第三章动量和角动量
教学要求：
* 掌握动量、冲量、质点动量定理，解决质点平面运动问题。
* 理解质点系动量定理、动量守恒定律及适用条件。
掌握用动量守恒定律分析问题的方法，分析简单系统平面运动。
* 理解质点的角动量、力矩、冲量矩概念，质点系角动量定理。
* 理解角动量守恒定律及适用条件,用于分析计算有关问题。
教学内容（学时：4学时）：
§3–1 质点的动量定理
§3-2 质点系的动量定理
§3-3 动量守恒定律
§3-4 角动量质点的角动量定理
§3-5 角动量守恒定律
§3-6 质点系的角动量定理
教学重点：
* 建立动量、角动量的概念；
* 掌握力的冲量与动量的变化量的关系；
* 理解力矩的冲量矩与角动量的变化
量的关系；
* 掌握动量守恒定律以及适用条件；
* 理解角动量守恒定律及其适用条件。教学难点：
动量、动量定理、动量守恒定律的矢量性;建立角动量的概念;
角动量、角动量定理、角动量守恒定律
的矢量性。
作业：
3-01), 3-03), 3-07), 3-09), 3-12)，
3-15), 3-16), 3-17), 3-18), 3_19）。
-------------------------------
----
§3–1 质点的动量定理
1. 质点的动量
P = mv
牛顿第二定律： dt
d P F =
P F d dt = (3-2)
2． 力的冲量（力对时间的累积 dt F ）
（1）恒力的冲量： t ?F I =
（2）变力在dt 时间内的微冲量： dt d F I =
变力在t 1~t 2的一个过程中的冲量：
?=
21t t dt F I 12P P -= (3-3)
12P P I -=
式中: P 2为质点在t 2时刻
的动量，
P 1为质点在t 1时刻
的动量。
____动
量定理(积分形式)
说明:合外力在一段时间内冲量等于质点在同一段时间内动量的增量。
(在一维情况下，冲量是F ~t 曲线图中冲力曲线与横轴间的面积) F
F t t 1 O
将(3-3)、(3-4)式投影到坐标轴上就是质点动量定理的分量形式。
例如对x 、y 、z 轴就有:
?-==2
112t t x x x x P P dt F I
?-==
2112t t y y y y P P dt F I
?-==2112t t z z z z P P dt F I
力在哪一个坐标轴方向形成冲量，
动量在该方向分量就发生变化，动量分量的增量等于同方向上冲量的分量。
动量定理常用于碰撞、冲击一类问
题，物体所受力叫做冲力。
冲力的量值往往很大，作用时间则
往往很短(图3-2实线)
（3）合力的冲量：
∑∑??∑?==?==i
t t i t t i t t 21212
1dt dt dt I F F F I
（4）一对力的冲量：
I F F I '-='-==??212
1t t t t dt dt
3．质点动量定理的微分形式(即牛顿第二定律)
合外力：
dt
d P F = （即：质点所受的合外力等于
质点动量对时间的变化率）
或： P F d dt =
4．质点的动量定理的积分形式
合外力的冲量：
12122
1P P P F P P -==??d dt t t
（即：在一过程中，质点受到合
外力冲量等于质点动量的增量）
几何上即I 、P 1、P 2构成闭合三
角形：
5．质点动量定理的分量形式:
?-==
211
2t t x x x x P P dt F I ?
-==
212t t y y y y P P dt F I ?-==
2
12t t z z z P P dt F I
6．平均冲力： t
t t dt
1
2t t 21?I F F =-=?----------------------------------
p 1
p 2
I
----------
例3.1 质量m = 1.0kg 小球以初速率v 0 = 20.0m/s 沿水平方向抛出，
求：一秒钟之后小球速度的大
小和方向(不计空气阻力)。
I
p 1
p 2 α
解： 此题可用动量定理求解。
小球抛出时的初动量
m/s 0k
g 201?==mv P ，沿水平方向， 一秒钟内小球所受重力冲量
s N 8.9?==t mg I ?，方向竖直向下。
根据(3-4)矢量关系可作图，则一
秒钟后动量P 2的大小为
m k g 3.22)8.9()20(2
22212?=+=+=
I P P 速度大小为：
m /s 3.222==m
P v 速度方向为
?===1.26)20
8.9arctan(arctan P I α
例3.2 质量m = 0.15kg 的小球以v 0 =10m/s 速度射向光滑地面，
入射角?=301θ，然后沿
?=602θ的反射角方向弹出。
设碰撞时间s 01.0=t ?，计算：
小球对地面的平均冲力。
x y
m
O
v 0 θ1 θ2
v
解 因为地面光滑，地面对小球冲力沿
法线方向竖直向上，
水平方向小球不受作用力。设地面对小球的平均冲力为，
碰后小球速度为v ，建立坐标如图，
根据质点的动量定理有：
102sin sin 0θθmv mv I x -==
)cos (cos )(102θθmv mv t mg I y --=?-=F
由此得
210sin sin θθv v =
mg t mv F +?+=2
210sin )sin(θ?θθ 代入数据
N
1758.915.02301.010
15.0=?+??=F 小球对地面的平均冲力就是的
反作用力。
本题考虑重力作用，重力
N 47.18.915.0=?=mg ，不到F 1%，可忽略不计。
--------------------------------
---------
§3-2 质点系的
动量定理
1.概念: 质点系； 外力； 内力
2．质点系的动量定理(微分形式)：
对i 质点应用质点的动量定理：
dt d i
i i i P F F F =+=内外
对质点系中n 个质点求和：
∑∑∑=+i
i i i i i dt d P F F 内外 (3-5)
由于内力总是成对出现:
i i =∑内F
故： dt d P
F =外
(3-6)
或: P
F d dt =外
3．质点系的动量定理(积分形式)
在一个过程中
122
1P P P F P P -==???d dt t 外
(3-7)
或：
P P P I ?=-=12外 (3-8)
----------------------------- 例3.3 木板B 静止置于水平台面上，小木块A 放在B 板的一端上。
已知m A = 0.25kg ，m B = 0.75kg ， A 与B 间的摩擦因数
5.01=μ，木板B 与台面间的摩擦因数1.02=μ。
现在给小木块A 一向右的水平初速度v 0=40m/s ，
问: 经过多长时间A 、B 恰好具有相同速度？(B 板足够长)
解: 根据质点系的动量定理有： 0v m v )m m (t F A B A k
r -+=-? 以及
g )m m (F B A k
r +=2μ 得：
2
1021)(μμμμ-?-+=v m m m v B A A 对小木块A 应用质点的动量
定理
0v m v m t F A A k r -='-?
A B v 0
以及
g m F A k
r 1μ=' 解得：
g
v v t 10?-= 代入有关数据得：
m/s 5.2=v ，s 65.7=t ?
--------------------------------
§3-3 动
量守恒定律
一 动量守恒定律
如果质点系所受的合外力为零，质
点系的动量将保持不变，即：
0=外F
恒矢量==∑i v P i i
m
(3-9)
注意：
1． 动量守恒是指质点系总动量不变！
恒矢量=∑i v
i i m （各质点
的动量是可以变化的）
2．当质点系内部的作用远远大于外力
（F 内>>F 外），
或外力不太大而作用时间很短促，
可忽略外力效果，近似应用。
3 动量守恒定律的分量形式为：
若：0=x F ， 则：
常量=∑i ix i
v m
若：0=y F ， 则：
常量=∑i
iy i
v m 若：0=z F ， 则： 常量=∑i iz i v
m
合外力在哪一坐标轴上分量为零，该方向上质点系总动量分量守恒。
二 碰撞过程中的动量守恒现象
碰撞—强烈而短暂，内力作用强，通
常外内F F ，且作用时间短暂，
因此动量守恒，碰撞可分为三类：
1) 完全弹性碰撞:
碰撞后二体分开，系统动量守
恒，机械能守恒
（表现为系统的总动能
前后相等）。
2) 非完全弹性碰撞：
碰撞后二体分开，系统动量守
恒 （机械能不守恒）。
3) 完全非弹性碰撞：
碰撞后二体合一，系统动量
守恒 （机械能不守恒）。
---------------------------------------
例3.4 质量为m 1的小球A 以速度0v 沿x 轴正方向运动，
与另一质量为m 2的静止小球B
在水平面内碰撞，
碰后A 沿y 轴正方向运动，B
运动方向与x 轴成θ角。
(1) 求: 碰撞后A 的速率v 1和
B 的速率v 2；
(2) 设碰撞的接触时间为t ?，
求: A 受到的平均冲力。
A v 0
v 1
v 2 x
y
B θ
解 (1) 以A 、B 两球构成系统，合外力为零，系统的动量守恒。
建立坐标如图，应用动量守恒
定律的分量形式：
x 方向
0122cos v m v m =θ
y 方向 sin 2211=
-θv m v m 联解，得：
θtan 01v v =
θ
cos 2012m v m v = (2) 以小球A 为研究对象，由质点的
动量定理
x 方向 t
v m v m F x x x ?-=0111y 方向 t v m v m y y y ?-=
0111所以：
的大小为： 2120121120122)()()
()(v v t
m t
v m t v m F F F y x +?=?+?-=+= F 与x 轴的夹角为：arctan F F x y =α
三 动量守恒定律与牛顿运动定律
牛顿运动定律导出——动量定理
——动量守恒定律。
动量守恒定律远比牛顿定律更广
泛，更深刻揭示物质世界一般规律。其适用范围，大到宇宙，小到微观粒子。可得宇宙中动量总量不变的结论，动量守恒定律为自然界普遍遵从定律。 下面从动量守恒定律出发导出牛顿第二、三定律
设有质点1和质点2构成一个封闭系
统，
两个质点不受外界作用，只有彼此间
相互作用。
根据动量守恒定律，系统总动量保持
不变：
恒矢量
=+=21P P P
但两质点通过彼此间相互作用交换动
量，因此：
《动量守恒定律》教案 ★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 1 11m F a = ， 222m F a = 根据牛顿第三定律，F 1、F 2等大反响，即 F 1= - F 2 所以 2211a m a m -= 碰撞时两球间的作用时间极短，用t ?表示，则有 t v v a ?-'=111， t v v a ?-'= 22 2 代入2 211a m a m -=并整理得 221 12211v m v m v m v m '+'=+ 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23 ②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
高中物理-学习并验证碰撞中的动量守恒定律教案 教学目标： 1、知道动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并在具体问题中判断动量是否守恒。 2、学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。 3、知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。 教学重点： 动量守恒定律及其守恒条件的判定。 教学难点： 对动量守恒定律条件的掌握。 教具准备：斜槽、小球等。 教学过程 （一）引入新课 前面已经学习了动量定理,那么我们首先回顾一下动量定理的定义：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。表达式为：Ft=mv′－mv=p′－p,或Ft=△p 由此看出冲量是力在时间上的积累效应。动量定理公式中的F 是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。它可以是恒力,也可以是变力。当合外力为变力时,F 是合外力对作用时间的平均值。p 为物体初动量,p′为物体末动量,t 为合外力的作用时间。 下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的情况下,二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何？ （二）以两球发生碰撞为例讨论“引入”中提出的问题,进行理论推导。 画图： 设想水平桌面上有两个匀速运动的球,它们的质量分别是1m 和2m ,速度分别是1v 和2v ,而且21v v >。则它们的总动量（动量的矢量和）。经过一定时间1m 追上2m ,并与之发生碰撞,设碰后二者的速度分别为'1v 和' 2v ,此时它们的动量的矢量和,即总动量'+'='+'='221121v m v m p p p 。 板书：221121v m v m p p p +=+= '+'='+'='221121v m v m p p p 下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p 和p '有什么关系．设碰撞过程中两球相互作用力分别是1F 和2F ,力的作用时间是t ．根据动量定理,1m 球受到的冲量是11111v m v m t F -' =；
高中物理-动量守恒定律（一） ★新课标要求 （一）知识与技能 理解动量守恒定律的确切含义和表达式,知道定律的适用条件和适用范围 （二）过程与方法 在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力 （三）情感、态度与价值观 培养逻辑思维能力,会应用动量守恒定律分析计算有关问题 ★教学重点 动量的概念和动量守恒定律 ★教学难点 动量的变化和动量守恒的条件． ★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 上节课的探究使我们看到,不论哪一种形式的碰撞,碰撞前后mυ的矢量和保持不变,因此mυ很可能具有特别的物理意义。 （二）进行新课 1．动量（momentum）及其变化 （1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积,称为(物体的)动量。记为p=mv. 单位：kg·m/s 读作“千克米每秒”。 理解要点： ①状态量：动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息,反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态,具有瞬时性。 师：大家知道,速度也是个状态量,但它是个运动学概念,只反映运动的快慢和方向,而运动,归根结底是物质的运动,没有了物质便没有运动.显然地,动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息,更能从本质上揭示物体的运动状态,是一个动力学概念. ②矢量性：动量的方向与速度方向一致。 师：综上所述：我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生
的方向,动量的大小等于质量和速度的乘积,动量的方向与速度方向一致。 （2）动量的变化量： 定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和p′,则称：△p= p′－p为物体在该过程中的动量变化。 强调指出：动量变化△p是矢量。方向与速度变化量△v相同。 一维情况下：Δp=mΔυ= mυ2- mΔυ1矢量差 【例1（投影）】 一个质量是0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？ 【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】 2．系统内力和外力 【学生阅读讨论,什么是系统？什么是内力和外力？】 （1）系统：相互作用的物体组成系统。 （2）内力：系统内物体相互间的作用力 （3）外力：外物对系统内物体的作用力 〖教师对上述概念给予足够的解释,引发学生思考和讨论,加强理解〗 分析上节课两球碰撞得出的结论的条件： 两球碰撞时除了它们相互间的作用力（系统的内力）外,还受到各自的重力和支持力的作用,使它们彼此平衡。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力,或说它们所受的合外力为零。 3．动量守恒定律（law of conservation of momentum） （1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零,这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。 公式：m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′ （2）注意点： ①研究对象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞）。 ②矢量性：以上表达式是矢量表达式,列式前应先规定正方向； ③同一性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的） ④条件：系统不受外力,或受合外力为0。要正确区分内力和外力；当F内＞＞F外时,系统动量可视为守恒； 思考与讨论： 如图所示,子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块, 此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中,
高中物理-动量守恒定律及其应用(实验)教案 【学习目标】 1．知道动量与冲量的概念,理解动量定理与动量守恒定律． 2．会用动量定理与动量守恒定律解决实际应用问题． 3．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 【要点导学】 1．冲量与动量的概念理解． 2．运用动量定理研究对象与过程的选择． 3．动量守恒定律的适用条件、表达式及解题步骤． 4．弹性碰撞和非弹性碰撞 （1）弹性碰撞：___________________________________ （2）非弹性碰撞：____________________________________ （3）在光滑水平面上,质量为m 1的小球以速度v 1与质量为m 2的静止小球发生弹性正碰,根据动量 守恒和机械能守恒,碰后两个小球的速度分别为： v 1’=_____________v 2’=_____________。 【典型例题】 类型一 冲量与动量定理 【例1】质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间1t 到达沙坑表面,又经过时间2t 停在沙坑里。 求： （1）沙对小球的平均阻力F ； （2）小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I 的大小． 类型二 动量守恒定律及守恒条件判断 【例2】 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 【变式训练1】如图A 、B 两物体的质量之比m A ∶m B ＝3∶2,原来静止在平板小车C 上,A 、B 间有 一根被压缩了的弹簧,A 、B 与平板车上表面间的滚动摩擦系数相同,地面光滑,当弹簧突然释放后, 则（ ） A ．A 、B 组成的系统动量守恒 B ．A 、B 、 C 组成的系统动量守恒 C ．小车向左运动 D ．小车向右运动 类型三 动量守恒与能量守恒的综合应用 【例3】在静止的湖面上有一质量为M=100kg 的小船,船上站一个质量为m=50kg 的人。船长6米, A B C
《动量守恒定律》教学设计 【设计思路】 为提高学生的科学素养，增强学生对物理情景的感性认识和理性认识，培养学生利用数学方法解决物理问题的能力。面向全体学生，倡导探究式学习，注重与现实生活的联系，按照《高中物理新课程标准》的要求，依据新课程改革的基本理念，利用多媒体为课堂创设情景，师生共同归纳总结探究结果，提高课堂效率。 【教材分析】 动量守恒定律是自然界最重要的规律之一，重点把握动量守恒的条件，能用动量守恒定律解决一维空间物体相互作用问题。 【学情分析】 学生在理解动量定理基础上，对冲量、动量的矢量性，以及动量的相对性、瞬时性已有初步的认识，对有关一个物体的动量问题基本能解决，对物体受力分析的能力达到一定水平。但对动量定理的运用能力，特别是有关相对同一参考系时动量相对性仍然不够明确，对动量计算中如何取正负值一知半解，存在畏难心理。 【知识、技能目标】 （1）理解动量守恒定律的内容，掌握动量守恒定律成立的条件，并能在具体问题中判断系统的动量是否守恒； （2）运用动量守恒定律解释有关现象，分析解决一维运动的问题。 【方法、过程目标】 （1）体验用实验探究动量守恒的过程与方法； （2）学会理论思维的方法，能结合动量定理和牛顿第三定律导出动量守恒定律的表达式。【德育目标】 （1）通过亲历实验探究和动量守恒定律的推导过程，培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法； （2）领悟动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。 【教学重难点】 重点：动量守恒定律及其守恒条件的判定。 难点：动量守恒定律的矢量性。 【教学方法】 实验探究法、推理归纳法、案例分析法 【教学用具】 气垫导轨、光电门和光电计时器，已称量好质量的两个滑块(附有弹簧圈和尼龙拉扣)，课件。【课时安排】 1课时 (45分钟) 【教学过程】 (一)导入新课 (1分钟) 前面学过的动量定理只研究了一个物体受力作用一段时间后动量变化的规律，那么当两个物体相互作用时，他们各自的动量又怎样变化呢？ (二)新课教学 1、实验探究：物体碰撞时动量变化的规律 我们现在来研究在光滑水平面上沿着一条直线运动的物体发生碰撞时动量变化的规律。(15分钟) ●学生猜想与假设。让学生对两个物体碰撞时的运动情况与动量变化的情况进行大胆的猜想，并与同学进行讨论。 ●学生制定计划与设计由学生设计实验。包括实验仪器和器材的选择，需要测量的物理量以及数据的处理。
大学物理动量与角动量练习题与答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第三章 动量与角动量 一、选择题 [ A ] 1．（基础训练2）一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上，将一质量为m 的木块轻轻放于斜面上，如图3-11．如果此后木块能静止于斜面上，则斜面将 (A) 保持静止． (B) 向右加速运动． (C) 向右匀速运动． (D) 向左加速运动． 提示：假设斜面以V 向右运动。由水平方向动量守恒得 0(cos )0m V m V v θ+-= ，而0v =，得0V = ［C ］2.（基础训练3）如图3-12所示，圆锥摆的摆球质量为m ，速率为v ，圆半径为R ，当摆球在轨道上运动半周时，摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v ． (B) 22)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π． (D) 0． 提示：2T mg I G ?= ， v R T π2= [ B ]3. （自测提高2）质量为20 g 的子弹，以400 m/s 的速率沿图3-15入一原来静止的质量为980 g 的摆球中，摆线长度不可伸 缩．子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s ． (B) 4 m/s ． (C) 7 m/s ． (D) 8 m/s ． 提示：对摆线顶部所在点角动量守恒。 2sin 30()mv l M m lV ?=+;其中m 为子弹质量，M 为摆球质量，l 为 摆线长度。 ［D ］4．（自测提高4）用一根细线吊一重物，重物质量为5 kg ，重物下面再系一根同样的细线，细线只能经受70 N 的拉力.现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ，则 (A)下面的线先断． (B)上面的线先断． (C)两根线一起断． (D)两根线都不断． m m 0 图3-11 ? 30v 2 图3-15 θ m v R
复习：《实验：验证动量守恒定律》教学设计 一、教学目标： 【知识与技能】 1、明确验证动量守恒定律的基本思路； 2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法； 3、掌握实验数据处理的方法； 【过程与方法】 1、学习根据实验要求，设计实验，完成气垫导轨实验和斜槽小球碰撞实验的设计方法； 2、学习根据实验数据进行处理、归纳、总结的方法。 【情感态度与价值观】 1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。 2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。 3、在对实验数据处理、误差处理的过程中合作探究、头脑风暴，提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。 【教学重难点】 教学重点：验证动量守恒定律的实验探究 教学难点：速度的测量方法、实验数据的处理． 【教学过程】 （一）复习导入：问题1、动量守恒定律的内容是什么？ 2、动量守恒的条件是什么？ （二）讲授新课 实验方案一：气垫导轨以为碰撞实验 1、实验器材 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等. 2、实验步骤
（1）测质量：用天平测出滑块的质量. （2）安装：正确安装好气垫导轨. （3）实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向③通过放置橡皮泥、振针、胶布等改变能量损失). （4）验证：一维碰撞中的动量守恒. （5）数据处理 1.滑块速度的测量：v ＝Δx Δt ，式中Δx 为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间. 2.验证的表达式：m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v′1＋m 2v′2。 （6）注意事项 气垫导轨应水平 [典例1] 现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中，气垫导轨上有A 、B 两个滑块，滑块A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间. 实验测得滑块A 的质量m1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m2＝0.108 kg ，遮光片的 宽度d ＝1.00 cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝50.0 Hz. 将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰.碰后光电计时器显示的时间为ΔtB ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示. 实验测得滑块A 的质量m1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m2＝0.108 kg ，遮光片的 宽度d ＝1.00 cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝50.0 Hz. 将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰.碰后光电计时器显示的时间为ΔtB ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示. (b) 若实验允许的相对误差绝对值× 100%最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒
16.3动量守恒定律 主备人：审核人：主讲教师：授课班级：【三维目标】 一、知识与技能： 1.理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围 2.，会应用动量守恒定律分析计算有关问题。 二、过程与方法： 在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力； 三. 情感、态度与价值观： 培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题。 【教学重点】：动量的概念和动量守恒定律。 【教学难点】：动量的变化和动量守恒的条件。 【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。 【教学过程】： 【自主学习】 指导学生完成“知识体系梳理” 【新知探究】 一. 设疑激趣，创设研究情境 设置悬念：鸡蛋是我们每天都需要的营养食品，如果我将这只生鸡蛋用力扔出去，鸡蛋的命运会怎样？ 演示:站在教室中部用力将鸡蛋水平扔向竖直悬挂在黑板前的大绒布。 提问:你观察到什么现象? 学生:扔在绒布上鸡蛋没破。 教师从绒布下拿出那只鸡蛋并提问:如果站在同一位置将同一只鸡蛋以相同的力向墙上扔，会出现什么结果？ 演示:用力将鸡蛋水平扔向墙壁（墙壁上事先贴有白纸）。 学生:鸡蛋破了。 激疑:两种情况下鸡蛋与墙或布作用前的动量可以认为是相同的,作用后的 动量变为零，鸡蛋的动量变化是相同的。但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不
同的结局? 教师:再请大家看一段录象。 教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象（在节奏感强烈的音乐背景下 依次出现亚运会跳高、拳击、跳马、吊环等比赛镜头）。 提问:看完这段录象后，我们可能会提出很多问题，比如跳高、跳马、吊环运动员落地时为什么要落在软垫上？激烈的拳击比赛中，运动员为什么要戴拳击手套？以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题，也正是本节课我们要研究的问题。 课件显示: 二. 分层展开,引导自主探究 1. 关于物体动量的变化跟哪些因素有关的研究 ①提出假说 教师:要解决刚才提出的问题,必须首先研究、解决物体的动量变化跟哪些因素有关这一问题。你们先猜一猜看,物体的动量变化与哪些因素有关? 学生甲猜想:可能与物体的质量和它受到的力有关。 学生乙猜想:可能与物体受到的力的大小和力的作用时间有关。 ②定性验证 教师:同学们会提出各种不同的假说，这些假说是否正确?请你们操作第一个学习软件，先对两个实例进行定性讨论，由此你能得出什么结论？ 学生:动手操作学习软件并相互协作讨论。 学生计算机显示：讨论题—— a.一辆以某一速度行驶的汽车，关闭发动机后，要使汽车停下来即使它的动 量为零，如果你是驾驶员可以采取哪些措施？ b.静止的足球，要使它运动起来即使它获得一定的动量，可用哪些方法？ 请一学生回答对讨论题的分析结果：…… 学生归纳:物体动量的变化跟物体所受力的大小和作用时间的长短有关。 ③定量验证 提问:你得出的这一结论是否正确?你如何验证? 学生提出观点:可以采用数学推导的方法。 教师:很好！数学推导的方法也称定量分析法，请大家继续研究。 学生:继续操作计算机进行定量分析推导。 学生计算机显示（动画）：一个质量为m 的物体，初速度为v ，在合外力F 的作用下，经过时间t，速度变为v'，该物体动量的变化与什么有关？ v v'
一、选择题 ［ A ］1.（基础训练2）一质量为m 0的斜面原来静止于水平光滑平面上，将一质量为 m 的木块轻轻放于斜面上，如图3-11 (A) 保持静止． (B) 向右加速运动． (C) 向右匀速运动． (D) 向左加速运动． 【提示】设m 0相对于地面以V 运动。依题意，m 静止于斜面上，跟着 m 0一起运动。根据水平方向动量守恒，得：00m V mV +=所以0V =，斜面保持静止。 ［ C ］2.（基础训练3）如图3-12所示，圆锥摆的摆球质量为m ，速率为v ，圆半径为R ，当摆球在轨道上运动半周时，摆球所受重力冲量的大小为 (A) 2m v ． (B) 22)/()2(v v R mg m π+ (C) v /Rmg π (D) 0． 【提示】2 2T G T I mgdt mg ==? ? ， 而 v R T π2= [ B ]3. （自测提高2）质量为20 g 的子弹，以400 m/s 的速率沿图 3-15射入一原来静止的质量为980 g 的摆球中，摆线长度不可伸缩．子弹射入后开始与摆球一起运动的速率为 (A) 2 m/s ． (B) 4 m/s ． (C) 7 m/s ． (D) 8 m/s ． 【提示】相对于摆线顶部所在点，系统的角动量守恒： 2sin 30()mv l M m lV ?=+；其中m 为子弹质量，M 为摆球质量，l 为摆 线长度。(或者：系统水平方向动量守恒。) ［ D ］4.（自测提高4）用一根细线吊一重物，重物质量为5 kg ，重物下面再系一根同样的细线，细线只能经受70 N 的拉力。现在突然向下拉一下下面的线.设力最大值为50 N ，则 (A)下面的线先断． (B)上面的线先断． (C)两根线一起断． (D)两根线都不断． 【提示】①下面的细线能承受的拉力大于所施加的最大力，所以下面的细线不断。②因为是“突然向下拉一下”，作用时间极短，上面的细线并没有因此而进一步形变，因此，拉力不变，细线也不断。 二、填空题 1．（基础训练8）静水中停泊着两只质量皆为0m 的小船．第一只船在左边，其上站一 图3-11 图3-15
第六章 自旋和角动量 一、填空 1. ______实验是发现电子具有自旋的最早的实验之一.为了解释该实验，____和____提出了电子具有自旋角动量的说法. 2. 在),?(x 2σσ 的共同表象中，算符z y x σσσ、、对应的矩阵分别是_____、_____和_____. 二、概念与名词解释 1. 电子自旋 2. 泡利矩阵 3. 无耦合表象，耦合表象 4. 塞曼效应，正常塞曼效应和反常塞曼效应 三、计算 1. 求自旋角动量算符在(cos α, cos β, cos γ)方向的投影S n =S x cos α+S y cos β+S z cos γ的本征值和相应的本征矢. 在其两个本征态上，求S z 的取值概率及平均值. 2. 求下列状态中算符)S L J (J ,J z 2 +=的本征值： {} {}). ,()Y (S (4)),()Y (S ),()Y (S 231/ (3)),()Y (S ),()Y (S 231/ (2)) ,()Y (S (1)1- 1z 1/2- 41- 1z 1/2 10z 1/2- 311z 1/2- 10z 1/2211z 1/21?θχ=ψ?θχ+?θχ=ψ?θχ+?θχ=ψ?θχ=ψ 3. 对自旋态.)S ()S ( ,01)(S 2y 2x 21/2?????? ? ??=χ求 4. 一个由两个自旋为1/2的非全同粒子组成的体系. 已知粒子1处在S 1z =1/2的本征态，粒子2处在S 2x =1/2的本征态，取?＝1，求体系
总自旋S 2的可能值及相应的概率，并求体系处于单态的概率. 5. 考虑三个自旋为1／2的非全同粒子组成的体系. 体系的哈密顿量是 , S )S S B(S S A H 32121 ?++?=A 、B 为实常数，试找出体系的守恒量，并确定体系的能级和简并度(取?＝1为单位). 6. 设氢原子处于状态 ,)/2,((r)Y R 3-)/2,((r)Y R )r (10211121??? ? ???θ?θ=ψ 求轨道角动量z 分量 和自旋z 分量的平均值，进而求出总磁矩c /S e -c /2L -e μμ=μ 的z 分量的平均值. 7. 设总角动量算符为J ? ，记算符J 2与J z 的共同本征函数为|jm>，当j=1时： (1) 写出J 2、J x 的矩阵表示，并求出其共同本征矢|1m x >x ； (2) 若体系处于状态 ,2]/1-111[+=ψ求同时测J 2与J x 的取值概率； (3) 在|ψ>状态上，测量J z 得?时，体系处于什么状态上；在|ψ>状态上，计算J y 的平均值. 8. 在激发的氦原子中，若两个电子分别处于p 态和s 态，求出其总轨道角动量的可能取值. 9. 用柱坐标系，取磁场方向沿z 轴方向，矢势A φ=B ρ/2，A ρ=A z =0，求均匀磁场中带电粒子的本征能量. 10. 自旋为1/2的粒子，在均匀磁场中运动，磁场的绝对值不变，但各个分量随时间变化，满足B x =Bsin θcos ωt ，B y =Bsin θsin ωt ，B z ＝Bcos θ.设t=0时自旋在磁场方向上的分量等于1/2，求在时刻t 粒子跃迁到自旋在磁场方向上的分量等于-1/2的态中的概率. 11. 带电粒子在均匀磁场和三维谐振子势场U(r)=m e ω02r 2/2中运动，
实验：验证动量守恒定律教案 【教学目标】 1．掌握动量守恒定律适用范围。 2．会用实验验证动量守恒定律。 【教学重难点】 会用实验验证动量守恒定律。 【教学过程】 一、实验思路 教师：两个物体在发生碰撞时，作用时间很短。根据动量定理，它们的相互作用力很大。如果把这两个物体看作一个系统，那么，虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。因此，在可以忽略这些外力的情况下，碰撞满足动量守恒定律的条件。 问题：我们应该怎样设计实验，使两个碰撞的物体所组成的系统所受外力的矢量和近似为0？ 学生思考，教师总结。 我们研究最简单的情况：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。应该尽量创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0。 二、物理量的测量 1 / 11
研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。 问题：想要验证动量守恒定律，需要测量哪些物理量？ 学生思考，教师总结： 根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。 教师：那么物体的质量我们可以直接用天平测量，物体碰撞前后的速度呢？ 学生回忆之前我们学习了哪些测量物体速度的方法。最后教师总结可行的方法进行实验的设计。 （一）方案一：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 1．实验步骤： （1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。 （2）安装：按照图甲所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端 2 / 11
水平。 （3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O。 （4）放球找点，不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心F就是小球落点的平均位置。 （5）碰撞找点，把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置和被撞小球落点的平均位置N，如图所示。 （6）验证：连接N，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·OP。 （7）结束：整理好实验器材放回原处。 2．数据处理： 验证的表达式：m1·OP=m1·OM+m2·ON （二）方案二：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 本案例中，我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图所示，可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。 3 / 11
第三章 动量与动量守恒定律习题 一选择题 1. 一辆洒水车正在马路上工作，要使车匀速直线行驶，则车受到的合外力：（ ） A. 必为零； B. 必不为零，合力方向与行进方向相同； C. 必不为零，合力方向与行进方向相反； D. 必不为零，合力方向是任意的。 解：答案是C 。 简要提示：根据动量定理，合力F 的冲量F d t = d p = d (m v )=m d v +v d m =v d m 。因d m <0，所以F 的方向与车行进速度v 的方向相反。 ; 2. 两大小和质量均相同的小球，一为弹性球，另一为非弹性球，它们从同一高度落下与地面碰撞时，则有：（） A. 地面给予两球的冲量相同； B. 地面给予弹性球的冲量较大； C. 地面给予非弹性球的冲量较大； A. 无法确定反冲量谁大谁小。 解：答案是B 。 简要提示：)(12v v -=m I 3. 质量为m 的铁锤竖直向下打在桩上而静止，设打击时间为?t ，打击前锤的速率为v ，则打击时铁锤受到的合外力大小应为：（） A ． mg t m +?v B ．mg C ．mg t m -?v D ．t m ?v 解：答案是D 。 ￥ 简要提示：v m t F =?? 4. 将一长木板安上轮子放在光滑平面上，两质量不同的人从板的两端以相同速率相向行走，则板的运动状况是：（） 选择题4图
A. 静止不动； B. 朝质量大的人行走的方向移动； C. 朝质量小的人行走的方向移动； D. 无法确定。 ; 解：答案是B 。 简要提示：取m 1的运动方向为正方向，由动量守恒： 02211='+-v v v M m m ，得：M m m /)(21v v --=' 如果m 1> m 2，则v ′< 0。 5. 一只猴子用绳子拉着一个和它质量相同的石头，在一水平的无摩擦的地面上运动，开始时猴子和石头都保持静止，然后猴子以相对绳子的速度u 拉绳，则石头的速率为：（） A. u B. u /2 C. u /4 D. 0 解：答案是B 。 简要提示：由动量守恒：0v v =+2211m m ，u =-12v v ；得2/2u =v 。 6. 高空悬停一气球，气球下吊挂一软梯，梯上站一人，当人相对梯子由静止开始匀速上爬时，则气球：（） A.仍静止； B.匀速上升； C.匀速下降； D.匀加速上升。 《 解：答案是C 。 简要提示：由质心运动定理，系统的质心位置不变。 7. 一背书包的小学生位于湖中心光滑的冰面上，为到达岸边，应采取的正确方法是：（） A. 用力蹬冰面 B. 不断划动手臂 C. 躺在冰面上爬行 D. 用力将书包抛出 解：答案是D 。 二填空题 { 1. 两个飞船通过置于它们之间的少量炸药爆炸而分离开来，若两飞船的质量分别为1200kg 和1800kg ，爆炸力产生的冲量为600N s ，则两船分离的相对
第六章 自旋和角动量内容简介：在本章中，我们将先从实验上引入自旋，分析自旋角动量的性质，然后讨论角动量的耦合，并进一步讨论光谱线在磁场中的分裂和精细结构。最后介绍了自旋的单态和三重态。 § 6.1 电子自旋 § 6.2 电子的自旋算符和自旋函数 § 6.3 角动量的耦合 § 6.4 电子的总动量矩 § 6.5 光谱线的精细结构 § 6.6 塞曼效应 § 6.7 自旋的单态和三重态 首先，我们从实验上引入自旋，然后分析自旋角动量的性质。 施特恩-盖拉赫实验是发现电子具有自旋的最早实验之一。如右图所示，由 源射出的处于基K 态的氢原子束经过狭缝和不均匀磁场，照射到底片PP 上。结果发现射线束方向发生了偏转，分裂成两条分立的线。这说明氢原子具有磁矩，在非均匀磁场的作用下受到力的作用而发生里偏转。由于这是处于s 态的氢原子，轨道角动量为零，s 态氢原子的磁矩不可能由轨道角动量产生。这是一种新的磁矩。另外，由于实验上只有两条谱线，因而这种磁矩在磁场中的取向，是空间量子化的，而且只取两个值。假定原子具有的磁矩为M ，则它在沿z 方向的外磁场H 中的势能为 cos U M H MH θ=-=- （6.1.1） θ为外磁场与原子磁矩之间的夹角。则原子z 方向所受到的力为 cos z U H F M z z θ??=- =?? （6.1.2） 实验证明，这时分裂出来两条谱线分别对应于cos 1θ=+ 和cos 1θ=-两个值。 为了解释施特恩-盖拉赫实验，乌伦贝克和歌德斯密脱提出了电子具有自旋角动量，他们认为： ① 每个电子都具有自旋角动量S ，S 在空间任何方向上的投影只能取两个值。若将空间 的任意方向取为z 方向，则 2z S =± （6.1.3） ② 每个电子均具有自旋磁矩s M ，它与自旋角动量之间的关系为 s s e e M S M S m mc =-=- （SI ） 或 (C G S)（6.1.4） s M 在空间任意方向上的投影只能取两个值：
实验八 用气垫导轨验证动量守恒定律 [实验目的] 1．观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2．验证碰撞过程中动量守恒和机械能守恒定律。 [实验仪器] 气垫导轨全套，MUJ-5C/5B 计时计数测速仪，物理天平。 [实验原理] 设两滑块的质量分别为m 1和m 2，碰撞前的速度为10v 和20v ，相碰后的速度为1v 和2v 。根据动量守恒定律，有 2211202101v m v m v m v m +=+ （1） 测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中10v 和20v 是在两个光电门处的瞬时速度，即x /t ， t 越小此瞬时速度越准确。在实验里我们以挡 光片的宽度为x ，挡光片通过光电门的时间为t ，即有220110/,/t x v t x v ??=??=。 实验分两种情况进行： 1． 弹性碰撞 两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有 2 2 2211220221012 1212121v m v m v m v m +=+ （2） （1）若两个滑块质量相等，m 1=m 2=m ，且令m 2碰撞前静止，即20v =0。则由（1）、 （2）得到 1v =0， 2v =10v 即两个滑块将彼此交换速度。 （2）若两个滑块质量不相等，21m m ≠，仍令20v =0，则有 2211101v m v m v m += 及 22221121012 12121v m v m v m += 可得
1021211v m m m m v +-= ， 102 11 22v m m m v += 当m 1m 2时，两滑块相碰后，二者沿相同的速度方向（与10v 相同）运动；当m 1 m 2 时，二者相碰后运动的速度方向相反，m 1将反向，速度应为负值。 2． 完全非弹性碰撞 将两滑块上的缓冲弹簧取去。在滑块的相碰端装上尼龙扣。相碰后尼龙扣将两滑块扣在一起，具有同一运动速度，即 v v v ==21 仍令020=v 则有 v )m m (v m 21101+= 所以 102 11 v m m m v += 当m 2=m 1时，102 1 v v = 。即两滑块扣在一起后，质量增加一倍，速度为原来的一半。 [实验内容] 1.安装好光电门，光电门指针之间的距离约为50cm 。导轨通气后，调节导轨水平，使滑块作匀速直线运动。计数器处于正常工作状态，设定挡光片宽度为厘米，功能设定在“碰撞”位置。调节天平，称出两滑块的质量m 1和m 2。 2.完全非弹性碰撞 （1）在两滑块的相碰端安置有尼龙扣，碰撞后两滑块粘在一起运动，因动量守恒，即 v m m v m )(21101+= (2) 在碰撞前，将一个滑块（例如质量为m 2）放在两光电门中间，使它静止（020=v ），将另一个滑块（例如质量为m 1）放在导轨的一端，轻轻将它推向m 2滑块，记录10v 。 (3) 两滑块相碰后，它们粘在一起以速度v 向前运动，记录挡光片通过光电门的速度v 。 (4) 按上述步骤重复数次，计算碰撞前后的动量，验证是否守恒。 可考察当m 1=m 2的情况，重复进行。 3.弹性碰撞 在两滑块的相碰端有缓冲弹簧，当滑块相碰时，由于缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状，在碰撞前后，系统的机械能近似保持不变。仍设020=v ，则有 2211101v m v m v m +=
《动量守恒定律》教学设计 一、教学目标： （一）知识与技能 1、能够运用牛顿定律推导动量守恒定律。 2、知道动量守恒定律的适用条件，并会用动量守恒定律解决简单的实际问题。（二）过程与方法 1、在探究推导的过程中培养学生协作学习的能力。 2、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律，培养学生的逻辑推理能力。 3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题。 （三）情感、态度与价值观 1、培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法。 2、引导学生通过对动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用，并体会定律中包含的对称与和谐的美。 二、学情分析： 通过第一、二节的学习，学生已经掌握了动量概念，再加上之前对牛顿第二，第三定律及运动学公式的学习，为本节课的学些打下了坚实的基础。但是由于学生的物理基础不是很好，所以在教学过程中注重基础问题的研究。 重点:运用牛顿定律推导动量守恒定律 难点：动量守恒定律的成立条件 四、教学方法 教师启发、引导、学生讨论、交流 五、教学设计： 引入新课 上节课学习了动量定理，研究了一个物体受到力的作用后，动量怎样变化，例如，站在冰面上的甲乙两个同学，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。那么这两个同学的总动量怎样变化呢也就说
说两个或两个以上的物体相互作用时，又会出现怎样的总结果呢这节课我们就要探讨这个问题。 （一）动量守恒定律的推导 过渡：在本章的第一节我们通过对实验现象分析得到：两辆小车在相互作用前后，它们的总动量是相等的，那么我们能否用数学推导来证明一下呢 用多媒体展示下列物理情景：在光滑水平面上做匀速运动的两个小球，质量分是m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1和v2，且v1>v2，经过一段时间后，m2追上了m1，两球发生碰撞，碰撞后的速度分别是v′1和v′2
第三章《动量和角动量》习题 动量守恒和角动量守恒是物理学中各种运动所遵循的普遍规律，本章的主要内容有质点和质点系的动量定理、角动量定理，及动量守恒定律和角动量守恒定律。 基本要求： 掌握动量定理和动量守恒定律，并能分析、解决简单的力学问题。 掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法，能分析简单系统在平面内运动的力学问题。 理解质心的概念和质心运动定律。 作业题： 1 质量为m 的铁锤竖直从高度h 处自由下落，打在桩上而静止，设打击时间为t ?，则铁锤所受的平均冲力大小为（ ） （A ）mg （B ）t gh m ?2 （C ） mg t gh m +?2 （D ）mg t gh m -?2 2 一个质量为m 的物体以初速为 0v 、抛射角为o 30=θ从地面斜上抛出。若不计空气阻力，当物体落地时， 其动量增量的大小和方向为（ ） （A ）增量为零，动量保持不变 （B ）增量大小等于 0mv ，方向竖直向上 （C ）增量大小等于0mv ，方向竖直向下 （D ）增量大小等于03mv ，方向竖直向下 3 停在空中的气球的质量为m ，另有一质量m 的人站在一竖直挂在气球的绳梯上，若不计绳梯的质量，人沿梯向上爬高1m ，则气球将（ ） （A ）向上移动1m （B ）向下移动1m （C ）向上移动0.5m （D ）向下移动0.5m 4 有两个同样的木块，从同高度自由下落，在下落中，其中一木块被水平飞来的子弹击中，并使子弹陷于其中，子弹的质量不能忽略，不计空气阻力，则（ ） （A ）两木块同时到达地面 （B ）被击木块先到达地面 （C ）被击木块后到达地面 （D ）条件不足，无法确定 5 用锤压钉不易将钉压入木块内，用锤击钉则很容易将钉击入木块，这是因为（ ） （A ）前者遇到的阻力大，后者遇到的阻力小 （B ）前者动量守恒，后者动量不守恒 （C ）后者动量变化大，给钉的作用力就大 （D ）后者动量变化率大，给钉的作 用冲力就大 6 质量为20×10-3kg 的子弹以4001 s m -?的速率沿图示方向击入一原来静止的质量为980×10-3 kg 的摆球中，摆线长为1. 0m ，不可伸缩，则子弹击入后摆球的速度大小为（ ） （A ）41s m -? （B ）81s m -? （C ）21s m -? （D ）8π1s m -?