人教版高中物理选修35教案163+动量守恒定律二+2篇.docx
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人教版高中物理选修35教案163+动量守恒定律二+2篇
16.3动量守恒定律
(二)
★新课标要求
(一)知识与技能
掌握运用动量守恒定律的一般步骤
(二)过程与方法
知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题,并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。
(三)情感、态度与价值观
学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题,培养思维能力。
★教学重点
运用动量守恒定律的一般步骤
★教学难点
动量守恒定律的应用.
★教学方法
教师启发、引导,学生讨论、交流。
★教学用具:
投影片,多媒体辅助教学设备
★课时安排
1课时
★教学过程
(一)引入新课
1.动量守恒定律的内容是什么?
2.分析动量守恒定律成立条件有哪些?
答:
①F合=0(严格条件)
②F内远大于F外(近似条件)
③某方向上合力为0,在这个方向上成立。
(二)进行新课
1.动量守恒定律与牛顿运动定律
师:
给出问题(投影教材11页第二段)
学生:
用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。
(教师巡回指导,及时点拨、提示)
推导过程:
根据牛顿第二定律,碰撞过程中1、2两球的加速度分别是
,
根据牛顿第三定律,F1、F2等大反响,即
F1=-F2
所以
碰撞时两球间的作用时间极短,用
表示,则有
,
代入
并整理得
这就是动量守恒定律的表达式。
教师点评:
动量守恒定律的重要意义
从现代物理学的理论高度来认识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。
(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。
)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。
相反,每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终。
例如静止的原子核发生β衰变放出电子时,按动量守恒,反冲核应该沿电子的反方向运动。
但云室照片显示,两者径迹不在一条直线上。
为解释这一反常现象,1930年泡利提出了中微子假说。
由于中微子既不带电又几乎无质量,在实验中极难测量,直到1956年人们才首次证明了中微子的存在。
(2000年高考综合题23②就是根据这一历史事实设计的)。
又如人们发现,两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。
这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了。
2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法
(1)分析题意,明确研究对象。
在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。
(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力。
在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,判断能否应用动量守恒。
(3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始、末状态,即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。
注意:
在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速度均应取地球为参考系。
(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。
3.动量守恒定律的应用举例
【例1(投影)见教材12页】
【学生讨论,自己完成。
老师重点引导学生分析题意,分析物理情景,规范答题过程,详细过程见教材,解答略】
补充例2。
如图所示,在光滑水平面上有A、B两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B上坐着一个小孩,小孩与B车的总质量是A车质量的10倍。
两车开始都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v推出,A车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A车后,又把它以相对于地面的速度v推出。
每次推出,A车相对于地面的速度都是v,方向向左。
则小孩把A车推出几次后,A车返回时小孩不能再接到A车?
分析:
此题过程比较复杂,情景难以接受,所以在讲解之前,教师应多带领学生分析物理过程,创设情景,降低理解难度。
解:
取水平向右为正方向,小孩第一次
推出A车时
mBv1-mAv=0
即:
v1=
第n次推出A车时:
mAv+mBvn-1=-mAv+mBvn
则:
vn-vn-1=
,
所以
vn=v1+(n-1)
当vn≥v时,再也接不到小车,由以上各式得n≥5.5取n=6
点评:
关于n的取值也是应引导学生仔细分析的问题,告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入”,一定要注意结论的物理意义。
(三)课堂小结
教师活动:
让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:
认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:
总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)作业:
“问题与练习”4~7题
课后补充练习
1.(2002年全国春季高考试题)在高速公路上发生一起交通事故,一辆质量为15000kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车,碰后两车接在一起,并向南滑行了一段距离后停止.根据测速仪的测定,长途客车碰前以20m/s的速度行驶,由此可判断卡车碰前的行驶速率为
A.小于10m/s
B.大于10m/s小于20m/s
C.大于20m/s小于30m/s
D.大于30m/s小于40m/s
2.如图所示,A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2,它们原来静止在平板车C上,A、B间有一根被压缩了的弹簧,A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同,地面光滑.当弹簧突然释放后,则有
A.A、B系统动量守恒
B.A、B、C系统动量守恒
C.小车向左运动
D.小车向右运动
3.把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出一颗子弹时,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.三者组成的系统,因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量变化很小,可以忽略不计,故系统动量近似守恒
D.三者组成的系统,动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合力为零
4.甲乙两船自身质量为120kg,都静止在静水中,当一个质量为30kg的小孩以相对于地面6m/s的水平速度从甲船跳上乙船时,不计阻力,甲、乙两船速度大小之比:
v甲∶v乙=_______.
5.(2001年高考试题)质量为M的小船以速度v0行驶,船上有两个质量皆为m的小孩a和b,分别静止站在船头和船尾.现在小孩a沿水平方向以速率v(相对于静止水面)向前跃入水中,然后小孩b沿水平方向以同一速率v(相对于静止水面)向后跃入水中.求小孩b跃出后小船的速度.
6.如图所示,甲车的质量是2kg,静止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一个质量为1kg的小物体.乙车质量为4kg,以5m/s的速度向左运动,与甲车碰撞以后甲车获得8m/s的速度,物体滑到乙车上.若乙车足够长,上表面与物体的动摩擦因数为0.2,则物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止?
(g取10m/s2)
参考答案:
1.A2.BC3.D4.5∶4
5.因均是以对地(即题中相对于静止水面)的水平速度,所以先后跃入水中与同时跃入水中结果相同.
设小孩b跃出后小船向前行驶的速度为v,取v0为正向,根据动量守恒定律,有
(M+2m)v0=Mv+mv-mv
解得:
v=(1+
)v0
6.乙与甲碰撞动量守恒:
m乙v乙=m乙v乙′+m甲v甲′
小物体m在乙上滑动至有共同速度v,对小物体与乙车运用动量守恒定律得
m乙v乙′=(m+m乙)v
对小物体应用牛顿第二定律得a=μg
所以t=v/μg
代入数据得t=0.4s
16.3动量守恒定律
(二)
★新课标要求
(一)知识与技能
掌握运
用动量守恒定律的一般步骤
(二)过程与方法
知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题,并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。
(三)情感、态度与价值观
学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题,培养思维能力。
★教学重点
运用动量守恒定律的一般步骤
★教学
难点
动量守恒定律的应用.
★教学方法
教师启发、引导,学生讨论、交流。
★教
学用具:
投影片,多媒体辅助教学设备
★课时安排
1课时
★教学过程
(一)引入新课
1.动量守恒定律的内容是什么?
2.分析动量守恒定律成立条件有哪些?
答:
①F合=0(严格条件)
②F内远大于F外(近似条件)
③某方向上合力为0,在这个方向上成立。
(二)进行新课
1.动量守恒定律与牛顿运动定律
师:
给出问题(投影教材11页第二段)
学生:
用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。
(教师巡回指导,及时点拨、提示)
推导过程:
根据牛顿第二定律,碰撞过程中1、2两球的加速度分别是
,
根据牛顿第三定律,F1、F2等大反响,即
F1=-F2
所以
碰撞时两球间的作用
时间极短,用
表示,则有
,
代入
并整理得
这就是动量守恒定律的表达式。
教师点评:
动量守恒定律的重要意义
从现代物理学的理论高度来认识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。
(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。
)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。
相反,每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终。
例如静止的原子核发生β衰变放出电子时,按动量守恒,反冲核应该沿电子的反方向运动。
但云室照片显示,两者径迹不在一条直线上。
为解释这一反常现象,1930年泡利提出了中微子假说。
由于中微子既不带电又几乎无质量,在实验中极难测量,直到1956年人们
才首次证明了中微子的存在。
(2000年高考综合题23②就是根据这一历史事实设计的)。
又如人们发现,两个运动着的带电
粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。
这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了。
2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法
(1)分析题意,明确研究对象。
在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由
哪些物体组成的。
(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系
统内部物体之间相互作用的内力,哪些是系
统外物体对系统内物体作用的外力。
在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,判断能否应用动量守恒。
(3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始、末状态,即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。
注意:
在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速度均应取地球为参考系。
(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。
3.动量守恒定律的应用举例
【例1(投影)见教材11页】
一枚在空中飞行的导弹,质量为m,在某点
的速度为v,方向水平。
导弹在该点突然炸裂成两块(如图),其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去,速度为v1。
求炸裂后另一块的速度v2。
分析炸裂前,可以认为导弹是由质量为m1和(m—m1)的两部分组成,导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作用的过程。
这两部分组成的系统是我们的研究对象。
在炸裂过程中,炸裂成的两部分都受到重力的作用,
所受外力的矢量和不为零,但是它们所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力,所以爆炸过程中重力的作用可以忽略,可以认为系统满足动量守恒定律的条件。
解导弹炸裂前的总动量为p=mv
炸裂后的总动量为p’=mlvl+(m一m1)v2
根据动量守恒定律p’=p,可得
m1v1+(m一m1)v2=mv
解出v2=(mv一m1v1)/(m一m1)
若沿炸裂前速度v的方向建立坐标轴,v为正值;v1与v的方向相反,v1为负值。
此外,一定有m一m1>0。
于是,由上式可知,v2应为正值。
这表示质量为(m一m1)的那部分沿着与坐标轴相同的方向飞去。
这个结论容易理解。
炸裂的一部分沿着相反的方向飞去,另一部分不会也沿着相反的方向飞去,假如这
样,炸裂后的总动量将与炸裂前的总动量方向相反,动量就不守恒了。
【学生讨论,自己完成。
老师重点引导学生分析题意,分析物理情景,规范答题过程,详细过程见教材,解答略】
【巩固题】如图所示,在光滑水平面上有A、B两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B上坐着一个小孩,小孩与B车的总质量是A车质量的10倍。
两车开始都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v推出,A车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A车后,又把它以相对于地面的速度v推出。
每次推出,A车相对于地面的速度都是v,方向向左。
则小孩把A车推出几次后,A车返回时小孩不能再接到A车?
分析:
此题过程比较复杂,情景难以接受,所以在讲解之前,教师应多带领学生分析物理过程,创设情景,降低理解难度。
解:
取水平向右为正方向,小孩第一次
推出A车时
mBv1-mAv=0
即:
v1=
第n次推出A车时:
mAv+mBvn-1=-mAv+mBvn
则:
vn-vn-1=
,
所以
vn=v1+(n-1)
当vn≥v时,再也接不到小车,由以上各式得n≥5.5取n=6
点评:
关于n的取值也是应引导学生仔细分析的问题,告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入”,一定要注意结论的物理意义。
【例2(投影)】如图所示,质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动.当t=0时,质量mA=2kg的小铁块A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小车,A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。
若A最终没有滑出小车,取水平向右为正方向,g=10m/s2,
求:
A在小车上停止运动时,小车的速度大小
(试用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题)。
解析:
方法一:
用动量守恒定律
A
在小车上停止运动时,A、B以共同速度运动,设其速度为v,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:
mAv2-mBv1=(mA+mB)v
解得,v=lm/s……2分
方法二:
用牛顿运动定律
设小车做匀变速运动的加速度为a1,运动时间为t
小铁块做匀变速运动的加速度为a2,运动时间为t
由牛顿运动定律得:
所以v1+a1t=v2-a2t
解得:
t=0.5s
则得:
v=v1-a1t=-1+4x0.5=1m/s(小车的速度时间图象如图所示)
点评:
通过本节的学习,运用动量守恒定律比运用牛顿运动定律和运动学公式解题快些,关键是认真分析题意,找出条件,列方程解题。
(三)课堂小结
教师活动:
让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:
认真总结概括本节内容,并把自己
这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:
总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)作业:
“问题与练习”4~7题