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1、第一章第一章动量守恒定律动量守恒定律学习目标学习目标1.经历寻求碰撞中不变量的过程经历寻求碰撞中不变量的过程,体会探究过程中猜想、推理和体会探究过程中猜想、推理和证明的重要性证明的重要性,得到一维碰撞中的不变量得到一维碰撞中的不变量,培养科学探究能力培养科学探究能力.2.知道动量的概念知道动量的概念,知道动量和动量变化量均为矢量知道动量和动量变化量均为矢量,会计算同会计算同一直线上的动量变化量一直线上的动量变化量,深化运动与相互作用观念深化运动与相互作用观念,培养知识建培养知识建构能力与应用能力构能力与应用能力.1动量动量知识点一知识点一寻求碰撞中的不变量寻求碰撞中的不变量答案答案:台球间的碰
2、撞、乒乓球与球拍间的碰撞、汽车间的碰台球间的碰撞、乒乓球与球拍间的碰撞、汽车间的碰撞等撞等.1.生活中常见的碰撞现象有哪些生活中常见的碰撞现象有哪些?2.阅读教材阅读教材“问题问题”及相关内容及相关内容,碰撞前后碰撞前后A、B两球的速度之和保持不变两球的速度之和保持不变,是不是所有的碰撞是不是所有的碰撞都有类似的规律都有类似的规律?答案答案:不是所有的碰撞都有类似的规律不是所有的碰撞都有类似的规律,当当A、B两球的质量两球的质量不等时不等时,两球的碰撞不符合此规律两球的碰撞不符合此规律.3.（1）阅读教材阅读教材“碰撞实验碰撞实验”及相关内容及相关内容,下图所示实验中两下图所示实验中两小车碰撞
3、前后的速度是利用小车碰撞前后的速度是利用测量得到的测量得到的.(2)本实验所说的本实验所说的“碰撞前碰撞前”是指即将发生碰撞的那一是指即将发生碰撞的那一,“碰碰撞后撞后”是指碰撞是指碰撞的那一时刻的那一时刻.(3)从从 实实 验验 数数 据据 可可 以以 看看 出出,两两 辆辆 小小 车车 碰碰 撞撞 前前 后后 的的 动动能能 和和,但是质量与速度的乘积之和基本但是质量与速度的乘积之和基本.数字计时器数字计时器时刻时刻刚结束刚结束不一定相等不一定相等不变不变知识点二知识点二动量动量1.动量动量.(1)概念概念:物理学中把物理学中把定义为物体的动量定义为物体的动量,用字母用字母p表示表示.(2
4、)表达式表达式:p=.(3)单位单位:动量的国际单位制单位是动量的国际单位制单位是,符号是符号是.(4)动量是矢量动量是矢量,动量的方向与动量的方向与的方向相同的方向相同.质量和速度的乘积质量和速度的乘积mv千克米每秒千克米每秒kgm/s速度速度答案答案:变化变化.动量是矢量动量是矢量,方向与速度方向相同方向与速度方向相同,物体做匀物体做匀速圆周运动时速圆周运动时,速度大小不变速度大小不变,方向时刻变化方向时刻变化,其动量发生其动量发生变化变化.2.物体的动能和它的动量的大小之间的关系是物体的动能和它的动量的大小之间的关系是p=.3.请说明物体做匀速圆周运动时请说明物体做匀速圆周运动时,其动量
5、是否变化其动量是否变化,并解释并解释原因原因.2mEk小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的错误的打打“”).).1.质量大的物体的动量一定大质量大的物体的动量一定大.()2.动量相同的物体动量相同的物体,运动方向一定相同运动方向一定相同.()3.质量和速率都相同的物体的动量一定相同质量和速率都相同的物体的动量一定相同.()4.一个物体的动量改变一个物体的动量改变,它的动能一定改变它的动能一定改变.()5.动量变化量为正动量变化量为正,说明它的方向与初始时的动量方向相同说明它的方向与初始时的动量方向相同.()探究一探究一寻求碰
6、撞中的不变量寻求碰撞中的不变量问题情境问题情境1.在一维碰撞的前提下在一维碰撞的前提下,设两个物体的质量分别为设两个物体的质量分别为m1、m2,碰碰撞前它们的速度分别为撞前它们的速度分别为v1、v2,碰撞后它们的速度分别为碰撞后它们的速度分别为v1、v2,规定某一速度方向为正规定某一速度方向为正.通过碰撞前后物体的速度和物体通过碰撞前后物体的速度和物体的质量的关系的质量的关系,我们可以猜测哪些物理量碰撞前后是不变的我们可以猜测哪些物理量碰撞前后是不变的.2.在寻求碰撞中的不变量探究实验中在寻求碰撞中的不变量探究实验中,常见的方案设计有以下常见的方案设计有以下几种几种.方案方案(1):利用气垫导
7、轨完成一维碰撞实验利用气垫导轨完成一维碰撞实验.方案方案(2):利用等长悬线悬挂等大的小球完成一维碰撞实验利用等长悬线悬挂等大的小球完成一维碰撞实验.方案方案(3):利用两小车在光滑桌面上完成一维碰撞实验利用两小车在光滑桌面上完成一维碰撞实验.方案方案(4):利用等大的小球碰撞后做平抛运动完成一维碰撞实验利用等大的小球碰撞后做平抛运动完成一维碰撞实验.以上四种方案有哪些相同点和不同点以上四种方案有哪些相同点和不同点?3.如图所示如图所示,利用两滑块在气垫导轨上发生一维碰撞来探究利用两滑块在气垫导轨上发生一维碰撞来探究碰撞中的不变量碰撞中的不变量.请设计具体实验步骤请设计具体实验步骤,并归纳实验
8、结论并归纳实验结论.答案答案:实验步骤实验步骤:(1)用天平分别测量两滑块的质量用天平分别测量两滑块的质量m1、m2.(2)调整导轨使之处于水平状态调整导轨使之处于水平状态,并使数字计时器正常工作并使数字计时器正常工作.(5)将实验中测得的物理量填入下面的表格将实验中测得的物理量填入下面的表格.项目项目碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后速度速度v1v2v1v2mvm1v1+m2v2m1v1+m2v2mv2m1v12+m2v22根据表中数据根据表中数据,看什么量在误差允许的范围内不变看什么量在误差允许的范围内不变.实验结论实验结论:此实验中两滑块碰撞前后动能之和并不相等此实验中两滑块碰撞前后动能之和并不相
9、等,但是质量和速但是质量和速度的乘积之和基本不变度的乘积之和基本不变.过程建构过程建构1.实验注意实验注意事项事项.(1)前提条件前提条件:两物体发生碰撞时两物体发生碰撞时,应保证应保证“水平水平”和和“正碰正碰”.(2)方案提醒方案提醒:若利用气垫导轨进行实验若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时调整气垫导轨时,注意利用水平仪注意利用水平仪确保导轨水平确保导轨水平.若利用小球进行实验若利用小球进行实验,两小球静止时球心应在同一水平线上两小球静止时球心应在同一水平线上,且两小球刚好接触且两小球刚好接触,摆线竖直摆线竖直,将小球拉起后将小球拉起后,两条摆线应在同一两条摆线应在同一竖直平面竖直平面
10、内内.若利用长木板进行实验若利用长木板进行实验,可在长木板的一端下面垫一小木可在长木板的一端下面垫一小木片用以平衡摩擦力片用以平衡摩擦力.2.实验误差实验误差分析分析.(1)系统误差系统误差:主要来源于装置本身主要来源于装置本身.碰撞是不是一维碰撞碰撞是不是一维碰撞;实验中是否合理控制实验条件实验中是否合理控制实验条件,如气垫导轨是否水平如气垫导轨是否水平,两两球是否大小相等球是否大小相等,长木板实验是否平衡摩擦力等长木板实验是否平衡摩擦力等.(2)偶然误差偶然误差:主要来源于对质量主要来源于对质量m和速度和速度v的测量的测量.【典例【典例1】某同学设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变】某同
11、学设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量量,运用了以下实验器材运用了以下实验器材:电磁打点计时器、低压交流电源电磁打点计时器、低压交流电源(频率频率为为50Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡、带橡皮泥的小车皮泥的小车B、天平、天平.该同学设计的实验步骤如下该同学设计的实验步骤如下:A.用天平测出小车用天平测出小车A的质量为的质量为mA=0.4kg,小车小车B的质量为的质量为mB=0.2kgB.更换纸带重复操作三次更换纸带重复操作三次C.小车小车A靠近打点计时器放置靠近打点计时器放置,在车后固定纸带在车后固定纸带,把小车把小车B放在长放在
12、长木板中间木板中间D.把长木板平放在桌面上把长木板平放在桌面上,在一端固定打点计时器在一端固定打点计时器,连接电源连接电源E.接通电源接通电源,并给小车并给小车A一定的初速度一定的初速度vA(1)请将以上实验步骤按操作的先后顺序排列请将以上实验步骤按操作的先后顺序排列出来出来：.(2)打点计时器打下的纸带中打点计时器打下的纸带中,比较理想的一条如图所示比较理想的一条如图所示,根据根据这些数据完成表格这些数据完成表格.项目项目碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后A车车B车车A、B整体整体m/kgv/(ms-1)mv/(kgms-1)mv2/(kgm2s-2)(3)根据以上数据判断碰撞前后的不变量可根据以上数
13、据判断碰撞前后的不变量可能能为为.解析解析:(1)按照先安装后实验按照先安装后实验,最后重复操作的顺序最后重复操作的顺序,正确的实验正确的实验步骤顺序为步骤顺序为ADCEB.(2)碰撞前后的运动均为匀速直线运动碰撞前后的运动均为匀速直线运动,由纸带上的点迹分布由纸带上的点迹分布求出速度大小求出速度大小.碰后小车碰后小车A、B合为一体合为一体,求出求出A、B整体的共整体的共同速度大小同速度大小.注意打点计时器的频率为注意打点计时器的频率为50Hz,打点时间间隔打点时间间隔为为0.02s,通过计算得到下表通过计算得到下表.项目项目碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后A车车B车车A、B整体整体m/kg0.40.
14、20.6v/(ms-1)3.002.07.503.3mv/(kgms-1)1.201.2mv2/(kgm2s-2)3.602.4(3)由表中数据可看出由表中数据可看出mv一行中碰撞前后一行中碰撞前后mv之和相同之和相同,可判断可判断碰撞前后的不变量可能是两物体的碰撞前后的不变量可能是两物体的mv之和之和.答案答案:(1)ADCEB(2)见解析见解析.(3)两物体的两物体的mv之和之和【典例【典例2】用如图所示装置探究碰撞中的不变量】用如图所示装置探究碰撞中的不变量,气垫导轨水气垫导轨水平放置平放置,挡光板宽度为挡光板宽度为9.0mm,两滑块被弹簧弹开后两滑块被弹簧弹开后,左侧滑块左侧滑块通过左
15、侧光电计时器时通过左侧光电计时器时,记录时间为记录时间为0.040s,右侧滑块通过右右侧滑块通过右侧光电计时器时侧光电计时器时,记录时间为记录时间为0.060s,左侧滑块质量为左侧滑块质量为100g,左左侧滑块侧滑块m1v1大小为大小为gm/s,右侧滑块质量为右侧滑块质量为149g,右侧右侧滑块的滑块的m2v2大小为大小为gm/s;在误差允许的范围内在误差允许的范围内,两滑两滑块质量与速度乘积的矢量和块质量与速度乘积的矢量和(选填选填“大于大于”“小于小于”或或“等于等于”)0.答案答案:22.522.35等于等于【典例【典例3】如图所示】如图所示,斜槽末端水平斜槽末端水平,质量为质量为m1的
16、小球的小球A从斜槽从斜槽某一高度由静止滚下某一高度由静止滚下,落到水平面上的落到水平面上的P点点.今在槽口末端放一今在槽口末端放一与球与球A半径相同的质量为半径相同的质量为m2的球的球B,仍让球仍让球A从斜槽同一高度滚从斜槽同一高度滚下下,并与球并与球B正碰后落地正碰后落地,球球A和和B的落地点分别是的落地点分别是M、N.已知槽已知槽口末端在白纸上的投影位置为口末端在白纸上的投影位置为O点点.(1)两小球质量的关系应满足两小球质量的关系应满足.A.m1=m2B.m1m2C.m1m2,选选B.(2)为保证两球从同一高度做平抛运动为保证两球从同一高度做平抛运动,实验中要求斜槽轨道末端实验中要求斜槽轨道末端的切线水平的切线水平.为保证实验有较好的可重复性以减小误差为保证实验有较好的可重复性以减小误差,实验中要实验中要求入射球每次从同一高度滚下求入射球每次从同一高度滚下,不需要斜槽轨道必须光滑不需要斜槽轨道必须光滑.选项选项A、C、D符合题意符合题意.(3)本实验必须测量的是两小球质量本实验必须测量的是两小球质量m1和和m2,入射球入射球A单独飞出的单独飞出的水平距离和两小球相碰后各自飞出的水
