高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 动量优质导学案

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【学习目标】
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。
【学习重难点】
1.重点：动量的概念、计算动量的变化量
2.难点：设计实验并分析数据寻找碰撞中的不变量
【知识回顾】
1.把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆(如图)，摆长为l，最大偏角为θ．小球运动到最低位置时的速度是多大？
2.已知打点计时器的周期为T，则下图中B点的速度为______。
3.为了研究滑块的运动情况,在滑块上安装了一宽度为d的遮光条。现让滑块依次通过光电门A、B,并记录了遮光条通过两光电门A、B的时间分别为,则滑块通过A、B的速度为_______、_______。
【自主预习】
一、寻求碰撞中的不变量
1．用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B，且两球并排放置，拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞，碰撞后A球 ，B球开始运动，最终摆到和A球被拉起时 的高度，碰撞前后，两球速度之和 ．
2．质量大的C球与静止的质量小的B球碰撞，B球获得的速度 (填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度，两球碰撞前后的速度之和 (填“相等”或“不相等”)．
3．由教材第3页小车碰撞实验中记录的数据知：两辆小车碰撞前后，动能之和 (填“相等”或“不相等”)，质量与速度的乘积之和 ．
二、动量
1．动量
(1)定义：物体的 和 的乘积．
(2)公式：p＝ ，单位： .
(3)动量的矢量性：动量是 (填“矢”或“标”)量，方向与 相同，运算遵循 ．
2．动量的变化量
(1)物体在某段时间内 与 的矢量差，Δp＝ (矢量式)．
(2)动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用 的数值表示，从而将矢量运算转化为 运算．
(3)矢量性：动量的变化量也是矢量，方向与 的方向相同．
【课堂探究】
【新课导入】碰撞随处可见，说说你见过的碰撞现象有哪些？以上的碰撞现象有什么共同特点？（提示：尝试从作用时间、速度变化、力的变化等角度去思考。）碰撞现象是否会遵循什么共同规律？
【新课教学】
任务一、寻求碰撞中的不变量
在物理学的发展历程中，物理学家逐渐形成了这样的观念：物理学的任务是发现普遍的自然规律；自然过程中包含着某种物理量的不变性，即存在守恒量，是物理规律最基本的表现形式之一，所以对碰撞规律的研究从遵循一个不变量开始。
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。
实验现象：
（1）AB质量相等时，碰撞后 A 球 ，B 球开始 ，最终摆到和 A 球拉起时 的高度。说明 。
（2）B与C碰撞后，B摆起的最大高度 C球被拉起时的高度，碰撞后B球获得 的速度。
现在请同学们观察以下演示实验，猜想以下碰撞中的不变量可能与哪些因素有关？
实验设计
问题1：要想验证猜想，需要测量些物理量？
问题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？
问题:3：实验需要哪些实验器材？
问题4：请简述测量速度的方案设计？
实验操作
观看实验操作步骤视频。
数据分析
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？
如何验证猜想？
请完成下表计算两物体碰撞前后的物理量的大小：
根据上表，你能得出什么结论？
任务二、动量
上面的实验提示我们，对于发生碰撞的两个物体来说，它们的mv之和在碰撞前后可能是不变的。这使我们意识到，mv 这个物理量具有特别的意义。
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？并补充下列填空部分内容。
1.动量的定义：在物理学中，把物体的 和 的乘积叫做物体的 ，用公式表示为p= 。
2.动量单位： 。
根据上面知识内容，请思以下问题：
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?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?
根据上述思考问题内容，请补充下列填空部分内容。
4.动量的性质
(1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在 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 的选取有关,故物体的动量也与 的选取有关。
5.动量的变化量：动量的变化量是 ,其表达式Δp= 为 量式,运算遵循 ,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 运算。
动量和动能有什么区别联系？
【自我测评】
1．判断下列说法的正误．
(1)动量相同的物体，运动方向一定相同．( )
(2)动量越大的物体，其速度一定大．( )
(3)动能相同的物体，其动量一定相同．( )
2.如图所示，轻杆一端固定，另一端连接一个质量为m的小球．小球以速率v在竖直平面内沿顺时针方向匀速转动，取向右为正方向，在小球从最高点运动到最低点的过程中，小球的动量变化量为________，动能变化量为________．
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题