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動量守恒定律:教學目標、重點、難點及應用全解析

更新時間:2024-06-26 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

動量守恒定律gwv物理好資源網(原物理ok網)

【教學目標】gwv物理好資源網(原物理ok網)

1. 知識和技能gwv物理好資源網(原物理ok網)

1.應用牛頓運動定律,推導出適用于雙球碰撞模型的動量守恒定律,理解動量守恒定律的物理過程gwv物理好資源網(原物理ok網)

2.了解動量守恒定律(內容、守恒定律條件),能分析、計算同一直線上兩物體動量守恒定律。gwv物理好資源網(原物理ok網)

2. 流程與方法gwv物理好資源網(原物理ok網)

1.基于對動量守恒定律確切含義的理解gwv物理好資源網(原物理ok網)

正確區分內力、外力。gwv物理好資源網(原物理ok網)

2.懂得運用動量守恒定律解決問題,了解運用動量守恒定律解決相關問題的優點。gwv物理好資源網(原物理ok網)

3. 情感、態度和價值觀gwv物理好資源網(原物理ok網)

培養邏輯思維能力,能運用動量守恒定律分析、計算有關問題。gwv物理好資源網(原物理ok網)

【教學重點】gwv物理好資源網(原物理ok網)

1.動量守恒定律。gwv物理好資源網(原物理ok網)

2. 利用動量守恒定律解決問題的一般步驟。gwv物理好資源網(原物理ok網)

【教學難點】gwv物理好資源網(原物理ok網)

1.動量守恒的條件。gwv物理好資源網(原物理ok網)

2.動量守恒定律的應用。gwv物理好資源網(原物理ok網)

【教學流程】gwv物理好資源網(原物理ok網)

1. 復習問題及新課介紹gwv物理好資源網(原物理ok網)

要求學生回憶并提問:動量、沖量、動量定理的相關知識。gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量:p=mvgwv物理好資源網(原物理ok網)

沖量:I=Ftgwv物理好資源網(原物理ok網)

動量定理:Ft=mv-mv'gwv物理好資源網(原物理ok網)

2. 新課程教學gwv物理好資源網(原物理ok網)

1. 兩個相互作用的物體的動量變化gwv物理好資源網(原物理ok網)

如圖所示,兩個物體A、B在光滑的水平桌面上做勻速運動,它們的質量分別為m1、m2,沿同一直線同向運動,它們的速度分別為v1、v2,且v2>v1。當B追上A時,發生碰撞。碰撞后,A、B的速度分別為v1′、v2′。碰撞過程中,B對A施加的力為F1,A對B施加的力為F2。碰撞過程中,兩個物體之間力的作用時間很短暫,用Δt表示。gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量守恒定律教案gwv物理好資源網(原物理ok網)

根據動量定理,物體A的動量變化量等于它受到的力F1的沖量,即:gwv物理好資源網(原物理ok網)

F1Δt=m1v1′-m1v1gwv物理好資源網(原物理ok網)

物體B的動量變化量等于力F2作用于它的沖量,即:gwv物理好資源網(原物理ok網)

F2Δt=m2v2′-m2v2gwv物理好資源網(原物理ok網)

根據牛頓第三運動定律F1=-F2,兩物體碰撞每一時刻的相互作用力F1、F2大小相等,方向相反,所以:gwv物理好資源網(原物理ok網)

m1v1′-m1v1=-(m2v2′-m2v2)gwv物理好資源網(原物理ok網)

m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2gwv物理好資源網(原物理ok網)

這表明,碰撞后兩個物體的動量之和等于碰撞前的動量之和,并且這個關系適用于碰撞過程中任意兩個時刻的狀態。gwv物理好資源網(原物理ok網)

那么,滿足碰撞前后動量和不變的兩個物體的受力情況是怎樣的呢?兩個物體除了受到彼此的力之外,還受到重力和桌面的支撐力。重力和支撐力是一對平衡的力。當作用在它們身上的矢量力之和為0時,碰撞的兩個物體的動量守恒。gwv物理好資源網(原物理ok網)

2.動量守恒定律gwv物理好資源網(原物理ok網)

1.相關概念:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(1)系統:系統由相互作用的對象組成。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(2)內力:系統內部相互施加的力量。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(3)外力:外界物體對系統內部物體所施加的力。gwv物理好資源網(原物理ok網)

第一節 兩球碰撞得出結論的條件:兩球碰撞時,除了它們之間的力(系統內力)外,還受到自身重力和支撐力的作用,使它們相互平衡。因此,m1、m2系統不受外力作用,或者說它們受到的外力總和為零。兩球在碰撞前后的動量總和保持不變。gwv物理好資源網(原物理ok網)

2.動量守恒定律:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(1)內容:如果一個系統不受外力作用,或外力的矢量和為0,則系統的總動量保持不變。這就是動量守恒定律。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(2)公式:m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2gwv物理好資源網(原物理ok網)

3.動量守恒條件:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(1)系統不受外力作用或外力矢量和為0。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(2)系統中物體間的內部力遠大于外部力。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(3)作用于系統的總外力不為零,但是如果某方向的總外力為零,那么系統在該方向上的動量守恒。gwv物理好資源網(原物理ok網)

4.注意事項:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(1)區分內力、外力。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(2)當總動量保持不變時,各個物體的動量可以有很大的變化。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(學生思考、討論)gwv物理好資源網(原物理ok網)

如圖所示,一顆子彈擊中一塊與固定在墻上的彈簧相連的木塊。從子彈擊中木塊到彈簧被壓縮到最短點這段時間內,子彈和木塊作為一個系統的動量是否守恒?請解釋你的理由。gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量守恒定律教案gwv物理好資源網(原物理ok網)

分析:本題重點在于引導學生理解對于不同的物體(系統),對應不同的過程,受力情況不同,總動量可能發生變化,也可能守恒(子彈射出瞬間,A、B兩物體的動量守恒)。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(老師總結)gwv物理好資源網(原物理ok網)

在學習物理過程中,一個重要的基本技能就是正確、恰當地選擇研究對象和研究過程,根據實際情況選擇相應的物理定律,而不要盲目地套用。gwv物理好資源網(原物理ok網)

5. 利用動量守恒定律解決問題的步驟:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(1)明確研究對象:將即將發生相互作用的對象看作一個系統。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(2)進行受力分析和運動過程分析,確定研究過程中系統動量是否守恒。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(3)明確初態和終態:一般來說,系統中的對象之間即將發生相互作用以及相互作用的結束,這是相互作用過程的初態和終態。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(4)選取正方向,列出動量守恒方程及相應的輔助方程,求解問題。gwv物理好資源網(原物理ok網)

例1:在某列車編組場,一輛質量為1.8×104kg的貨車以v1=2m/s的速度在直軌上行駛,與一輛質量為2.2×104kg的靜止貨車相撞,相撞后,兩車繼續一起行駛。求相撞后貨車的速度。gwv物理好資源網(原物理ok網)

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分析:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(1)本題中兩輛卡車發生碰撞,并且在碰撞過程中相互影響。因此,本題中的兩輛卡車構成了一個相互作用的系統。我們將這個系統作為研究對象。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(2)作用于系統上的外力有重力、支撐力、摩擦力、空氣阻力等。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(3)碰撞過程中,相互作用的內力遠大于外力,可以近似認為不考慮摩擦力和空氣阻力,滿足動量守恒定律。gwv物理好資源網(原物理ok網)

解答:如上圖所示,沿碰撞前卡車速度方向建立坐標軸,則v1=2m/s,設碰撞后兩車速度為vgwv物理好資源網(原物理ok網)

碰撞前兩輛車的總動量為gwv物理好資源網(原物理ok網)

p=m1v1gwv物理好資源網(原物理ok網)

碰撞后的總動量為gwv物理好資源網(原物理ok網)

p′=(m1+m2)vgwv物理好資源網(原物理ok網)

根據動量守恒定律,p′=pgwv物理好資源網(原物理ok網)

m1v1=(m1+m2)vgwv物理好資源網(原物理ok網)

將數據代入公式:v = 0.9 米/秒gwv物理好資源網(原物理ok網)

因為兩輛車合并后的速度為正,所以合并后它們仍然沿著坐標軸運動。gwv物理好資源網(原物理ok網)

例2:一枚火箭在空中飛行,質量為m,速度為v,在某一點,沿水平方向飛行,燃料即將耗盡。火箭此時突然爆炸成兩塊,質量為m1的一塊以速度v1向v的反方向飛行。求爆炸后另一塊的速度v2。gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量守恒定律教案gwv物理好資源網(原物理ok網)

分析:在爆炸前,導彈可以看作是由質量分別為m1和(m-m1)兩個部分組成的,導彈的爆炸過程可以看作是這兩個部分相互作用的過程,由這兩個部分組成的系統就是我們的研究對象。在爆炸過程中,這兩個部分受到重力的作用,它們所受的外力的矢量和不為零,但它們所受的重力遠小于爆炸時氣體對它們施加的力,因此爆炸過程中重力的作用可以忽略,可以認為系統滿足動量守恒定律的條件。gwv物理好資源網(原物理ok網)

解答:火箭爆炸前的總動量為p=mvgwv物理好資源網(原物理ok網)

爆炸后的總動量為p′=m1v1+(m-m1)vgwv物理好資源網(原物理ok網)

根據動量守恒定律p′=p,可得m1v1+(m-m1)v=mvgwv物理好資源網(原物理ok網)

解決gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量守恒定律教案gwv物理好資源網(原物理ok網)

3.動量守恒定律的普適性gwv物理好資源網(原物理ok網)

學生閱讀課本中的相關內容。gwv物理好資源網(原物理ok網)

從現代物理學的理論角度看,動量守恒定律是物理學中最基本的普遍原理之一。(另一條最基本的普遍原理是能量守恒定律。)從科學實踐角度看,動量守恒定律至今尚未發現任何例外。相反,每當實驗中觀察到似乎違反動量守恒定律的現象時,物理學家們就會提出新的假設來補救,而且總是能有新的發現而獲勝。例如,當靜止的原子核發生β衰變并發射電子時,根據動量守恒定律,反沖原子核應該以與電子相反的方向運動。然而動量守恒定律教案,云室照片顯示,兩者的軌跡并不在一條直線上。為了解釋這種異常現象,泡利在1930年提出了中微子假說。由于中微子既不帶電,也不無質量,因此在實驗中極難測量。 直到1956年,人們才首次證明了中微子的存在。例如,人們發現兩個運動帶電粒子在電磁相互作用下,動量似乎不守恒。此時物理學家將動量的概念擴展到電磁場,將電磁場的動量考慮進去,總動量又守恒了。gwv物理好資源網(原物理ok網)

(學生總結)gwv物理好資源網(原物理ok網)

牛頓運動定律:適用于低速、宏觀尺度,但不適用于高速(接近光速)和微觀尺度(小到分子、原子尺度)。gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量守恒定律:適用于迄今為止物理學研究的所有領域,既適用于解決宏觀低速運動問題,也適用于解決微觀高速運動問題。gwv物理好資源網(原物理ok網)

【課堂練習】gwv物理好資源網(原物理ok網)

1、(2002年高考春季試題)高速公路上發生一起交通事故,一輛向南行駛的長途客車與一輛向北行駛的貨車迎頭相撞,相撞后,兩車相撞后向南滑行一段??距離后停下。根據車速表顯示,發生碰撞前長途客車的行駛速度為20m/s。由此可知,發生碰撞前貨車的速度為( )gwv物理好資源網(原物理ok網)

A.小于10m/s B.大于10m/s且小于20m/sgwv物理好資源網(原物理ok網)

C.大于20m/s小于30m/s D.大于30m/s小于40m/sgwv物理好資源網(原物理ok網)

2、如圖所示,物體A、B的質量比為mA:mB=3:2,原靜止在一輛平板車C上,A、B之間有一壓縮彈簧,A、B與平板車上表面的動摩擦系數相同,地面光滑,當突然松開彈簧時,有( )gwv物理好資源網(原物理ok網)

動量守恒定律教案gwv物理好資源網(原物理ok網)

A.系統 A 和 B 的動量守恒gwv物理好資源網(原物理ok網)

B. 系統 A、B 和 C 的動量守恒gwv物理好資源網(原物理ok網)

C.汽車向左移動gwv物理好資源網(原物理ok網)

D.汽車向右移動gwv物理好資源網(原物理ok網)

3.一把槍水平固定在手推車上,手推車放在光滑的水平面上,當槍發射子彈時動量守恒定律教案,下列關于槍、子彈、手推車的描述正確的是( )gwv物理好資源網(原物理ok網)

A.槍與子彈組成的系統,動量守恒gwv物理好資源網(原物理ok網)

B. 一把槍和一輛汽車組成的系統,動量守恒gwv物理好資源網(原物理ok網)

C.子彈與槍管間的摩擦很小,系統的動量變化也很小,可以忽略不計,因此系統動量近似守恒。gwv物理好資源網(原物理ok網)

D.由三元素組成的系統動量守恒,因為系統只受到重力和地面支撐兩個外力的作用,且這兩個外力的合力為零。gwv物理好資源網(原物理ok網)

4、船A、B的質量都是120公斤,都靜止在靜水中。當一個體重為30公斤的小孩從船A跳到船B,相對于地面的水平速度為6米/秒,忽略阻力,則船A、B的速度比為:vA:vB=。gwv物理好資源網(原物理ok網)

5.(2001年高考題)一艘質量為m的小船,以速度v0行駛。有兩個小孩a、b,質量均為m,分別站在船頭和船尾靜止不動。現小孩a以速度v(相對于靜止水面)沿水平方向向前跳入水中,再由小孩b以同樣的速度v(相對于靜止水面)沿水平方向向后跳入水中。求小孩b跳出水面后,小船的速度。gwv物理好資源網(原物理ok網)

6.如圖所示,汽車A質量為2kg,靜止在光滑水平面上。上表面光滑,右端放置一個質量為1kg的小物體。汽車B質量為4kg,以5m/s的速度向左移動。與汽車A相撞后,汽車A獲得8m/s的速度,物體滑向汽車B。如果汽車B足夠長,上表面與物體之間的動摩擦系數為0.2,物體在汽車B上表面滑動多長時間后,相對于汽車B靜止?(g取10m/s2)gwv物理好資源網(原物理ok網)

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回答:gwv物理好資源網(原物理ok網)

1. 一個gwv物理好資源網(原物理ok網)

2. BCgwv物理好資源網(原物理ok網)

3.Dgwv物理好資源網(原物理ok網)

4. 5:4gwv物理好資源網(原物理ok網)

5、由于兩者都是相對于地面(即本題中相對于靜止水面)的水平速度,所以先后或者同時跳入水中,結果都是一樣的。gwv物理好資源網(原物理ok網)

設小孩b跳出后小船前進的速度為v,取v0為正方向,根據動量守恒定律,有:gwv物理好資源網(原物理ok網)

(M+2m)v0=(Mv+mv)-mv,解為:gwv物理好資源網(原物理ok網)

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6. B與A碰撞時動量守恒:mBvB=mBvB′+mAvA′gwv物理好資源網(原物理ok網)

小物體m在汽車B上以共同速度v滑動。將動量守恒定律應用到小物體和汽車B上,可得:gwv物理好資源網(原物理ok網)

mBvB′=(m+mB)vgwv物理好資源網(原物理ok網)

將牛頓第二定律應用于小物體可得出 a=μg,因此:t=v/μggwv物理好資源網(原物理ok網)

代入數據,我們得到t=0.4s。gwv物理好資源網(原物理ok網)

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