高二物理动量守恒定律教案

高二物理动量守恒定律教案

高二物理《动量守恒定律》 高二物理《动量守恒定律》教案
教学目标： 教学目标： 一、知识目标 1、理解动量守恒定律的确切含义． 2、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围． 二、能力目标 1、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律． 2、能运用动量守恒定律解释现象． 3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题（只限于一维运动）． 三、情感目标 1、培养实事求是的科学态

度和严谨的推理方法． 2、使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作 用． 重点难点： 重点难点： 重点：理解和基本掌握动量守恒定律． 难点：对动量守恒定律条件的掌握． 教学过程： 教学过程： 动量定理研究了一个物体受到力的冲量作用后，动量怎样变化，那么两个或 两个以上的物体相互作用时， 会出现怎样的总结果？这类问题在我们的日常生活 中较为常见，例如，两个紧挨着站在冰面上的同学，不论谁推一下谁，他们都会 向相反的方向滑开， 两个同学的动量都发生了变化， 又如火车编组时车厢的对接， 飞船在轨道上与另一航天器对接，这些过程中相互作用的物体的动量都有变化， 但它们遵循着一条重要的规律． （－）系统 为了便于对问题的讨论和分析，我们引入几个概念． 1．系统：存在相互作用的几个物体所组成的整体，称为系统，系统可按解 决问题的需要灵活选取． 2．内力：系统内各个物体间的相互作用力称为内力． 3．外力：系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力，称为外力． 内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力 和外力． （二）相互作用的两个物体动量变化之间的关系 【演示】如图所示，气垫导轨上的 A、B 两滑块在 P、Q 两处，在 A、B 间压紧一 被压缩的弹簧，中间用细线把 A、B 拴住，M 和 N 为两个可移动的挡板，通过调 节 M、N 的位置，使烧断细线后 A、B 两滑块同时撞到相应的挡板上，，这样就可以 用ＳＡ和ＳＢ分别表示 A、B 两滑块相互作用后的速度，测出两滑块的质量 mＡ ＼mＢ和作用后的位移ＳＡ和ＳＢ比较 mＡＳＡ和 mＢＳＢ．

1．实验条件：以 A、B 为系统，外力很小可忽略不计．

2．实验结论：两物体 A、B 在不受外力作用的条件下，相互作用过程中动量 变化大小相等，方向相反，即△pＡ＝－△pＢ或△pＡ＋△pＢ＝０ 【注意】因为动量的变化是矢量，所以不能把实验结论理解为 A、B 两物体 的动量变化相同． （三）动量守恒定律 1．表述：一个系统不受外力或受外力之和为零，这个系统的总动量保持不 变，这个结论叫做动量守恒定律． 2．数学表达式：p＝p’，对由 A、B 两物体组成的系统有：mAvA+mBvB= mAvA’ +mBvB’ （1）mA、mB 分别是 A、B 两物体的质量，vA、vB、分别是它们相互作用前 的速度，vA’、vB’分别是它们相互作用后的速度． 【注意】式中各速度都应相对同一参考系，一般以地面为参考系． （2）动量守恒定律的表达式是矢量式，解题时选取正方向后用正、负来表 示方向，将矢量运算变为代数运算． 3．成立条件 在满足下列条件之一时，系统的动量守恒 （1）不受外力或受外力之和为零，系统的总动量守恒． （2）系统的内力远大于外力，可忽略外力，系统的总动量守恒． （3）系统在某一方向上满足上述（1）或（2），则在该方向上系统的总动 量守恒． 4．适用范围 动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一，大到星球的宏观系统，小 到基本粒子的微观系统，无论系统内各物体之间相互作用是什么力，只要满足上 述条件，动量守恒定律都是适用的． （四）由动量定理和牛顿第三定律可导出动量守恒定律 设两个物体 m１和 m２发生相互作用，物体 1 对物体 2 的作用力是Ｆ１２，物体 2 对物体 1 的作用力是Ｆ２１，此外两个物体不受其他力作用，在作用时间△Ｖ t 内， 分别对物体 1 和 2 用动量定理得： Ｆ２１△Ｖt ＝△p１； Ｆ１２△Ｖt ＝ △p２，由牛顿第三定律得Ｆ２１＝－Ｆ１２，所以△p１＝－△p２，即： △p＝△p１＋△p２＝０或 m１v１+m２v２= m１v１’+m２v２’． 【例 1】如图所示，气球与绳梯的质量为 M，气球的绳梯上站着一个质量为 m 的人，整个系统保持静止状态，不计空气阻力，则当人沿绳梯向上爬时，对于 人和气球（包括绳梯）这一系统来说动量是否守恒？为什么？

【解析】对于这一系统来说，动量是守恒的，因为当人未沿绳梯向上爬时， 系统保持静止状态，说明系统所受的重力（Ｍ＋m）g 跟浮力 F 平衡，那么系统

所受的外力之和为零，当人向上爬时，气球同时会向下运动，人与梯间的相互作 用力总是等值反向，系统所受的外力之和始终为零，因此系统的动量是守恒的． 【例 2】如图所示是 A、B 两滑块在碰撞前后的闪光照片部分示意图，图中 滑块 A 的质量为 0.14kg， 滑块 B 的质量为 0.22kg， 所用标尺的最小刻度是 0.5cm， 闪光照相时每秒拍摄 10 次，试根据图示回答：

（1）作用前后滑块 A 动量的增量为多少？方向如何？ （2）碰撞前后 A 和 B 的总动量是否守恒？ 【解析】从图中 A、B 两位置的变化可知，作用前 B 是静止的，作用后 B 向右运 动，A 向左运动，它们都是匀速运动．mAvA+mBvB= mAvA’+mBvB’ （1）vＡ＝ＳＡ／t＝０.０５／０.１＝０.５（m／s）； vＡ′＝ＳＡ′／t＝－０.００５／０.１＝－０.０５（m／s） △pＡ＝mAvA’－mAvA＝０.１４＊（－０.０５）－０.１４＊０.５＝－０.０７ ７（kgm/s），方向向左． （2）碰撞前总动量 p＝pＡ＝mAvA＝０.１４*０.５＝０.０７（kgm/s） 碰撞后总动量 p’＝mAvA’+mBvB’ ＝０.１４*（－０.０６）+０.２２*（０.０３５/０.１）＝０.０７（kgm/s） p＝p’，碰撞前后 A、B 的总动量守恒． 【例 3】一质量 mA＝０.２kg，沿光滑水平面以速度 vA＝５m/s 运动的物体，撞 上静止于该水平面上质量 mB＝０.５kg 的物体 B，在下列两种情况下，撞后两物 体的速度分别为多大？ （1）撞后第 1s 末两物距 0.6m． （2）撞后第 1s 末两物相距 3.4m． 【解析】以 A、B 两物为一个系统，相互作用中无其他外力，系统的动量守恒． 设撞后 A、B 两物的速度分别为 vA’和 vB’，以 vA 的方向为正方向，则有： mAvA＝mAvA’+mBvB’； vB’t－vA’t＝s （1）当 s＝０.６m 时，解得 vA’＝１m／s，vB’＝１.６m／s，A、B 同方向运 动． （2）当 s＝３.４m 时，解得 vA’＝－１m／s，vB’＝２.４m／s，A、B 反方向 运动． 【例 4】如图所示，A、B、C 三木块的质量分别为 mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg， A 和 B 紧靠着放在光滑的水平面上， 以 v0=25m/s 的水平初速度沿 A 的上表面滑 C 行到 B 的上表面，由于摩擦最终与 B 木块的共同速度为 8m/s，求 C 刚脱离 A 时， A 的速度和 C 的速度．

【解析】C 在 A 的上表面滑行时，A 和 B 的速度相同，C 在 B 的上表面滑行时，A 和 B 脱离．A 做匀速运动，对 A、B、C 三物组成的系统，总动量守恒．