误。 故选D。 典例精析 动量 寻求碰撞中的不变量 实验演示 方案设计 实验操作 数据分析 动量 定义及单位 矢标性 瞬时性 动量与动能的区别与联系 课堂小结 课堂反馈 1．将物体水平抛出，在物体落地前（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）A．动量的方向不变 B．动量变化量的方向不变C．相同时间内动量的变化量越来越大 D．动量变化的越来越快 【答案】B 课堂反馈 2．一个物体在下述运动中，动量不发生变化的是（ ）A．匀加速直线运动 B．斜向上抛运动C．匀速圆周运动 D．匀速直线运动 【答案】D 课堂反馈 3．汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法，也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一。在某次正面碰撞试验中，让质量的汽车以速度驶向固定的碰撞试验台，撞击后汽车的速度变为，方向与原方向相反，若碰撞时间。求： （1）碰撞前汽车动量的大小； （2）碰撞前后汽车动量的变化量；   【答案】（1）；（2），与碰后速度方向相同   4．篮球运动员高高跃起将篮球以v＝2m/s的速度从距地面高h1＝3m的篮筐内竖直向下灌入（篮球可以看做质点，不考虑空气阻力和篮网对篮球阻碍），篮球竖直下落与地面碰撞后弹起，竖直上升的最大高度距离地面高h2＝1.8m，重力加速度g取10m/s2。求 （1）篮球下落过程中的时间； （2）取竖直向下为正方向，篮球与地面碰撞过程速度的变化量。 课堂反馈 【答案】（1）0.6s；（2）-14m/s 课堂反馈 5.如图所示，竖直平面内有一半径R=10m、圆心角的光滑圆弧轨道固定于水平地面上，与水平直轨道AB平滑连接。一小物块以v0=15m/s的水平初速度从A点向右运动并冲上圆弧轨道，最终落在同一水平地面上。已知小物块质量m=0.2kg，直轨道AB长L=4.5m，物块与AB轨道间的动摩擦因数μ=0.5，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，重力加速度g=10m/s2，整个过程忽略空气阻力。求： （1）小物块经过圆弧轨道C点的速度大小； （2）小物块从离开C点到落回同一水平地面的过程中，动量的变化量大小。 【答案】（1）10m/s；（2）4kg·m/s 课堂反馈 6.如图中一个质量为0.2 kg的钢球，以v=3 m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以v′=3 m/s的速度水平向左运动。以向右为正方向，碰前的动量为 ，碰后的动量为 ，碰撞前后钢球的动量变化了 。 【答案】 0.6 kg·m/s －0.6 kg·m/s －1.2 kg·m/s Lavf58.28.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.46.101 $$