普
普通高中教科书
物理
选择性必修
第一册
编著人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心
编著
人民教有必饭社
·北京·
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目录
第一章动量守恒定律
1.动量
2.动量定理
3.动量守恒定律
4.实验：验证动量守恒定律
5.弹性碰撞和非弹性碰撞
6.反冲现象火箭
第二章机械振动
1.简谐运动
2.简谐运动的描述
3.简谐运动的回复力和能量
4.单摆
5.实验：用单摆测量重力加速度
6.受迫振动共振
第三章机械波
1.波的形成
2.波的描述
3.波的反射、折射和衍射
4.波的干涉
5.多普勒效应
第四章光
1.光的折射
2.全反射
3.光的干涉
4.实验：用双缝干涉测量光的波长
5.光的衍射
6.光的偏振激光
课题研究索引
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第一章
动量守恒定律
台球的碰撞、微观粒子的散射，这些运动似乎有天壤之别。然而，物理学的研究表明，它们遵从相同的科学规律——动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，无论是设计火箭还是研究微观粒子，都离不开它。
动量
从历史上看，一般说来，这(引入
新的概念)永远是走向科学进步的最有
力的方法之一。
—霍耳顿①
问
问题?
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。可以看到，碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球被拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢?
从实验的现象似乎可以得出：碰撞后，A球的速度大
小不变地“传给”了B球。这意味着，碰撞前后，两球速度之和是不变的。那么所有的碰撞都有这样的规律吗?
寻求碰撞中的不变量
演示
图1.1-1质量不同小球的碰撞
质量不同小球的碰撞
如图1.1-1,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。我们可以看到，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。
①霍耳顿(GeraldHolton,1922—),美国著名科学史家，哈佛大学物理学教投兼科学史教投。
2高中物理选择性必修第一册
从实验可以看出，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。
仔细观察你会发现，两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关系。质量大、速度较小的C球，使质量小的B球获得了较大的速度。对于图1.1-1所示实验的现象，可能有的同学会猜想，两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球速度大；也有的同学会猜想，两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的……
那么,对于所有的碰撞，碰撞前后到底什么量会是不变的呢?
下面我们通过分析实验数据来研究上述问题。
实验如图1.1-2,两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。下表中的数据是某次实验时采集的。其中，m?是运动小车的质量，m?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。
?本书所说的“碰撞前”
是指即将发生碰撞的那一时刻，“碰撞后”是指碰撞刚结束的那一时刻。
表两辆小车的质量和碰撞前后的速度
次数
m;/kg
m?/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
第一章动量守恒定律3
请你根据表中的数据，计算两辆小车碰撞前后的动能，比较此实验中两辆小车碰撞前后动能之和是否不变。再计算两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积，比较两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积之和是否不变。
从实验的数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但是质量与速度的乘积之和却基本不变。
动量
?物理学家