高二物理動量守恒定律教案

高二物理《動量守恒定律》 高二物理《動量守恒定律》教案
教學(xué)目標(biāo)： 教學(xué)目標(biāo)： 一、知識目標(biāo) 1、理解動量守恒定律的確切含義． 2、知道動量守恒定律的適用條件和適用范圍． 二、能力目標(biāo) 1、運(yùn)用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動量守恒定律． 2、能運(yùn)用動量守恒定律解釋現(xiàn)象． 3、會應(yīng)用動量守恒定律分析、計算有關(guān)問題（只限于一維運(yùn)動）． 三、情感目標(biāo) 1、培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)

度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ǎ?2、使學(xué)生知道自然科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的重大現(xiàn)實(shí)意義以及對社會發(fā)展的巨大推動作 用． 重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)：理解和基本掌握動量守恒定律． 難點(diǎn)：對動量守恒定律條件的掌握． 教學(xué)過程： 教學(xué)過程： 動量定理研究了一個物體受到力的沖量作用后，動量怎樣變化，那么兩個或 兩個以上的物體相互作用時， 會出現(xiàn)怎樣的總結(jié)果？這類問題在我們的日常生活 中較為常見，例如，兩個緊挨著站在冰面上的同學(xué)，不論誰推一下誰，他們都會 向相反的方向滑開， 兩個同學(xué)的動量都發(fā)生了變化， 又如火車編組時車廂的對接， 飛船在軌道上與另一航天器對接，這些過程中相互作用的物體的動量都有變化， 但它們遵循著一條重要的規(guī)律． （－）系統(tǒng) 為了便于對問題的討論和分析，我們引入幾個概念． 1．系統(tǒng)：存在相互作用的幾個物體所組成的整體，稱為系統(tǒng)，系統(tǒng)可按解 決問題的需要靈活選�。� 2．內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)各個物體間的相互作用力稱為內(nèi)力． 3．外力：系統(tǒng)外其他物體作用在系統(tǒng)內(nèi)任何一個物體上的力，稱為外力． 內(nèi)力和外力的區(qū)分依賴于系統(tǒng)的選取，只有在確定了系統(tǒng)后，才能確定內(nèi)力 和外力． （二）相互作用的兩個物體動量變化之間的關(guān)系 【演示】如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上的 A、B 兩滑塊在 P、Q 兩處，在 A、B 間壓緊一 被壓縮的彈簧，中間用細(xì)線把 A、B 拴住，M 和 N 為兩個可移動的擋板，通過調(diào) 節(jié) M、N 的位置，使燒斷細(xì)線后 A、B 兩滑塊同時撞到相應(yīng)的擋板上，，這樣就可以 用ＳＡ和ＳＢ分別表示 A、B 兩滑塊相互作用后的速度，測出兩滑塊的質(zhì)量 mＡ ＼mＢ和作用后的位移ＳＡ和ＳＢ比較 mＡＳＡ和 mＢＳＢ．

1．實(shí)驗(yàn)條件：以 A、B 為系統(tǒng)，外力很小可忽略不計．

2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩物體 A、B 在不受外力作用的條件下，相互作用過程中動量 變化大小相等，方向相反，即△pＡ＝－△pＢ或△pＡ＋△pＢ＝０ 【注意】因?yàn)閯恿康淖兓鞘噶�，所以不能把�?shí)驗(yàn)結(jié)論理解為 A、B 兩物體 的動量變化相同． （三）動量守恒定律 1．表述：一個系統(tǒng)不受外力或受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不 變，這個結(jié)論叫做動量守恒定律． 2．?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式：p＝p’，對由 A、B 兩物體組成的系統(tǒng)有：mAvA+mBvB= mAvA’ +mBvB’ （1）mA、mB 分別是 A、B 兩物體的質(zhì)量，vA、vB、分別是它們相互作用前 的速度，vA’、vB’分別是它們相互作用后的速度． 【注意】式中各速度都應(yīng)相對同一參考系，一般以地面為參考系． （2）動量守恒定律的表達(dá)式是矢量式，解題時選取正方向后用正、負(fù)來表 示方向，將矢量運(yùn)算變?yōu)榇鷶?shù)運(yùn)算． 3．成立條件 在滿足下列條件之一時，系統(tǒng)的動量守恒 （1）不受外力或受外力之和為零，系統(tǒng)的總動量守恒． （2）系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，可忽略外力，系統(tǒng)的總動量守恒． （3）系統(tǒng)在某一方向上滿足上述（1）或（2），則在該方向上系統(tǒng)的總動 量守恒． 4．適用范圍 動量守恒定律是自然界最重要最普遍的規(guī)律之一，大到星球的宏觀系統(tǒng)，小 到基本粒子的微觀系統(tǒng)，無論系統(tǒng)內(nèi)各物體之間相互作用是什么力，只要滿足上 述條件，動量守恒定律都是適用的． （四）由動量定理和牛頓第三定律可導(dǎo)出動量守恒定律 設(shè)兩個物體 m１和 m２發(fā)生相互作用，物體 1 對物體 2 的作用力是Ｆ１２，物體 2 對物體 1 的作用力是Ｆ２１，此外兩個物體不受其他力作用，在作用時間△Ｖ t 內(nèi)， 分別對物體 1 和 2 用動量定理得： Ｆ２１△Ｖt ＝△p１； Ｆ１２△Ｖt ＝ △p２，由牛頓第三定律得Ｆ２１＝－Ｆ１２，所以△p１＝－△p２，即： △p＝△p１＋△p２＝０或 m１v１+m２v２= m１v１’+m２v２’． 【例 1】如圖所示，氣球與繩梯的質(zhì)量為 M，氣球的繩梯上站著一個質(zhì)量為 m 的人，整個系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不計空氣阻力，則當(dāng)人沿繩梯向上爬時，對于 人和氣球（包括繩梯）這一系統(tǒng)來說動量是否守恒？為什么？

【解析】對于這一系統(tǒng)來說，動量是守恒的，因?yàn)楫?dāng)人未沿繩梯向上爬時， 系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明系統(tǒng)所受的重力（Ｍ＋m）g 跟浮力 F 平衡，那么系統(tǒng)

所受的外力之和為零，當(dāng)人向上爬時，氣球同時會向下運(yùn)動，人與梯間的相互作 用力總是等值反向，系統(tǒng)所受的外力之和始終為零，因此系統(tǒng)的動量是守恒的． 【例 2】如圖所示是 A、B 兩滑塊在碰撞前后的閃光照片部分示意圖，圖中 滑塊 A 的質(zhì)量為 0.14kg， 滑塊 B 的質(zhì)量為 0.22kg， 所用標(biāo)尺的最小刻度是 0.5cm， 閃光照相時每秒拍攝 10 次，試根據(jù)圖示回答：

（1）作用前后滑塊 A 動量的增量為多少？方向如何？ （2）碰撞前后 A 和 B 的總動量是否守恒？ 【解析】從圖中 A、B 兩位置的變化可知，作用前 B 是靜止的，作用后 B 向右運(yùn) 動，A 向左運(yùn)動，它們都是勻速運(yùn)動．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）碰撞前總動量 p＝pＡ＝mAvA＝０.１４*０.５＝０.０７（kgm/s） 碰撞后總動量 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 的總動量守恒． 【例 3】一質(zhì)量 mA＝０.２kg，沿光滑水平面以速度 vA＝５m/s 運(yùn)動的物體，撞 上靜止于該水平面上質(zhì)量 mB＝０.５kg 的物體 B，在下列兩種情況下，撞后兩物 體的速度分別為多大？ （1）撞后第 1s 末兩物距 0.6m． （2）撞后第 1s 末兩物相距 3.4m． 【解析】以 A、B 兩物為一個系統(tǒng)，相互作用中無其他外力，系統(tǒng)的動量守恒． 設(shè)撞后 A、B 兩物的速度分別為 vA’和 vB’，以 vA 的方向?yàn)檎较�，則有： mAvA＝mAvA’+mBvB’； vB’t－vA’t＝s （1）當(dāng) s＝０.６m 時，解得 vA’＝１m／s，vB’＝１.６m／s，A、B 同方向運(yùn) 動． （2）當(dāng) s＝３.４m 時，解得 vA’＝－１m／s，vB’＝２.４m／s，A、B 反方向 運(yùn)動． 【例 4】如圖所示，A、B、C 三木塊的質(zhì)量分別為 mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg， A 和 B 緊靠著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，由于摩擦最終與 B 木塊的共同速度為 8m/s，求 C 剛脫離 A 時， A 的速度和 C 的速度．

【解析】C 在 A 的上表面滑行時，A 和 B 的速度相同，C 在 B 的上表面滑行時，A 和 B 脫離．A 做勻速運(yùn)動，對 A、B、C 三物組成的系統(tǒng)，總動量守恒．



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