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人教版高中物理选择性必修1第1章第4节实验：验证动量守恒定律教学设计课题实验：验证动量守恒定律单元 1 学科物理年级高二教材分析教材在第1节通过教师演示实验引导学生寻求碰撞中的不变量，后面又通过理论推导得出了动量守恒定律。
学生通过必修课程的学习，已经储备了丰富的运动与相互作用关系的知识，初步形成了运动与相互作用观和能量观。
本节主要是引导学生在初步掌握动量守恒定律的基础上，利用已有的知识进行实验设计、实验观察和数据分析。
本节的重点应放在实验方案设计和实验数据分析上。
教学目标与核心素养1、能依据已有知识合理设计实验方案。
2、能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。
3、能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论。
4、坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误。
物理观念：通过实验用不同的方法探究碰童中的动量守恒.科学思维：领会探究碰童动量守恒的基科学探究：能利用已有知识设计实验方案，完成对动量守恒定律的验证。
科学态度与价值观：通过实验得到一维碰童中的动量守恒定律的表达式，体会物理学中的科学探究精神。
培养实事求是的科学态度。
重点能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。
难点学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课碰撞：物体之间在极短时间内的相互作用。
思考：1. 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？2. 如果有，这个量会是什么？思考动量守恒定律。
回忆碰撞中动量守恒的情景。
引导学生回忆动量守恒定律，引出新课。
讲授新课最简单的碰撞情况—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。
如下图所示：了解一维碰撞的情景。
为下一步更好的完成实验操方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
高二物理1.1动量定理与动量守恒 §1.3一维弹性碰撞鲁教版【本讲教育信息】一. 教学内容：§1.1动量定理与动量守恒 §1.3一维弹性碰撞§1.1动量定理与动量守恒一. 教学目的：1. 认识动量的概念2. 会用动量定理解释简单问题二. 教学重、难点：1. 会推导动量守恒定律2. 会用动量守恒定律解释处理问题 （一）动量的概念1. 定义：运动物体的质量和速度的乘积叫动量。
2. 公式：m v P = 单位：s /m kg ⋅3. 是矢量：方向与v 的方向相同（即有正负）4. 解释：（1）动量是描述物体运动状态的量，通常说物体的动量是指物体在某一时刻的动量，对应该时刻的速度。
（2）动量具有相对性：选不同的参照物，物体的动量不同，但通常选地面为参考系。
（二）冲量1. 定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
2. 公式：t F I ⋅=单位：N ·s 或说与P 相同为s /m kg ⋅方向：与F 的方向相同 3. 解释（1）是力在时间上的积累效果（2）计算方法就是力与时间相乘，与其它无关。
（三）动量定理 1. 推导：tv v a 12-=则t v v m ma 12-=即tP P F t mv mv F 1212-=-=或或写成P I P t F P P t F 12∆=∆=⋅-=⋅即与2. 内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。
3. 应用：（1）解释一些现象①玻璃杯落在水泥地上会摔碎而落在海绵上不会碎。
②从高处落下时，曲膝以缓冲减小对人体的伤害。
③汽车突然刹车或启动时人体的前扑与后仰。
（2）计算：（四）动量守恒定律的推导1. 推导：如图所示两小球相撞前后的情形：FFB v 1’v 2’AB则对A 球1111v m 'v m t F -=⋅ 对B 球：2222v m 'v m t F -=⋅-则)v m 'v m (v m 'v m 22221111--=- 即：22112211v m v m 'v m 'v m +=+ 或总总P 'P =或：'v m v m v m 'v m 22221111-=- 即：21P P ∆-=∆（五）表述1. 一个系统不受外力或者所受合外力为零，这个系统的总动量保持不变。
学案1 物体的碰撞 学案2 动量 动量守恒定律(1)[目标定位] 1.探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞.2.理解动量、冲量的概念，知道动量的变化量也是矢量.3.理解动量定理的确切含义，会用其来解释和计算碰撞、缓冲等现象．图1一、弹性碰撞和非弹性碰撞[问题设计] 演示实验：小明用如图1所示装置做实验．(1)如图1所示，让橡皮球A 与另一静止的橡皮球B 相碰，两橡皮球的质量相等，会看到什么现象？两橡皮球碰撞过程中总动能相等吗？(2)小明在A 、B 两球的表面涂上等质量的橡皮泥，再重复实验(1)，可以看到什么现象？若两橡皮球粘在一起上升的高度为橡皮球A 摆下时的高度的14，则碰撞过程中总动能相等吗？[要点提炼]1．碰撞：碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的 时间内产生非常大的相互作用的过程．其最主要特点是：相互作用 ，作用力 和作用力峰值 等．2．弹性碰撞：两个物体碰撞后形变能够完全恢复，碰撞后没有动能转化为其他形式的能量，则碰撞前后两物体构成的系统的动能 ．这种碰撞也称为完全弹性碰撞．3．非弹性碰撞：两个物体碰撞后形变不能完全恢复，该过程有动能转化为其他形式的能量，总动能 ．非弹性碰撞的特例：两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动，该碰撞称为完全非弹性碰撞，碰撞过程能量损失最多．二、动量及其变化[问题设计] 假定一个质量为m 的物体，初速度为v ，在合力F (恒力)的作用下，经过一段时间Δt 后，速度变为v ′.求这一过程中m 、v 、v ′、F 、Δt 的关系．[要点提炼]1．冲量(1)定义式：I ＝ 冲量是矢量，方向与力 的方向相同．(2)冲量是 (填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段时间内的积累效果．2．动量(1)定义式：p ＝mv ，动量是矢量，方向与 的方向相同，v 是相对速度．(2)动量是状态(填“过程”或“状态”)量，进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量．(3)动量和动能的表达式分别为p ＝mv 和E k ＝12mv 2.动量是矢量，而动能是 ．当速度发生变化时，物体的动量发生变化，而动能不一定发生变化．(4)动量的变化Δp ＝p ′－p 的理解①Δp 是矢量：与 的方向相同．②若p ′、p 不在一条直线上，要用 求矢量差；若p ′、p 在一条直线上，先规定 ，再用正负表示p ′、p ，则可用Δp ＝p ′－p ＝ 进行代数运算．3．动量定理(1)内容：物体所受合力的冲量等于 ，这个关系叫做动量定理，其表达式为 .(2)对动量定理的理解①动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．②动量定理的表达式是矢量式，运用动量定理解题时，要注意规定正方向．③公式中的F 是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F 应是合外力在作用时间内的平均值．[延伸思考]运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物？一、对碰撞的理解例1 一个质量为2 kg 的小球A 以v 0＝3 m/s 的速度与一个静止的、质量为1 kg 的小球B 正碰，试根据以下数据，分析碰撞性质：(1)碰后小球A 、B 的速度均为2 m/s ；(2)碰后小球A 的速度为1 m/s ，小球B 的速度为4 m/s.二、对动量及变化量的理解例2 羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s ，假设球飞来的速度为50 m/s ，运动员将球以100 m/s 的速度反向击回．设羽毛球的质量为10 g ，试求：(1)羽毛球的动量变化量；(2)羽毛球的动能变化量．三、对动量定理的理解和应用例3 质量为0.5 kg 的弹性小球，从1.25 m 高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m ，g 取10 m/s 2.(1)若地板对小球的平均冲力大小为100 N ，求小球与地板的碰撞时间；(2)若小球与地板碰撞无机械能损失，碰撞时间为0.1 s ，求小球对地板的平均冲力．物体的碰撞 动量⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 碰撞⎩⎨⎧ 特点：作用时间短，作用力变化快，作用力峰值大分类⎩⎪⎨⎪⎧ 弹性碰撞非弹性碰撞冲量：力与作用时间的乘积：I ＝F ·Δt ，方向与力的方 向相同动量：质量与速度的乘积：p ＝mv ，方向与速度的方向 相同动量定理：F ·Δt ＝mv ′－mv1．(对碰撞的理解)关于常见的碰撞的分类，下列说法错误的是( )A．碰撞前后两物体的总动能不变的碰撞，叫弹性碰撞B．碰撞前后两物体的总动能减少的碰撞，叫非弹性碰撞C．碰撞前后两物体的总动能增加的碰撞，叫非弹性碰撞D．碰撞后两物体具有共同速度的碰撞，叫完全非弹性碰撞2．(对动量及变化量的理解)关于动量的变化量，下列说法中正确的是( )A．做直线运动的物体速度增大时，动量的增量Δp与速度的方向相同B．做直线运动的物体速度减小时，动量的增量Δp与运动方向相反C．物体的速度大小不变时，动量的增量Δp为零D．物体做曲线运动时，动量的增量Δp一定不为零3．(对动量定理的理解和应用)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是( )①掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小②掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小③掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢④掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间长A．①② B．②③ C．②④ D．③④4．(对动量定理的理解和应用)一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后连为一体，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前的速度约为30 m/s.则：(1)试求车祸中车内质量约60 kg的人受到的平均冲力是多大？(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是 1 s，求这时人体受到的平均冲力为多大？答案 (1)可看到碰撞后橡皮球A 停止运动，橡皮球B 摆到橡皮球A 开始时的高度；根据机械能守恒定律知，碰撞后橡皮球B 获得的速度与碰撞前橡皮球A 的速度相等，这说明碰撞中A 、B 两球的总动能相等．(2)可以看到碰撞后两球粘在一起，摆动的高度减小．碰前总动能E k ＝mgh碰后总动能E k ′＝2mg ·h 4＝12mgh 因为E k ′<E k ，所以碰撞过程中总动能减少．答案 在这一过程中物体的加速度a ＝v ′－v Δt 由牛顿第二定律F ＝ma ＝m v ′－v Δt整理得F ·Δt ＝mv ′－mv答案 物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之就越小．运输易碎物品包装箱内放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物是为了增大作用时间以减小物品受到的作用力．例1解析 碰前系统的动能E k0＝12m A v 20＝9 J. (1)当碰后小球A 、B 速度均为2 m/s 时，碰后系统的动能E k ＝12m A v 2A ＋12m B v 2B ＝(12×2×22＋12×1×22)J ＝6 J<E k0 故该碰撞为非弹性碰撞．(2)当碰后v A ′＝1 m/s ，v B ′＝4 m/s 时，碰后系统的动能E k ′＝12m A v A ′2＋12m B v B ′2＝(12×2×12＋12×1×42)J ＝9 J ＝E k0，故该碰撞为弹性碰撞．答案 (1)非弹性碰撞 (2)弹性碰撞例2解析 (1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则羽毛球的初速度：v ＝50 m/s ，羽毛球的末速度：v ′＝－100 m/s ，p 1＝mv 1＝10×10－3×50 kg ·m/s ＝0.5 kg ·m/s.p 2＝mv 2＝－10×10－3×100 kg ·m/s ＝－1 kg ·m/s所以动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－1 kg ·m/s －0.5 kg ·m/s ＝－1.5 kg ·m/s.即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kg ·m/s ，方向与羽毛球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初动能：E k ＝12mv 2＝12.5 J ．羽毛球的末动能：E k ′＝12mv ′2＝50 J ．所以ΔE k ＝E k ′－E k ＝37.5 J.答案 (1)1.5 kg ·m/s ，方向与羽毛球飞来的方向相反(2)37.5 J例3解析 (1)碰撞前的速度：v 1＝2gh 1＝5 m/s 方向竖直向下碰撞后的速度：v 2＝2gh 2＝4 m/s 方向竖直向上取竖直向上为正方向，碰撞过程由动量定理得：(F －mg )Δt ＝mv 2－(－mv 1)解得Δt ≈0.047 s(2)由于小球与地板碰撞无机械能损失故碰撞后球的速度：v 2′＝5 m/s ，方向竖直向上由动量定理得(F ′－mg )Δt ′＝mv 2′－(－mv 1)解得F ′＝55 N由牛顿第三定律得小球对地板的平均冲力大小为55 N ，方向竖直向下．答案 (1)0.047 s (2)55 N ，方向竖直向下1、答案 C解析 常见的碰撞是按照碰撞前后总动能的变化进行分类的，总动能减少的一类碰撞叫非弹性碰撞，碰撞后两物体具有共同速度，总动能减少的最多，则叫完全非弹性碰撞．另一类是碰撞前后动能守恒，这类碰撞叫做弹性碰撞，或者叫完全弹性碰撞．故C 错，A 、B 、D 正确．2、答案 ABD解析 当做直线运动的物体速度增大时，其末动量p 2大于初动量p 1，由矢量的运算法则可知Δp ＝p 2－p 1＞0，与速度方向相同，如图甲所示，选项A 正确；当做直线运动的物体速度减小时，Δp ＝p 2－p 1＜0，即p 2＜p 1，如图乙所示，此时Δp 与物体的运动方向相反，选项B 正确；当物体的速度大小不变时，动量可能不变化，即Δp ＝0，也有可能动量大小不变而方向变化，此种情况Δp ≠0，选项C 错误；物体做曲线运动时，速度的方向不断变化，故动量一定变化，Δp 一定不为零，如图丙所示，选项D 正确．3、答案 D解析 杯子是否被撞碎，取决于撞击地面时，地面对杯子的撞击力大小．规定竖直向上为正方向，设玻璃杯下落高度为h .它们从h 高度落地瞬间的速度大小为2gh ，设玻璃杯的质量为m ，则落地前瞬间的动量大小为p ＝m 2gh ，与水泥或草地接触Δt 时间后，杯子停下，在此过程中，玻璃杯的动量变化为Δp ＝－(－m 2gh )，再由动量定理可知(F －mg )·Δt ＝－(－m 2gh )，所以F ＝m 2gh Δt＋mg .由此可见，Δt 越小，玻璃杯所受撞击力F 越大，玻璃杯就越容易碎，杯子掉在草地上作用时间较长，动量变化慢，撞击力小，因此玻璃杯不易碎．4、答案 (1)5.4×104 N (2)1.8×103N解析 (1)两车相撞时认为人与车一起做匀减速运动直到停止，位移为0.5 m. 设运动时间为t ，根据s ＝v 02t ，得t ＝2s v 0＝130s.根据动量定理Ft ＝Δp ＝mv 0，得F ＝mv 0t ＝60×30130N ＝5.4×104 N. (2)若人系有安全带，则F ′＝mv 0t ′＝60×301 N ＝1.8×103 N。
第一章碰撞与动量守恒1、碰撞教学目标1通过演示，初步了解碰撞现象及其特点2通过实验，使学生能熟练测量质量、速度等基本物理量，能计算动能、动量之和、动能的改变量。
3能通过实验中动能改变量的计算，对碰撞进行分类。
4培养学生观察和计算的能力，初步培养学生用实验方法对同一现象从能量的角度进行分类的能力重点难点重点：碰撞的特点及分类难点：实验测量、数据处理和归纳设计思想动量守恒定律是自然界的基本守恒定律之一，是研究微观粒子所必需的知识，具体来说，要学习原子结构和原子核的内容，动量的知识必不可少。
本章的核心是要体现学习中的探究精神，强调物理学中“守恒量”的思想。
本章第一节“碰撞”，是通过实验为后面的教学展开打基础，因此本节课从生活中常见的碰撞事例入手，通过体验、观察和讨论，总结出碰撞现象的特点。
为整章的教学做好准备。
然后通过实验来探究碰撞中的动能变化，使学生在老师的适当引导下归纳出碰撞的分类。
然后教师进行总结，结合相关的资料，把碰撞问题向学生不熟悉的领域适当拓展。
实验中，教师不要越俎代庖，要让学生自己动手实验，充分发挥学生在教学中的主体作用。
教学资源多媒体课件，摆球装置教学设计课前自主学习一、从能量角度分类1．弹性碰撞：碰撞过程中机械能。
2．非弹性碰撞：碰撞过程中机械能。
3．完全非弹性碰撞：碰撞后合为一体或碰后具有共同速度，这种碰撞动能损失。
二、从碰撞前后物体运动的方向是否在同一条直线上分类1．对心碰撞，也称为，发生碰撞的两个球，碰前两球的速度方向与的连线在同一条直线上，碰后两球仍沿着的方向运动。
2．非对心碰撞，也称，发生非对心碰撞的两个物体，碰撞后的速度都不与原来的速度在同一直线上。
要点一理解碰撞1 碰撞过程的四个特点1时间短：碰撞、爆炸现象中，相互作用的时间很短。
2相互作用力大：相互作用过程中，相互作用力先急剧增大，后急剧减小，平均作用力很大。
在物体发生碰撞、爆炸的瞬间，可忽略物体的位移，认为物体在3系统动能不增加，即E1＋E2≥E1′＋E2′碰撞、爆炸前后仍在同一位置。
1.2《动量定理》教学设计（1 课时）1. 教学分析：《动量定理》是《普通高中物理课程标准（2017 年版2020 年修订）》选择性必修1 课程中“动量与动量守恒定律”主题下的内容。
课程标准要求为：理解冲量，通过理论推导，理解动量定理，能用其解释生产生活中的有关现象。
关于动量定理，教材先考虑物体碰撞时受到的力为恒力的情况，将牛顿第二定律作为学生新知识的“增长点”，引导学生推导其基本表达式，再通过“微元法”将动量定理的适用范围从恒力过渡到非恒力，最后介绍生活实例来帮助学生认识动量定理的实际应用。
该节教材直接引入了“动量”和“冲量”的基本概念，并没有创设具体的物理情境或物理模型去引发学生的思考，会使学生对于概念的理解不深刻，且不利于学生科学思维的发展；教材在推导出动量定理基本表达式之后缺少验证动量定理的物理实验，不利于学生科学探究能力的培养；动量定理是解决力学问题的一个重要途径，尤其是处理碰撞和打击类问题。
同时，动量定理与我们的生活和科学技术的发展有着密切的联系，因此学习这部分内容有着非常重要的实用价值。
2. 学情分析：学生已经学习了动量概念，会运用牛顿第二定律和运动学公式等，为本节课的学习打下了坚实的基础。
但学生对于动量、冲量等基本概念的理解和动量定理的应用方面存在一定困难，例如对物体进行受力分析时，因漏掉某个力而导致分析物体合外力冲量出现错误等。
高二的学生已具备一定的抽象思维和逻辑思维，其思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中需要以一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，以便学生理解, 因此在教学中多让学生参与利用动量定理解释生活中的有关现象，加强学生思维由形象到抽象的过渡。
3. 学习重点：冲量概念、动量定理的含义；动量定理表达式中矢量符号的转换。
4. 学习难点：变力作用下的动量定理的推导。
5. 开放性学习环境：本节课利用小组合作式桌位排列，每组六人共计六组，教学上采用PPT 课件、视频资源、篮球、演示实验、验证动量定理实验等教学资源。
初一数学教案：碰撞实验引入动量守恒定律的教学设计教案设计：碰撞实验引入动量守恒定律引言：碰撞是物体间相互作用的过程，在学习物理学时，引入碰撞实验可以帮助学生理解动量守恒定律的概念和应用。
本教案旨在通过碰撞实验，引导初一学生了解动量守恒定律，培养他们的实验观察和数据处理能力。
一、教学目标1. 知识目标：a. 理解碰撞实验和动量守恒定律的概念。
b. 掌握动量守恒定律的表达方式。
c. 能够运用动量守恒定律解决简单的碰撞问题。
2. 能力目标：a. 能够观察并记录实验现象。
b. 能够设计实验流程和控制变量。
c. 能够分析实验数据，得出结论。
3. 情感目标：a. 培养学生的合作意识和团队合作精神。
b. 培养学生的实验精神和科学探究兴趣。
二、教学重点和难点1. 教学重点：a. 动量守恒定律的概念和表达方式。
b. 精心设计碰撞实验并分析实验数据。
2. 教学难点：a. 动量守恒定律的概念理解和应用。
b. 实验数据的分析和结论的推导。
三、教学准备1. 实验器材：小球、光滑轨道、试验台、测量尺、计时器等。
2. 教学资源：教学投影仪、教学PPT。
3. 教师准备：熟悉碰撞实验的操作步骤和实验流程。
4. 学生准备：学生带好写字工具，课前预习课本相关内容。
四、教学过程一、引入（约10分钟）1. 呈现教学目标和教学重点。
2. 以生活中的实例引导学生思考碰撞与动量守恒的关系。
3. 引导学生产生学习兴趣，明确本节课的重要性。
二、知识讲解（约15分钟）1. 介绍碰撞实验和动量守恒定律的概念。
2. 讲解动量守恒定律的数学表达方式。
3. 展示实验器材和实验流程，让学生了解如何通过实验来验证动量守恒定律。
三、实验操作（约30分钟）1. 小组合作设计碰撞实验，并记录实验流程。
2. 分配任务，让每个小组负责一次碰撞实验。
3. 老师进行实验示范，并解答学生的问题。
4. 引导学生观察实验现象，记录实验数据。
四、数据分析（约20分钟）1. 引导学生在小组内讨论实验数据，并将数据整理到实验报告中。
碰撞与动量守恒碰撞是物体间相互作用的结果，它是自然界中广泛存在的一种现象。
碰撞的过程中，重要的物理量之一就是动量守恒。
本文将探讨碰撞的特性以及动量守恒的原理和应用。
一、碰撞的分类根据碰撞物体之间相互作用力的大小以及方向，碰撞可以分为完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况。
1. 完全弹性碰撞：在完全弹性碰撞中，物体碰撞后能量没有损失，动能完全转化为势能，再完全转化回动能。
碰撞双方物体在碰撞前后的速度和动量都发生了变化，但总动量守恒。
2. 完全非弹性碰撞：在完全非弹性碰撞中，物体碰撞后能量发生损失，一部分动能转化为其他形式的能量，如热能或声能。
碰撞双方物体在碰撞后产生合并，并沿着合并后的速度继续运动。
总动量同样守恒。
二、动量守恒定律动量守恒定律是经验事实的总结，对于任何孤立系统来说，总动量在碰撞前后保持不变。
这意味着，碰撞中物体的动量之和在碰撞前后保持不变。
动量守恒定律可以用数学公式来表示：\[m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 = m_1' \cdot v_1' + m_2' \cdot v_2'\]其中，$m$表示物体的质量，$v$表示物体的速度，索引1和2表示碰撞前的两个物体，索引1'和2'表示碰撞后的两个物体。
三、动量守恒的应用动量守恒定律具有广泛的应用，下面将介绍几个具体的实例。
1. 碰撞实验中的应用：在研究物体碰撞的实验中，可以利用动量守恒定律来分析碰撞前后物体的速度和质量变化。
通过实验数据的测量和计算，可以得出碰撞双方物体的速度和质量信息。
2. 道路交通事故中的应用：道路交通事故中，车辆碰撞时往往会发生动量的转移和转化。
通过应用动量守恒定律，可以分析事故发生前后车辆的速度和质量变化，以便判断事故原因和责任。
3. 球类运动中的应用：在球类运动中，如撞球、保龄球等，动量守恒定律也起着重要的作用。
通过分析撞球前后球的速度和质量变化，可以判断球的路径、击球力度以及撞球后球的行为等。
（2024镜像物理）高中大单元整体教学设计案例单元教学课题高中物理选择性必修一第一章《动量守恒定律》学科物理年级高二单元动量守恒定律授课人Xxx单元内容本单元教学内容：本章共6节，大致可以划分为三个部分第一部分包括第1、2节，即“动量”“动量定理”，这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理，并能用其解释生产生活中的有关现象。
第二部分包括第3、4节，即“动量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”，这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程，并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象。
第三部分包括第5、6节，即“弹性碰撞和非弹性碰撞”“反冲现象火箭”，这部分内容介绍动量守恒定律的应用。
本单元内容的逻辑结构:本单元内容可开发的教学活动与资源:学校实验室活动，学生自主探究、小组活动、网络共享资源。
本单元教学重点：动量冲量概念，动量定理理解运用。
动量守恒定律的理解运用。
本单元教学难点:动量定理处理流体问题。
综合运用动量守恒处理碰撞、反冲、火箭发射等综合性问题。
2020新课标要求1. 1.1理解冲量和动量。
通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。
知道动量守恒定律的普适性。
1.1.2通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
1.1.3体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
单元学情高中物理必修课程中力学、电学的内容为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观奠定了重要的基础.“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提供帮助.动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据着非常重要的地位.本章结构设计与以往教材相比有所调整,在强调知识传授的同时,还要体现科学探究精神,强调物理学中的“守恒思想”.单元目标内容目标：1.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象。
2.了解验证动量守恒定律的基本思路和实验方法 3.会用动量、能量的观点综合分析、解决碰撞问题 4.掌握应用动量守恒定律解决反冲运动问题的方法 5.理解动量守恒定律的内容及表达式,理解其守恒的条件，了解动量守恒定律的普遍意义,会用动量守恒定律解决实际问题。
新课程高中物理碰撞教案课程目标：了解碰撞的基本概念和原理，学习碰撞中的能量转化和动量守恒定律，掌握碰撞实验的方法和计算碰撞参数。
教学内容：一、碰撞的概念和分类1. 碰撞的定义和基本特征2. 弹性碰撞和非弹性碰撞的区别3. 完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的概念二、碰撞中的能量转化1. 能量守恒定律在碰撞中的应用2. 碰撞中能量的转化和损失三、碰撞中的动量守恒1. 动量守恒定律的概念和应用2. 碰撞中动量守恒的条件和实验验证四、碰撞实验方法和数据处理1. 碰撞实验的基本步骤和仪器2. 碰撞参数的测量和计算方法3. 实验数据的处理和分析教学过程：一、引入1. 给学生介绍碰撞的定义和基本特征，引导学生思考碰撞在日常生活中的例子。
2. 引导学生讨论弹性碰撞和非弹性碰撞的区别，引出碰撞中的能量转化和动量守恒原理。
二、理论探讨1. 讲解碰撞中的能量转化和动量守恒原理，引导学生理解碰撞中能量和动量的转化过程。
2. 讲解碰撞实验的方法和数据处理，指导学生掌握碰撞参数的测量和计算技巧。
三、实验操作1. 组织学生进行碰撞实验，让学生亲自操作测量仪器，记录实验数据。
2. 引导学生根据实验数据计算碰撞参数，分析碰撞结果并验证动量守恒定律。
四、讨论总结1. 引导学生讨论实验结果和结论，总结碰撞中的能量转化和动量守恒规律。
2. 综合学习内容，让学生思考碰撞在实际应用中的重要性和意义。
教学评估：1. 实验报告：要求学生完成实验报告，包括实验过程、数据处理和结论分析。
2. 课堂讨论：组织学生进行碰撞实验结果的讨论，评价学生对碰撞概念和原理的理解。
3. 练习测试：布置相关练习和测试题，检测学生对碰撞知识的掌握程度。
课后拓展：1. 组织学生进行碰撞模拟实验，探讨不同碰撞情况下的能量和动量变化。
2. 鼓励学生进行碰撞项目设计，结合实际情况提出碰撞相关问题并进行解决方案设计。
3. 深入学习碰撞在工程领域的应用，了解碰撞对工程设计和安全规范的重要性。
碰撞与动量守恒复习学习目标1.进一步理解碰撞的基本概念，学会利用碰撞模型解决生活中的问题2.进一步生疏动量守恒定律，能结合能量规律求解简洁的综合题3.进一步增加问题意识，提高分析问题、解决问题的力量重点难点重点：运用动量守恒定律解决实际问题难点：临界问题设计思想通过本节课的学习，使同学对碰撞和动量守恒的规律有进一步的生疏，能综合运用牛顿运动定律、动能定理解决简洁的综合题，能够运用动量守恒定律解决新情景中的问题，更加体会到守恒的思想在物理学中的重要作用，进一步提高分析问题和解决问题的力量。
教学资源多媒体课件教学设计【课堂学习】学习活动一：基本概念和基本规律问题1：系统、内力和外力的概念。
问题2：动量和动能的区分和联系。
问题3：什么是碰撞？碰撞的分类？问题4：动量守恒的条件是什么？什么是动量守恒定律的矢量性？问题5：何为反冲？它满足哪些物理规律学习活动二：碰撞后速度的可能性分析例题1：质量为m的小球A，沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰，碰撞后，A球的动能变为原来的1/9，那么小球B的速度可能是( )A.13v0 B.23v0 C.49v0 D.59v0分析争辩碰撞中应遵循的三个原则1．系统动量守恒的原则：两个物体碰撞前后系统的总动量保持不变，符合m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，或p1＋p2＝p1′＋p2′.2．不违反能量守恒的原则：碰撞后系统的总动能不大于碰撞前的总动能，满足1 2m1v21＋12m2v22≥12m1v1′2＋12m2v2′2或p212m1＋p222m2≥p1′22m1＋p2′22m2.3．物理情景可行性原则：碰撞问题的解要符合物理实际．(1)若为追及碰撞，碰撞前在后面运动的物体的速度肯定大于在前面运动的物体的速度(否则不能发生碰撞)，且碰后在前面运动物体的速度肯定增大．(2)若碰撞后两物体同向运动，则在前面运动的物体的速度肯定不小于在后面运动的物体的速度(否则还要发生碰撞)．(3)若要物体相向碰撞，则不行以消灭跨跃过另一物体连续向前运动的状况．【答案】AB学习活动三：人船模型例题2：质量为M、长为L的船静止在静水中，船头及船尾各站着质量分别为m1及m2的人，当两人互换位置后，船的位移有多大？【分析】“人船模型”的特点：两个物体均处于静止，当两个物体存在相互作用而不受外力作用时，系统动量守恒，所以本质上也是反冲模型．这类问题的特点：两物体同时运动，同时停止．绳梯等均属于“人船模型”．【解析】利用“人船模型”易求得船的位移大小为：2121)(mmMLmmS++-=．提示：若m1>m2，本题可把（m1-m2）等效为一个人，把（M+2m2）看着船，再利用人船模型进行分析求解较简便．应当留意到：此结论与人在船上行走的速度大小无关．不论是匀速行走还是变速行走，甚至来回行走，只要人最终到达船的左端，那么结论都是相同的．以上所列举的人、船模型的前提是系统初动量为零．假如发生相互作用前系统就具有肯定的动量，那就不能再用m1v1=m2v2这种形式列方程，而要利用（m1+m2）v0=m1v1+m2v2列式．学习活动四：完全非弹性碰撞模型例题3：如图所示，质量为M的车厢静止在光滑的水平面上，车厢内有一质量为m的滑块，以初速度v0在车厢地板上向右运动，与车厢两壁发生若干次碰撞，最终静止在车厢中，则车厢最终的速度是()A．0B．v0，方向水平向右C.mv0M＋m，方向肯定水平向右D.mv0M＋m，方向可能是水平向左解析：对m和M组成的系统，水平方向所受的合外力为零，动量肯定守恒，由mv0＝(M＋m)v可得；车厢最终的速度为mv0M＋m，方向肯定水平向右，所以C选项正确．答案：C学习活动五：临界问题例题4：甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶，速度均为6 m/s.甲车上有质量为m＝1 kg 的小球若干个，甲和他的车及所带小球的总质量为M1＝50 kg，乙和他的车总质量为M2＝30 kg.现为避开相撞，甲不断地将小球以相对地面16.5 m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住．假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不致相撞，此时：(1)两车的速度各为多少？ (2)甲总共抛出了多少个小球？解：两车刚好不相撞的条件是某次甲抛出球后的速度与乙接住该球后的速度相等．无论是甲抛球的过程，还是乙接球的过程，或是整个过程动量均守恒．(1)甲、乙两小孩及两车组成的系统总动量守恒沿甲车的运动方向，甲不断抛球、乙接球后，当甲和小车与乙和小车具有共同速度时，可保证刚好不撞．设共同速度为v，则M1v1－M2v1＝(M1＋M2)vv＝M1－M2M1＋M2v1＝2080×6 m/s＝1.5 m/s.(2)这一过程中乙小孩及车的动量变化为Δp＝30×6－30×(－1.5)＝225(kg·m/s)每一个小球被乙接收后，最终的动量变化为Δp 1＝16.5×1－1.5×1＝15(kg·m/s)故小球个数为n ＝Δp Δp 1＝22515＝15(个)．【答案】 (1)v 甲＝v 乙＝1.5 m/s (2)15个随堂训练：【2021天津-9】如图所示，在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板，A 球在水平面上静止放置．B 球向左运动与A 球发生正碰，B 球碰撞前、后的速率之比为3：1，A 球垂直撞向挡板，碰后原速率返回。
第一节 物体的碰撞导学案知识与回顾：我们学过的运动有哪些：一 课堂新知识学习1.碰撞定义: 碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常之强的相互作用，2.碰撞特点:相互作用时间____，作用力变化____，作用力峰值____，相互作用力远远______外力．3.碰撞分类:(1)按碰撞前后物体的运动方向是否沿同一直线可将碰撞可分为：①正碰：两物体碰撞时的速度沿着________方向，称为正碰．②斜碰：两物体碰撞前的相对速度____________上，称为斜碰．(2)按碰撞过程中机械能是否损失，可将碰撞分为：①完全弹性碰撞：两物体碰后形变能__________，且没有能量________，碰撞前后两小球构成的系统的动能________，这种碰撞称为完全弹性碰撞．②非弹性碰撞：若两物体碰撞后它们的形变______________原状，这时将有一部分动能最终会转变为______，碰撞前后系统的动能__________，这种碰撞是非弹性碰撞．③完全非弹性碰撞．当两物体碰后合为一体，具有______速度时，系统损失的能量最大，这种碰撞称为完全非弹性碰撞．1下列的碰撞各属于什么碰撞：①如下图所示,光滑水平面上有质量相等的A 和B 两物体，B 上装有一轻弹簧，B 原来静止，A 以速度v 正对B 滑行，当弹簧压缩到最短，再次复原的过程。
属于________________碰撞②用细线悬挂一质量为M 的木块,木块静止,如下左图所示．现有一质量为m 的子弹自左方水平地射穿此木块,穿透前后子弹的速度分别为v 0和v ．属于________________碰撞③如图所示的装置中，木块B 与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块内。
属于________________碰撞、④如图所示，一质量M =3.0kg 的长方形木板B 放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m=1.0kg 的小木块A 。
第一节物体的碰撞第二节(1) 动量动量守恒定律[目标定位] 1.探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞.2.理解动量、冲量的概念，知道动量的变化量也是矢量.3.理解动量定理并能解释和解决实际问题.4.理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别．一、物体的碰撞1．碰撞碰撞就是两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程．其最主要特点是：相互作用时间短，作用力变化快和作用力峰值大等．2．碰撞的分类(1)按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线可分为：①正碰(对心碰撞)：作用前后沿同一条直线．②斜碰(非对心碰撞)：作用前后不沿同一条直线．(2)按碰撞过程中机械能是否损失分为：①弹性碰撞：碰撞前后系统的动能相等，E k1＋E k2＝E k1′＋E k2′.②非弹性碰撞：碰撞前后系统的动能不再相等，E k1′＋E k2′＜E k1＋E k2.二、动量及其改变1．冲量(1)定义：物体受到的力与力的作用时间的乘积．(2)定义式：I＝Ft.(3)单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛顿·秒，符号为N·s.2．动量(1)定义：运动物体的质量和它的速度的乘积．(2)定义式：p＝mv.(3)单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号为kg·m·s－1.(4)方向：动量是矢量，其方向与速度方向相同．3．动量的变化量物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量)，Δp＝p－p0(矢量式)．4．动量定理(1)内容：物体所受合力的冲量，等于物体动量的改变量．(2)公式：Ft＝mv t－mv0.预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1 问题2 问题3一、弹性碰撞和非弹性碰撞1．碰撞中能量的特点：碰撞过程中，一般伴随机械能的损失，即：E k1＋E k2≤E k10＋E k20. 2．弹性碰撞：两个物体碰撞后形变能够完全恢复，碰撞后没有动能转化为其他形式的能，即碰撞前后两物体构成的系统的动能相等．3．非弹性碰撞：两个物体碰撞后形变不能完全恢复，该过程有动能转化为其他形式的能，总动能减少．非弹性碰撞的特例：两物体碰撞后粘在一起以共同的速度运动，该碰撞称为完全非弹性碰撞，碰撞过程能量损失最多．【例1】 一个质量为2 kg 的小球A 以v 0＝3 m/s 的速度与一个静止的、质量为1 kg 的小球B 正碰，试根据以下数据，分析碰撞性质： (1)碰后小球A 、B 的速度均为2 m/s ；(2)碰后小球A 的速度为1 m/s ，小球B 的速度为4 m/s. 答案 (1)非弹性碰撞 (2)弹性碰撞 解析 碰前系统的动能E k0＝12m A v 02＝9 J.(1)当碰后小球A 、B 速度均为2 m/s 时，碰后系统的动能E k ＝12m A v A 2＋12m B v B 2＝(12×2×22＋12×1×22)J ＝6 J ＜E k0，故该碰撞为非弹性碰撞．(2)当碰后v A ′＝1 m/s ，v B ′＝4 m/s 时，碰后系统的动能E k ′＝12m A v A ′2＋12m B v B ′2＝(12×2×12＋12×1×42)J ＝9 J ＝E k0，故该碰撞为弹性碰撞．针对训练1 现有甲、乙两滑块，质量分别为3m 和m ，以相同的速率v 在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞．已知碰撞后甲滑块静止不动，乙滑块反向运动，且速度大小为2v .那么这次碰撞是( ) A ．弹性碰撞 B ．非弹性碰撞 C ．完全非弹性碰撞 D ．条件不足，无法确定答案 A解析 碰前总动能：E k ＝12·3m ·v 2＋12mv 2＝2mv 2碰后总动能：E k ′＝12mv ′2＝2mv 2，E k ＝E k ′，所以A 对．二、对动量和动量变化量的理解1．动量：p ＝mv ，动量是矢量，方向与速度v 的方向相同． 2．动量和动能的区别动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，动量p ＝mv 是矢量，而动能E k ＝12mv 2是标量．当速度发生变化时，物体的动量一定发生变化，而动能不一定发生变化． 3．动量的变化量(Δp ) Δp ＝p －p 0(1)若p 、p 0在同一条直线上，先规定正方向，再用正、负号表示p 、p 0的方向，则可用Δp ＝p －p 0＝mv t －mv 0进行代数运算．(2)动量变化量的方向：与速度变化的方向相同．【例2】 羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h ，假设球飞来的速度为90 km/h ，运动员将球以 342 km/h 的速度反向击回．设羽毛球的质量为5 g ，试求：(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)在运动员的这次扣杀中，羽毛球的动能变化量是多少？ 答案 (1)0.6 kg·m/s，方向与球飞来的方向相反 (2)21 J解析 (1)以球飞来的方向为正方向，则 羽毛球的初速度v 1＝903.6 m/s ＝25 m/s末速度v 2＝－3423.6m/s ＝－95 m/sp 1＝mv 1＝5×10－3×25 kg·m/s＝0.125 kg·m/sp 2＝mv 2＝－5×10－3×95 kg·m/s＝－0.475 kg·m/s 所以动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－0.475 kg·m/s－0.125 kg·m/s＝－0.6 kg·m/s.即羽毛球的动量变化量大小为0.6 kg·m/s，方向与球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初动能：E k ＝12mv 21≈1.56 J，羽毛球的末动能：E k ′＝12mv 22≈22.56 J.所以ΔE k ＝ΔE k ′－E k ＝21 J. 借题发挥 关于动量变化量的计算(1)若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算． (2)若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形定则． 三、对动量定理的理解和应用 1．动量定理的理解(1)动量定理的表达式Ft ＝mv t －mv 0是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义．(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．(3)公式中的F 是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F 应是合外力在作用时间内的平均值．2．动量定理的应用 (1)定性分析有关现象：①物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小． ②作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力的作用时间越短，动量变化量越小．(2)应用动量定理定量计算的一般步骤： ①选定研究对象，明确运动过程． ②进行受力分析和运动的初、末状态分析． ③选定正方向，根据动量定理列方程求解．【例3】 在水平力F ＝30 N 的作用下，质量m ＝5 kg 的物体由静止开始沿水平面运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，若F 作用6 s 后撤去，撤去F 后物体还能向前运动多长时间才停止？(g 取10 m/s 2) 答案 12 s解析 法一 用动量定理解，分段处理．选物体为研究对象，对于撤去F 前物体做匀加速运动的过程，受力情况如图甲所示，始态速度为零，终态速度为v .取水平力F 的方向为正方向， 根据动量定理有 (F －μmg )t 1＝mv －0，对于撤去F 后，物体做匀减速运动的过程，受力情况如图乙所示，始态速度为v ，终态速度为零． 根据动量定理有－μmgt 2＝0－mv . 以上两式联立解得t 2＝F －μmg μmg t 1＝30－0.2×5×100.2×5×10×6 s＝12 s.法二 用动量定理解，研究全过程．选物体作为研究对象，研究整个运动过程，这个过程的始、终状态的物体速度都等于零． 取水平力F 的方向为正方向，根据动量定理得 (F －μmg )t 1＋(－μmg )t 2＝0解得t 2＝F －μmg μmg t 1＝30－0.2×5×100.2×5×10×6 s＝12 s. 针对训练2 质量为0.5 kg 的弹性小球，从1.25 m 高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m ，g 取10 m/s 2.(1)若地板对小球的平均冲力大小为100 N ，求小球与地板的碰撞时间；(2)若小球与地板碰撞无机械能损失，碰撞时间为0.1 s ，求小球对地板的平均冲力． 答案 (1)0.047 s (2)55 N ，方向竖直向下 解析 (1)碰撞前的速度：v 1＝2gh 1＝5 m/s 方向竖直向下碰撞后的速度：v 2＝2gh 2＝4 m/s 方向竖直向上取竖直向上为正方向，碰撞过程由动量定理得： (F －mg )Δt ＝mv 2－(－mv 1) 解得Δt ≈0.047 s(2)由于小球与地板碰撞无机械能损失 故碰撞后球的速度：v 2′＝5 m/s ，方向竖直向上由动量定理得(F ′－mg )Δt ′＝mv 2′－(－mv 1) 解得F ′＝55 N由牛顿第三定律得小球对地板的平均冲力大小为55 N ，方向竖直向下.对弹性碰撞和非弹性碰撞的理解1．质量为1 kg 的A 球以3 m/s 的速度与质量为2 kg 静止的B 球发生碰撞，碰后两球均以1 m/s 的速度一起运动．则两球的碰撞属于______类型的碰撞，碰撞过程中损失了______J 动能．答案 完全非弹性 3解析 由于两球碰后速度相同，没有分离，因此两球的碰撞属于完全非弹性碰撞，在碰撞过程中损失的动能为 ΔE k ＝12m A v 02－12(m A ＋m B )v t 2＝(12×1×32－12×3×12) J ＝3 J. 对动量和动量变化量的理解2．关于动量，下列说法正确的是( )A ．速度大的物体，它的动量一定也大B ．动量大的物体，它的速度一定也大C ．只要物体运动的速度大小不变，物体的动量也保持不变D ．质量一定的物体，动量变化越大，该物体的速度变化一定越大 答案 D解析 动量由质量和速度共同决定，只有质量和速度的乘积大，动量才大，A 、B 均错误；动量是矢量，速度方向变化，动量也发生变化，选项C 错误；由Δp ＝m ·Δv ，知D 正确．动量定理的理解和应用3．(多选)一个小钢球竖直下落，落地时动量大小为0.5 kg·m/s，与地面碰撞后又以等大的动量被反弹．下列说法中正确的是( )A ．引起小钢球动量变化的是地面给小钢球的弹力的冲量B ．引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力与其自身重力的合力的冲量C ．若选向上为正方向，则小钢球受到的合冲量是－1 N·sD ．若选向上为正方向，则小钢球的动量变化是1 kg·m/s 答案 BD4．质量为60 kg 的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来．已知弹性安全带的缓冲时间是1.5 s ，安全带自然长度为5 m ，g 取10 m/s 2，则安全带所受的平均冲力的大小为( ) A ．500 N B ．1 100 N C ．600 N D ．1 000 N答案 D解析 建筑工人下落5 m 时速度为v ， 则v ＝2gh ＝2×10×5 m/s ＝10 m/s. 设安全带所受平均冲力为F ，则由动量定理得： (mg －F )t ＝－mv所以F ＝mg ＋mvt ＝60×10 N＋60×101.5N ＝1 000 N.(时间：60分钟)题组一 对碰撞的理解1．在光滑的水平面上，动能为E 0的钢球1与静止钢球2发生碰撞，碰后球1反向运动，其动能大小为E 1，球2的动能大小为E 2，则必有( ) A ．E 1＜E 0 B ．E 1＝E 0 C ．E 2＞E 0D ．E 2＝E 0答案 A解析 根据碰撞前后动能关系得E 1＋E 2≤E 0，必有E 1＜E 0，E 2＜E 0.故只有A 项对．2. (多选)如图1所示，A 、B 两个小球发生碰撞，在满足下列条件时能够发生正碰的是( )图1A ．小球A 静止，另一个小球B 经过A 球时刚好能擦到A 球的边缘 B ．小球A 静止，另一个小球B 沿着A 、B 两球球心连线去碰A 球C ．相碰时，相互作用力的方向沿着球心连线时D ．相碰时，相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向在同一条直线上 答案 BD解析 根据牛顿运动定律，如果力的方向与速度方向在同一条直线上，这个力只改变速度的大小，不能改变速度的方向；如果力的方向与速度的方向不在同一直线上，则速度的方向一定发生变化，所以B 、D 项正确；A 项不能发生一维碰撞；在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线，因此满足C 项条件不一定能发生一维碰撞．3．如图2甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰，小球的质量分别为m 1和m 2.图乙为它们碰撞前后的s －t 图象．已知m 1＝0.1 kg ，m 2＝0.3 kg ，由此可以判断：图2①碰前m 2静止，m 1向右运动 ②碰后m 2和m 1都向右运动 ③碰撞过程中系统机械能守恒 ④碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能 以上判断正确的是( ) A ．①③ B ．①②③ C ．①②④ D ．③④答案 A解析 由题图乙可以看出，碰前m 1位移随时间均匀增加，m 2位移不变，可知m 2静止，m 1向右运动，故①是正确的；碰后一个位移增大，一个位移减小，说明运动方向不一致，②错误；由题图乙可以计算出碰前m 1的速度v 10＝4 m/s ，碰后速度v 1＝－2 m/s ，碰前m 20的速度v 20＝0，碰后速度v 2＝2 m/s ，碰撞过程中系统损失的机械能ΔE k ＝12m 1v 102－12m 1v 12－12m 2v 22＝0，因此③是正确的，④是错误的．题组二 对动量的理解4．(多选)下列说法中正确的是( )A ．物体的速度大小改变时，物体的动量一定改变B ．物体的速度方向改变时，其动量不一定改变C ．物体的动量不变，其速度一定不变D ．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向 答案 ACD5．(多选)下列说法中正确的是( ) A ．动能变化的物体，动量一定变化 B ．动能不变的物体，动量一定不变 C ．动量变化的物体，动能一定变化 D ．动量不变的物体，动能一定不变 答案 AD解析 动量是矢量，p ＝mv ，动能是标量，E k ＝12mv 2，所以动能变化，则动量的大小一定变化，A 正确；当动量的大小不变，只是方向变化时，物体的动能不变，B 、C 错误；动量不变的物体，速度一定不变，则动能一定不变，D 正确． 6．下列说法正确的是( )A ．动能为零时，物体一定处于平衡状态B ．物体做曲线运动时动量一定变化C ．物体所受合外力不变时，其动量一定不变D ．动能不变，物体的动量一定不变 答案 B解析 动能为零时，速度为零，而加速度不一定等于零，物体不一定处于平衡状态，选项A 错误；物体做曲线运动时速度方向一定变化，所以动量一定变化．选项B 正确；合外力不变且不为0时，加速度不变，速度均匀变化，动量一定变化，C 项错误；动能不变，若速度的方向变化，动量就变化，选项D 错误． 题组三 动量定理的理解与计算7．(多选)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是( )A ．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，掉在草地上的玻璃杯动量小B ．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小C ．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D ．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时作用时间长答案CD解析杯子是否被撞碎，取决于撞击地面时，地面对杯子的撞击力大小．规定竖直向上为正方向，设玻璃杯下落高度为h，则落地瞬间的速度大小为2gh，设玻璃杯的质量为m，则落地前瞬间的动量大小为p＝m2gh，与水泥或草地接触Δt时间后，杯子停下，在此过程中，玻璃杯的动量变化Δp＝m2gh相同，再由动量定理可知(F－mg)·Δt＝m2gh，所以F＝m2gh＋mg.由此可知，Δt越小，玻璃杯所受撞击力越大，玻璃杯就越容易碎，杯子掉在草Δt地上作用时间较长，动量变化慢，作用力小，因此玻璃杯不易碎．8．如图3所示，一铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉到地面上的P点，若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点( )图3A．仍在P点B．在P点左侧C．在P点右侧不远处D．在P点右侧原水平位移的两倍处答案 B解析以2v速度抽出纸条时，纸条对铁块作用时间减少，而纸条对铁块的作用力相同，故与以速度v抽出相比，纸条对铁块的冲量I减小，铁块获得的动量减少，平抛的速度减小，水平射程减小，故落在P点的左侧．9．如图4所示，运动员挥拍将质量为m的网球击出．如果网球被拍子击出前、后瞬间速度的大小分别为v1、v2，v1与v2方向相反，且v2＞v1.忽略网球的重力，则此过程中拍子对网球作用力的冲量( )图4A．大小为m(v2－v1)，方向与v1方向相同B．大小为m(v2＋v1)，方向与v1方向相同C．大小为m(v2－v1)，方向与v2方向相同D．大小为m(v2＋v1)，方向与v2方向相同答案 D解析 在球拍拍打网球的过程中，选取v 2方向为正方向，对网球运用动量定理有I ＝mv 2－(－mv 1)＝m (v 2＋v 1)，即拍子对网球作用力的冲量大小为m (v 2＋v 1)，方向与v 2方向相同．10.如图5所示，质量为m 的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动，经过时间t 1速度为零然后又下滑，经过时间t 2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为F 1.在整个过程中，重力对滑块的总冲量为( )图5A ．mg sin θ(t 1＋t 2)B ．mg sin θ(t 1－t 2)C ．mg (t 1＋t 2)D ．0答案 C解析 谈到冲量必须明确是哪一个力的冲量，此题中要求的是重力对滑块的总冲量，根据冲量的定义式I ＝Ft ，因此重力对滑块的总冲量应为重力乘以作用时间，所以I G ＝mg (t 1＋t 2)，即C 正确．11．物体在恒定的合力F 作用下做直线运动，在时间Δt 1内速度由0增大到v ，在时间Δt 2内速度由v 增大到2v .设F 在Δt 1内做的功是W 1，冲量是I 1；在Δt 2内做的功是W 2，冲量是I 2.那么( ) A ．I 1<I 2，W 1＝W 2 B ．I 1<I 2，W 1<W 2 C ．I 1＝I 2，W 1＝W 2 D ．I 1＝I 2，W 1<W 2 答案 D解析 在Δt 1内，I 1＝F Δt 1＝mv －0＝mv ， 在Δt 2内，I 2＝F Δt 2＝2mv －mv ＝mv ， 所以I 1＝I 2， 又因为W 1＝12mv 2，W 2＝12m (2v )2－12mv 2＝32mv 2，所以W 1<W 2，选项D 正确．12.质量为0.5 kg 的小球沿光滑水平面以5 m/s 的速度冲向墙壁后又以4 m/s 的速度反向弹回，如图6所示，若球跟墙的作用时间为0.05 s ，则小球所受到的平均力大小为________N.图6答案 90解析 选定小球与墙碰撞的过程，取v 1的方向为正方向，对小球应用动量定理得Ft ＝－mv 2－mv 1所以，F ＝－mv 2－mv 1t ＝－0.5×4－0.5×50.05N ＝－90 N “－”号说明F 的方向向左．13．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目．一个质量为60 kg 的运动员，从离水平网面3.2 m 高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5 m 高处．已知运动员与网接触的时间为1.2 s ．若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小．(g 取10 m/s 2)答案 1.5×103 N解析 将运动员看做质量为m 的质点，从高h 1处下落，刚接触网时速度的大小v 1＝2gh 1(竖直向下)．弹跳后到达的高度为h 2，刚离网时速度的大小 v 2＝2gh 2(竖直向上)．选竖直向上为正方向．由动量定理得(F －mg )·Δt ＝m [v 2－(－v 1)]由以上各式解得F ＝mg ＋m 2gh 2＋2gh 1Δt代入数据得F ＝1.5×103 N第二节(2) 动量 动量守恒定律[目标定位] 1.理解系统、内力、外力的概念.2.理解动量守恒定律的内容及表达式，理解其守恒的条件.3.会用动量守恒定律解决实际问题．一、系统、内力与外力1．系统：具有相互作用的两个物体组成一个力学系统．2．内力：系统中，物体间的相互作用力．3．外力：系统外部其他物体对系统的作用力．二、动量守恒定律1．内容：如果系统所受到的合外力为零，则系统的总动量保持不变．2．表达式：对两个物体m 1、m 2组成的系统，常写成：m 1v 10＋m 2v 20＝m 1v 1＋m 2v 2.想一想如图1所示，在风平浪静的水面上，停着一艘帆船，船尾固定一台电风扇，正在不停地把风吹向帆面，船能向前行驶吗？为什么？图1答案不能．把帆船和电风扇看做一个系统，电风扇和帆船受到空气的作用力大小相等、方向相反，这是一对内力，系统总动量守恒，船原来是静止的，总动量为零，所以在电风扇吹风时，船仍保持静止．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对动量守恒定律的理解1．研究对象相互作用的物体组成的系统．2．动量守恒定律的成立条件(1)系统不受外力或所受合外力为零．(2)系统受外力作用，但内力远大于外力，此时动量近似守恒．(3)系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零或某一方向上内力远大于外力，则系统在该方向上动量守恒．3．动量守恒定律的几个性质(1)矢量性．公式中的v10、v20、v1和v2都是矢量，只有它们在同一直线上，并先选定正方向，确定各速度的正、负后，才能用代数方法运算．(2)相对性．速度具有相对性，公式中的v10、v20、v1和v2应是相对同一参考系的速度，一般取相对地面的速度．(3)同时性．相互作用前的总动量，这个“前”是指相互作用前同一时刻，v10、v20均是此时刻的瞬时速度；同理，v1、v2应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度．【例1】 (多选)在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧，如图2所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车处于静止状态．将两小车及弹簧看做一个系统，下面说法正确的是( )图2A．两手同时放开后，系统总动量始终为零B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C．先放开左手，后放开右手，总动量向左D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零答案ACD解析在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，A对；先放开左手，再放开右手后，是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错；先放开左手，系统在右手作用下，产生向左的作用力，故有向左的冲量，后放开右手，系统的动量守恒，即此后的总动量向左，C对；其实，无论何时放开手，只要是两手都放开后就满足动量守恒的条件，即系统的总动量都保持不变，D对．针对训练如图3所示，甲木块的质量为m1，以速度v沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙木块上连有一轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后( )图3A．甲木块的动量守恒B．乙木块的动量守恒C．甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D．甲、乙两木块所组成系统的动能守恒答案 C解析两木块在光滑水平地面上相碰，且中间有弹簧，则碰撞过程系统的动量守恒，机械能也守恒，故选项A、B错误，选项C正确；甲、乙两木块碰撞前、后动能总量不变，但碰撞过程中有弹性势能，故动能不守恒，选项D错误．二、动量守恒定律的简单应用1．动量守恒定律的表达式及含义(1)p0＝p：系统相互作用前总动量p0等于相互作用后总动量p.(2)Δp1＝－Δp2：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反．(3)Δp＝0：系统总动量增量为零．(4)m1v10＋m2v20＝m1v1＋m2v2：相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后2．应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象；(2)分析研究对象所受的外力；(3)判断系统是否符合动量守恒条件；(4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号；(5)根据动量守恒定律列式求解．【例2】质量m1＝10 g的小球在光滑的水平桌面上以v1＝30 cm/s的速率向右运动，恰遇上质量为m2＝50 g的小球以v2＝10 cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m2恰好停止，则碰后小球m1的速度大小和方向如何？答案20 cm/s 方向向左解析碰撞过程中，两小球组成的系统所受合外力为零，动量守恒．设向右为正方向，则各小球速度为v10＝30 cm/s，v20＝－10 cm/s；v2＝0.由动量守恒定律列方程m1v10＋m2v20＝m1v1＋m2v2，代入数据得v1＝－20 cm/s.故小球m1碰后的速度的大小为20 cm/s，方向向左．借题发挥处理动量守恒应用题“三步曲”(1)判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件．(2)确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量．(3)确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达式列式求解．【例3】如图4所示，将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑．开始时甲车速度大小为3 m/s，乙车速度大小为2 m/s，方向相反并在同一直线上．图4(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？答案(1)1 m/s 方向向右(2)0.5 m/s 方向向右解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒．设向右为正方向．(1)据动量守恒得：mv甲－mv乙＝mv甲′，v 甲′＝v 甲－v 乙＝(3－2) m/s ＝1 m/s ，方向向右．(2)两车相距最小时，两车速度相同，设为v ′，由动量守恒得：mv 甲－mv 乙＝mv ′＋mv ′.解得v ′＝mv 甲－mv 乙2m ＝v 甲－v 乙2＝3－22m/s ＝0.5 m/s ，方向向右.对动量守恒条件的理解1．把一支弹簧枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是( )A ．枪和弹组成的系统动量守恒B ．枪和车组成的系统动量守恒C ．枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，可以忽略不计，故二者组成的系统动量近似守恒D ．枪、弹、车三者组成的系统动量守恒答案 D解析 内力、外力取决于系统的划分，以枪和弹组成的系统，车对枪的作用力是外力，系统动量不守恒，枪和车组成的系统受到系统外弹簧对枪的作用力，系统动量不守恒；枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力，但枪筒受到车的作用力，属于外力，故二者组成的系统动量不守恒；枪、弹、车组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒．故D 正确．2．(多选)木块a 和b 用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a 紧靠在墙壁上．在b 上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图5所示．当撤去外力后，下列说法正确的是( )图5A ．a 尚未离开墙壁前，a 和b 组成的系统动量守恒B ．a 尚未离开墙壁前，a 和b 组成的系统动量不守恒C ．a 离开墙壁后，a 和b 组成的系统动量守恒D ．a 离开墙壁后，a 和b 组成的系统动量不守恒答案 BC解析 a 尚未离开墙壁前，墙壁对a 有冲量，a 和b 构成的系统动量不守恒；a 离开墙壁后，系统所受合外力等于零，系统的动量守恒．动量守恒定律的简单应用3．甲、乙两物体在光滑水平面上沿同一直线相向运动，甲、乙物体的速度大小分别为3 m/s。
