2019-2020年高二物理 (人教大纲版)第二册 第八章 动量 三、动量守恒定律(第一课时)
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3 本章处理的问题,限于初、末状态的动量在一条直线上的情形。
本节思考与讨论中提出的问题,虽然教学中不要求作这种计算,但是思考一下这个问题,会帮助学生加深对动量的矢量性的认识。
(二)动量定理教学要求:1 理解动量定理的确切含义和表达式,知道动量定理适用于变力。
2 会用动量定理解释现象和处理有关的问题。
说明:1 本节从落鸡蛋的演示实验开始,以激发学生的兴趣。
希望教师做好这个演示。
2 应该明确告诉学生动量定理适用于变力。
在变力的情况下,动量定理公式中F应理解为变力在作用时间内的平均值。
3 在本节的“应用举例”中,教材举出一些实例来分析,教师还可补充一些事例。
4 在打击和碰撞一类问题中,知道在什么情况下可以忽略重力的作用是很重要的。
为此在教参的“参考题目”中,我们特意安排了此类题目,供老师选用。
(三)动量守恒定律(四)动量守恒定律的应用教学要求: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 会从动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律。
3 会用动量守恒定律解释现象,会处理碰撞、爆炸之类两个物体相互作用的问题(限于一维的情况)。
说明:1 应该使学生清楚地理解动量守恒定律的推导过程,建议要求学生课后独立地进行推导,以加深对动量守恒定律的理解,提高学生的推导能力。
2 应该使学生知道,动量守恒定律不仅适用于碰撞,也适用于任何形式的相互作用。
节后练习三中给出了几种相互作用的形式,教师还可以补充几个事例,使学生了解动量守恒定律的适用范围,以利于应用动量守恒定律分析具体问题。
3 应该使学生清楚地知道动量守恒定律的适用条件,即“一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。
”这里所说的“外力之和”与“合外力”不是一个概念。
“合外力”是指作用在某个物体(质点)上的外力的矢量和,而“外力之和”是指把作用在系统上的所有外力平移到某点后算出的矢量和。
这一点,应该通过具体事例向学生说明,使他们确切地理解定律的适用条件。
高二物理第二册〔必修加选修〕第八章第1-2节冲量和动量;动量定理 人教版【本讲教育信息】一. 教学内容:第八章 动量第一节 冲量和动量第二节 动量定理二. 知识要点理解动量概念与其物理意义,理解冲量概念与其物理意义,理解动量定理意义会用动量定理求平均冲力。
三. 重点、难点解析〔一〕冲量1. 定义:力和力的作用时间的乘积叫冲量。
定义式Ft I =2. 冲量是矢量,方向由力的方向决定,假设力是恒力如此冲量方向与力的方向一致,假设力不是恒力如此由平均力确定冲量方向。
3. 冲量的单位牛·秒 记作s N ⋅4. 冲量的物理意义:冲量是力F 在时间t 内的积累效果。
不是瞬时效果。
如汽车启动时,为了达到一样的速度,牵引力要作用一段时间。
而牵引力大小不同,作用时间也不同。
牵引力大,加速时间短,牵引力小,加速时间就要长。
冲量就是描述力在一段时间内总的“作用〞多大和方向如何。
5. 力和冲量的区别,力F 和冲量Ft 都是描述力的作用效果的物理量都是矢量。
力是描述瞬时作用大小,力大如此物体运动状态改变得快。
而冲量是力在一段时间内总的效果,不只与力的大小有关还与作用时间有关。
较大的力作用较短的时间,与较小的力作用较长的时间起的作用是一样的,使物体运动状态改变多少是一样的。
冲量是过程量。
6. 冲量的计算 Ft I =只适合于恒力计算冲量其中F 是几个力的合力,即有几个力同时作用。
++==t F t F t F I 21合假设几个力作用时间不等n n t F t F t F I +++= 2211〔二〕动量1. 定义:物体的质量与速度的乘积叫动量定义式mv P =式中v 取地球作参考系2. 动量是矢量,方向与瞬时速度v 方向一样。
3. 动量单位:千克·米/秒记作s m kg /⋅4. 物理意义:速度是状态量,速度与质量乘积也是状态量。
一样动量的物体不管速度大小,质量大小,抑制一样阻力运动的时间一样,即它们具有的做机械运动的本领是一样的。
高二物理第二册〔必修加选修〕第八章第2-3节动量定理;动量守恒定律 人教版【本讲教育信息】一. 教学内容:1. 动量定理〔习题课〕2. 动量守恒定律〔第八章 动量第3节〕二. 知识要点:1. 熟练2种情况下,动量定理的应用2. 理解动量守恒定律的理论推导过程,理解动量守恒的意义,记住动量守恒定律的三种表达式,会应用动量守恒解相关问题。
三. 重点、难点解析: 1. 关于动量定理应用在应用动量定理可以解决的问题中常会遇到系统内一局部〔或局部质量〕的动量发生变化的问题,对这样的问题要灵活选取研究对象,以求得到最简解题过程。
〔1〕系统中局部物体动量发生变化此时系统所受合外力的冲量等于速度发生变化的那局部物体的动量增量。
在解决这些问题时,常以速度发生变化的那一局部物体做研究对象。
这种方法又叫微元法。
〔2〕系统内各局部〔或各物体〕的动量都发生变化,且变化不同,此时取所有物体〔系统全部〕为研究对象,分别求各局部的动量变化,再求各局部动量变化的矢量和。
系统所受外力的总冲量等于系统总动量变化。
这种方法又称为系统法。
2. 动量守恒定律〔1〕动量守恒定律的表述:当系统不受外力或所受外力为零时,这个系统的总动量保持不变。
公式22112211v m v m v m v m '+'=+ 〔2〕推导:设有两物体质量分别为1m 和2m ,速度分别为1v 和2v 发生相互作用。
作用后它们的速度分别为1v '和2v ' 作用前总动量为2211v m v m +21m m 间作用力平均为F ,时间为t ∆ 对1m 1111v m v m t F -'=∆① 对2m 2222v m v m t F -'=∆'② F F -='∴②为2222v m v m t F -'=∆-①+②022221111=-'+-'v m v m v m v m 22112211v m v m v m v m +='+' 另:对系统00=-=∆P P t F t 外0P P t = 定律得证〔3〕正确理解动量定律① 动量守恒有条件:系统不受外力或合外力为零是系统动量守恒的条件。
高二物理(人教版)精品讲义—动量守恒定律课程标准课标解读1.通过动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律,以此明确内在联系,加深对动量守恒定律的理解。
2.通过实际应用,掌握应用动量守恒定律解决实际问题的方法。
3.通过阅读材料,了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。
1.理解系统、内力、外力的概念2.知道动量守恒定律的内容及表达式,理解其守恒的条件.3.会用动量守恒定律解决实际问题.知识点01系统、内力与外力1.系统:相互作用的两个或多个物体组成一个力学系统.2.内力:系统中,物体间的相互作用力.3.外力:系统外部物体对系统内物体的作用力.知识点02动量守恒定律1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变.2.表达式:对两个物体组成的系统,常写成:p1+p2=p1′+p2′或m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.3.成立条件(1)系统不受外力作用.(2)系统受外力作用,但合外力为零.4.动量守恒定律的普适性动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域.【即学即练1】下列情况中系统动量守恒的是()①小车停在光滑水平面上,人在车上走动时,对人与车组成的系统②子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中,对子弹与木块组成的系统③子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统④气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时,绳子突然断开后的一小段时间内,对气球与重物组成的系统A.只有①B.①和②C.①和③D.①和③④【答案】B【解析】①小车停在光滑水平面上,人在车上走动时,对人与车组成的系统,系统受到的合外力为零,系统动量守恒;②子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中,对子弹与木块组成的系统,系统所受到的合外力为零,系统动量守恒;③子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统受墙的作用力,系统所受到的合外力不为零,系统动量不守恒;④气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时,绳子突然断开后的一小段时间内,对气球与重物组成的系统,所受到的合外力不为零,系统动量不守恒.综上可知,B正确,A、C、D错误.【即学即练2】(多选)如图所示,在光滑水平地面上有A、B两个木块,A、B之间用一轻弹簧连接.A靠在墙壁上,用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态.若突然撤去力F,则下列说法中正确的是()A.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒B.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但机械能守恒C.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒D.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但机械能守恒【答案】BC【解析】若突然撤去力F,木块A离开墙壁前,墙壁对木块A有作用力,所以A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但由于A没有离开墙壁,墙壁对木块A不做功,所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,选项A错误,选项B正确;木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零,所以系统动量守恒且机械能守恒,选项C正确,选项D错误.【即学即练3】如图所示,大气球质量为100kg,载有质量为50kg的人,静止在空气中距地面20m高的地方,气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面,为了安全到达地面,则这绳长至少应为(可以把人看做质点)()A.10mB.30mC.40mD.60m【答案】B【解析】人与气球组成的系统动量守恒,设人的速度为v1,气球的速度为v2,运动时间为t.以人与气球组成的系统为研究对象,以向下为正方向,由动量守恒得:m1v1-m2v2=0,则m1-m2=0,代入数据:50×-100×=0,得s气球=s人=×20m=10m,则绳子长度L=s气球+s人=10m+20m=30m,即绳子至少30m长,故选B.考法01对动量守恒定律的理解1.研究对象相互作用的物体组成的系统.2.动量守恒定律的成立条件(1)系统不受外力或所受合外力为零.(2)系统受外力作用,合外力也不为零,但合外力远远小于内力.此时动量近似守恒.(3)系统所受到的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒.3.动量守恒定律的几个性质(1)矢量性.公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量,只有它们在同一直线上,并先选定正方向,确定各速度的正、负(表示方向)后,才能用代数方法运算.(2)相对性.速度具有相对性,公式中的v1、v2、v1′和v2′应是相对同一参考系的速度,一般取相对地面的速度.(3)同时性.相互作用前的总动量,这个“前”是指相互作用前的某一时刻,v1、v2均是此时刻的瞬时速度;同理,v1′、v2′应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度.【典例1】(多选)如图所示,在光滑水平面上有一辆小车,小车A端与滑块C间夹了一压缩轻质弹簧(未拴接在一起),用两手分别控制小车A端和滑块C处于静止状态,释放后C会离开弹簧向B端冲去,并跟B端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,对A、B、C组成的系统,下面说法中正确的是()A.先放开右手,再放开左手后,系统动量不守恒B.先放开左手,再放开右手,A、B、C的总动量向左C.两手同时放开后,C与油泥粘在一起时,车立即停止运动D.无论先放哪只手,C与油泥粘在一起时,车都立即停止运动【答案】BC【解析】先放开右手,再放开左手后,系统在水平方向不受外力作用,系统的动量守恒,故A 错误.先放开左手,后放开右手,放开右手时,小车已经有向左的速度,系统的动量不为零,所以A、B、C的总动量向左,故B正确.两手同时放开后,系统的总动量为零,C与油泥粘在一起时,根据动量守恒可知车立即停止运动,故C正确.先放开左手,后放开右手,此后A、B、C的总动量向左,C与油泥粘在一起时,车向左运动;先放开右手,后放开左手,此后A、B、C的总动量向右,C与油泥粘在一起时,车向右运动,故D错误.考法02动量守恒定律简单的应用1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义(1)p=p′:系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′.(2)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反.(3)Δp=0:系统总动量增量为零.(4)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′:相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.2.应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象;(2)分析研究对象所受的外力;(3)判断系统是否符合动量守恒条件;(4)规定正方向,确定初、末状态动量的正、负号;(5)根据动量守恒定律列式求解.【典例2】如图所示,光滑水平面上有甲、乙两辆车,甲车上面有发射装置,甲车连同发射装置质量M1=2kg,车上另有一个质量为m=1kg的小球,甲车静止在水平面上,乙车总质量M2=4kg,以v0=7m/s的速度向甲车运动,甲车为了不和乙车相撞,向乙车水平发射小球m (乙上有接收装置使小球最终停在乙车上),则甲车相对地面发射小球的最小水平速度是()A.6m/sB.9m/sC.12m/sD.8m/s【答案】D【解析】设甲车相对地面发射小球的最小水平速度大小为v.以乙车初速度的方向为正方向,小球与甲车组成的系统动量守恒,可得:M1v1-mv=0.小球与乙车组成的系统动量守恒,可得:M2v0-mv=(M2+m)v2,此时两车恰好不会相撞,满足:v1=v2,联立并代入数据解得:v=8m/s,故D正确,A、B、C错误题组A基础过关练一、单选题1.如图所示,一平板车停在光滑的水平面上,某同学站在小车上,若他设计下列操作方案,最终能使平板车持续地向右驶去的是()A.该同学在图示位置用大锤连续敲打车的左端B.只要从平板车的一端走到另一端即可C.在车上装个电风扇,不停地向左吹风D.他站在车的右端将大锤丢到车的左端【答案】C【解析】A.把人和车看成整体,用大锤连续敲打车的左端,根据动量守恒定律可以知道,系统的总动量为零,车不会持续地向右驶去,故A错误;B.人从平板车的一端走到另一端的过程中,系统水平方向不受外力,动量守恒,系统总动量为零,车不会持续地向右驶去,故B错误;C.电风扇向左吹风,电风扇会受到一个向右的反作用力,从而使平板车持续地向右驶去,故C正确;D.站在车的右端将大锤丢到车的左端的过程中,系统水平方向不受外力,动量守恒,系统总动量为零,车不会持续地向右驶去,故D错误。
第八章动量一、冲量和动量1、理解动量的概念,知道动量的定义,知道动量是矢量。
2、理解冲量的概念,知道冲量的定义,知道冲量是标量。
3、知道动量的变化也是矢量,会正确计算一维的动量变化1.冲量:1.1定义:力和力的作用时间的乘积叫做冲量.1.2定义式为:1.3冲量是矢量,它的方向由力的方向决定.如果力的方向不变,冲量的方向跟力的方向相同。
1.4冲量的单位在国际单位制中的单位是:牛·秒,符号是N·s1.5冲量是过程量,是力对时间的积累效应;功是力对空间的积累效应。
2.动量:2.1定义:物体的质量和速度的乘积叫做动量,2.2定义式为:2.3动量是矢量,它的方向与速度的方向相同.2.4在国际单位制中,动量的单位是千克.米/秒,符号是kg·m/s,动量的单位跟冲量的单位是相同的.2.5动量是状态量,总是指某一时刻的动量,因此计算时相应的速度应取这一时刻的速度。
3.动量的变化量3.1定义:如果运动的物体在某一过程的初、末动量分别为和,则末状态的动量减初状态的动量叫物体在该过程的动量变化量。
3.2定义式=4.冲量、动量、动量的变化都是矢量,它们的运算服从矢量运算法则.计算一条直钱上的动量的变化时,应选定一个正方向.这样就使动量的矢量运算简化成了代数运算.5.动量P与动能E k间的量值关系:,1.理解冲量这一概念时,要注意以下几点问题讨论学习要求(1)冲量是过程量,它是力在一段时间内的积累,所以,它取决于力和时间两个因素.较大的力在较短时间内的积累效果,可以和较小的力在较长时间内的积累效果相同.求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量。
(2)根据冲量的定义式:只能直接求恒力的冲量,无论是力的大小还是方向发生变化都不能直接用计算力的冲量.(3)当力的方向不变时,冲量的方向跟力的方向相同,当力的方向变化时,冲量的方向一般跟据下节课要学习的动量定理来判断.2.理解动量这一概念,要注意以下几点(1)动量是状态量,求动量时要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量,中的速度为该时刻的瞬时速度.(2)注意动量的相对性.由于物体的速度与参考系的选择有关,所以,物体的动量也跟参考系的选择有关,选用不同的参考系时,同一运动物体的动量可能不同,通常在不说明参考系的情况下,物体的动量是指物体相对于地面的动量.(3)动量是矢量,动量的变化有三种情况:动量的大小变化(例如物体做变速直线运动时),动量的方向变化(例如物体做匀速圆周运动时);动量的大小和方向均变化(例如物体做平抛运动时).(4)动量的变化量也是矢量,它等于末状态的动量减初状态的动量,即=, 计算时遵循平行四边形定则,如果物体初、末状态的动量方向在同一直线上,可规定一个正方向,用正、负号表示初、末状态的动量和,的方向,计算时要将、的正、负号代人,所求结果的正、负号就表示了动量变化的方向.[例1]下列关于动量的说法正确的是A.质量大的物体的动量一定大B.质量和速率都相同的物体的动量一定相同C.一个物体的速率改变,它的动量一定改变D.一个物体的运动状态变化,它的动量一定改变(解析)根据动量的定义,它是质量和速度的乘积,因此它由质量和速度共同决定.故A错.又因为动量是矢量,它的方向与速度的方向相同,而质量和速率都相同的物体,其动量大小一定相同,但方向不一定相同,故B错.一个物体的速率改变.则它的动量大小就一定改变,故C对.物体的运动状态变化,则它的速度就一定发生了变化,它的动量也就发生了变化,故D对.正确选项为CD.说明:(1)动量的大小由物体的质量和速度两个物理量共同决定,不能根据其中一个物理量的大小来判断动量的大小,也不能根据动量的大小来判断其中某一个物理量的大小.(2)动量是矢量,在判断一个物体的动量是否发生了变化或比较两个物体的动量是否相同时,不仅要比较动量大小,还要看它的方向.[例2]将质量为0.10kg的小球从离地面4.0m高处竖直向上抛出,抛出时的初速度为8.0m/s,求: (1)小球落地时的动量;(2)小球从抛出至落地的过程动量的变化量;(3)小球从抛出至落地的过程中受到的重力的冲量.p ∆ 解析:(1)由得小球落地时的速度=12m /s .方向向下.小球落地时动量的大小 ,方向向下.(2)以小球初速度的方向为正方向,小球的初动量小球的末动量 ,小球动量的变化量,方向向下.(3)由得小球从抛出至落地的时间为此过程小球受到的重力的冲量方向向下.说明:(1)动量是矢量,动量的变化也是矢量.计算在同一直线上动量的变化时,一定要注意正方向的规定.通常取初速度方向为正方向.代入数据计算时,切不可丢掉表示方向的正、负号.(2)本题的小球只受重力的作用,从计算可以看出,重力对小球的冲量恰等于小球动量的变化.对这点,通过下节课的学习可以理解得更清楚.1.关于动量的概念.下列说法正确的是A .动量大的物体惯性一定大B .动量大的物体运动的一定快C .动量相同的物体运动方向一定相同D .动量相同的物体速度小的惯性大2.若一个物体的动量发生了变化.则物体运动的(质量不变)A .速度大小一定改变了B .速度方向一定改变了C .速度一定变化了D .加速度一定不为零3.某物体在水平桌面上.受到一个推力F 作用时间t 后,物体没有移动,则F 的冲量为A .0B 、F ·tC .mgtD .无法计算4.质量为m 的物体放在光滑水平地面上,在与水平方向成角的恒定推力F 作用下。
高二物理第八章动量守恒定律知识点高二物理第八章动量守恒定律知识点动量守恒定律和能量守恒定律以及角动量守恒定律一起成为现代物理学中的三大基本守恒定律。
以下是第八章动量守恒定律知识点,请大家认真学习。
定律说明一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。
1.动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,是一个实验规律,也可用牛顿第三定律结合动量定理推导出来。
2.相互间有作用力的物体系称为系统,系统内的物体可以是两个、三个或者更多,解决实际问题时要根据需要和求解问题的方便程度,合理地选择系统。
[1]定律特点矢量性动量是矢量。
动量守恒定律的方程是一个矢量方程。
通常规定正方向后,能确定方向的物理量一律将方向表示为+或-,物理量中只代入大小:不能确定方向的物理量可以用字母表示,若计算结果为+,则说明其方向与规定的正方向相同,若计算结果为-,则说明其方向与规定的正方向相反。
瞬时性动量是一个瞬时量,动量守恒定律指的是系统任一瞬间的动2.系统所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力时,如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可看成近似守恒;3.系统总的来看不符合以上条件的任意一条,则系统的总动量不守恒。
但是若系统在某一方向上符合以上条件的任意一条,则系统在该方向上动量守恒。
[2]注意:(1)区分内力和外力碰撞时两个物体之间一定有相互作用力,属于一个系统的两个物体之间的力叫做内力;系统以外的物体施加的力,叫做外力。
(2)在总动量一定的情况下,每个物体的动量可以发生很大变化例如:静止的两辆小车用细线相连,中间有一个压缩的弹簧。
烧断细线后,由于相互作用力的作用,两辆小车分别向左右运动,它们都获得了动量,但动量的矢量和为零。
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2019-2020年高二物理 (人教大纲版)第二册 第八章 动量 三、动量守恒定律(备课资料)一、使用动量守恒定律时应特别注意1.研究对象的完备性:在选择研究对象时,既不能把参与作用的物体漏掉不考虑,也不能把不参与作用的物体硬拉进系统.2.研究对象选择的灵活性:在复杂的问题中.研究对象(系统)可能是由多个物体组成.既 可能整个大系统在全过程动量守恒。
也可能某几个物体组成的小系统在某个小过程动量守恒,这就要求解题时要放眼全局。
灵活地选择研究对象,建立动量守恒方程.3.物理过程的复杂性与阶段性:与动量守恒定律相关的问题,物理过程往往变化多端,纷繁复杂,但多变的复杂的物理过程又常常具有阶段性特征.过程的各个阶段相对总过程来说,问题通常要简单得多.因此,要善于把复杂的物理过程划分成若干阶段来研究,从而使复杂问题简化.二、动量守恒定律针对什么样的参考系有这样一道题:一名质量为80 kg 的宇航员,到宇宙飞船外面去做实验,他相对于宇宙飞船是静止的.实验结束后.他把背着的一只质量为10 kg 的空氧气筒,以相对于宇宙飞船2.O m /s 的速度扔掉.求宇航员由此得到的速度.解:取空氧气筒的运动方向为正方向,则u 1-2.O m /s .根据动量守恒定律有m 1v 1-m 2v 2=0v 2=s m s m v m m /25.0/0.28010121-=⨯-=- 即宇航员得到的速度大小为O.25 m /s ,方向跟空氧气简的运动方向相反.显然这是以宇宙飞船为参考系的.我们知道宇宙飞船并非静止。
而是处于匀速圆周运动状态,此参考系属于非惯性参考系.是否动量守恒适合任意参考系呢?实际上只有相对于惯性参考系,系统的动量才守恒.例:在火车上光滑的桌面上放一小球.当火车突然加速。
球运动起来了.可见在合外力为0时.球加速运动,系统动量增加了.(选火车为参考系)由此可见.应用动量守恒解题,要选择惯性参考系。
前面谈到的题目。
由于宇航员与氧气筒作用时间很短。
2019-2020年高二物理(人教大纲版)第二册第八章动量三、动量守恒定律(第一课时)从容说课本节讲述动量守恒定律,它既是本章的核心内容,也是整个高中物理的重点内容。
它是在学生学习了动量、冲量和动量定理之后,以动量定理为基础,研究有相互作用的系统在不受外力或所受合外力等于零时所遵循的规律.它是动量定理的深化和延伸,且由于它的适用范围十分广泛,所以.学好本节内容对综合处理物理问题是很重要的.据教材的地位及特点,本节课的学习目标定位如下:1.能从实验中总结出动量守恒定律的内容及成立的条件,并能结合动量定理,从理论上证明定律的内容和条件.2.能运用动量守恒定律成立的条件判定具体问题中动量是否守恒,能运用动量守恒定律解释相关的物理现象,并能用之对实际问题进行计算.3.学习运用实验方法研究物理现象,并总结出物理规律的方法.本节课的教学重点定位于对动量守恒定律的条件的理解.本节课的难点定位于对动量守恒定律的理解.包括动量的矢量性、同时性、相对性的理解及其动量守恒定律的应用.本节课采用先学后教的教学模式,让学生先通过实验体会、总结.教师要适当点拨,指导学生,结合生活中的实例,运用多媒体手段使学生能真正学会动量守恒定律.本节课的教学程序如下:复习导入→演示实验→实验结论→总结规律→理论推导,使理论和实践相结合→动量守恒定律的应用→小结.教学目标一、知识目标1.理解动量守恒定律的确切含义和表达式.2.能用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律.3.知道动量守恒定律的适用条件.二、能力目标1.能结合动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律,培养大家的逻辑推理能力.2.学会用动量守恒定律解释现象.锻炼同学理论联系实际、学以致用的能力.三、德育目标1.通过动量守恒定律的推导.培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法;2.了解自然科学规律发展的深远意义及对社会发展的巨大推动作用.激发学生的积极向上的人生观、价值观.教学重点掌握动量守恒定律的推导、表达式、适用范围和守恒条件.教学难点正确判断系统在所研究的过程中动量是否守恒.教学方法实验法、推理归纳法、问题解决法、讨论法、分层教学法.教学用具投影仪、投影片、CAI课件,两个质量相等的小车,细线、弹簧、砝码、气垫导轨.课时安排1课时教学过程[投影本节学习目标和学法指导](一)学习目标1.知道什么叫系统,什么是系统的内力,什么是系统的外力.2.理解动量守恒定律的内容,知道得出动量守恒定律的数学表达式的条件.3.能通过在光滑水平面上的两球发生碰撞.推导出动量守恒定律的表达式.4.知道动量守恒定律的成立条件和适用范围.5.会应用动量守恒定律分析、计算有关问题(只限于一维的运动).(二)学法指导本节课同学们可通过实验探究、理论推导,应用解决实际问题的方法来学习动量守恒定律的内容,理解其真正的含意.[学习目标完成过程]一、复习导入[复习]学生采用接力的方式,回忆上节课学习的动量定理.[投影出示]学生可能回答的内容:1.动量定理的研究对象通常是一个物体.2.动量定理的内容是:物体所受合外力的冲量等于物体动量变化.3.表达式I 合=12p p p -=∆4.应用要点:①清楚物体受力.②抓住始末状态.[引入][播放录像片断]①人在船上向前走,船会后退②站在溜冰场上的两运动员.互推后都向后运动.③大炮发射炮弹时,炮身会向后退.[学生探究]上述现象有什么共性?在上述现象中的两物 体间存在相互作用,并且它们的动量都发生了变化.[教师引入]本节课我们就一起来学习在发生上述现象的过程中所遵循的物理规律——动量守恒定律.二、新课教学(一)动量守恒定律的验证[CAI 课件展示实验装置]在气垫导轨上放有两滑块,中间有一压缩的弹簧,用细线拴住两滑块(如图示):当烧断线后两滑块向相反方向滑开.基础知识学生观看演示实验后,回答下列问题:1.同学们观察到什么现象?2.两滑块为什么会向相反方向弹开?3.滑块弹开后各做什么运动?如何判断?4.如何确定两滑块的动量?需从实验中测定哪些物理量?学生观察实验后得出结论:1.从实验中可以看到,线烧断后,两滑块不再保持它们原来的静止状态,而要向相反的方向滑开.2.两滑块滑开的原因是由于在两块间存在有一压缩的弹簧(存在相互作用力),在弹簧的作用下都向相反方向滑开.3.两滑块滑开后都做匀速直线运动,因为从气垫导轨的刻度上可以看到,它们分别在相等时间内通过了相同的位移.4.物体的动量由其质量和运动速度的乘积来确定.在已知质量的前提下,需要通过实验来测量物体运动的速度.当速度测定后,即可计算出滑块的动量.深入探究让学生再观察一次实验,然后经分析、讨论后回答下列问题:1.烧断线后两滑块的总动量有何关系?2.若在滑块上固定不同的砝码,烧断线后它们的总动量有何关系?(实验演示)3.若在滑块2的前面加一固定挡板,烧断线后它们的总动量有何关系?4.综合前面实验,两滑块滑开后动量要相等应满足什么条件?学生观察实验后,经讨论得出结论:1.烧断线后通过对两滑块速度的测定.可知:滑块1和滑块2所具有的动量大小是相等的,其方向是相反的,即动量和为零.2.在滑块上固定上砝码后。
它们在烧断线后所具有的动量仍是大小相等、方向相反.3.若在2的前面加上挡板,烧断线后由于滑块2受到挡板弹力的作用而不能运动,物块1则会被弹开.这时滑块2的动量为零,而滑块1具有一定的动量,它们动量的大小不再相等,总动量也不再为零.4.从前面的实验中可知,要使两物体动量的变化等大、反向,则只能在两物体间存在相互作用,两物体外不能有其他的作用力.教师总结动量守恒定律:1.条件:系统不受外力或所受外力的合力为零.2.结论:这个系统的总动量保持不变(与相互作用前的总动量相同,包括动量的大小和方向),或者两物体动量的变化量等大、反向.3.表达式:①p=p′前后动量相等.②△p=O,总动量不变.③△p1=-△p2,两物体动量变化等大、反向.4.适用范围:既适用于宏观物体,又适用于微观粒子.基础知识应用1.动量守恒定律的研究对象是.2.动量守恒定律成立的条件是.3.动量守恒定律的适用范围是.[参考答案]l.相互作用的系统.2.不受外力或所受合外力为零.3.既适用于宏观物体,又适用于微观粒子.(二)动量守恒定律的推导基础知识请学生阅读课文,回答下列问题:1.课文中两小球动量守恒的条件是什么?2.我们所研究的是哪一过程?3.小球碰撞时,它们间的相互作用有何特点?为什么?作用时间有何特点?4.推导动量守恒定律.学生阅读课文,分析后得出结论:1.课文中两小球在理想状态下水平方向不受外力,竖直方向合力为零.其所受的合外力为零,故在相互作用时动量守恒.2.我们所研究的是两小球发生碰撞,到碰撞结束这一物理过程.3.小球在发生碰撞这一过程中,它们之间的作用力是一对相互作用力.即大小相等、方向相反,并且作用时间相同.4.据牛顿第二定律有:F 1=m 1a 1; F 2=m 2a 2由加速度的定义式知: 22211121;t v v t v v a a -'-'==代入上式后可得;F 1t 1=m 1(v 1′- v 1)F 2t 2=m 2(v 2′- v 2)根据牛顿第三定律知:F 1=-F 2;t l =t 2则m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′ 即:'+'=+2121p p p p深入探究动量守恒定律与前边所学的牛顿运动定律有何关系?学生讨论后总结得出结论:动量守恒定律是在牛顿运动定律的基础上推导得出的,但它在解决打击、碰撞这种问题时要比牛顿运动定律方便、快捷得多.教师总结通过上面的学习,我们对动量守恒定律的来龙去脉有了一个清楚的认识.下面我们就应用动量守恒定律来解决一些实际的问题.(三)守恒定律的应用基础知识请同学们阅读课本的思考与讨论.然后回答下面的问题:1.要求接触面光滑的目的是什么?2.从子弹与木块接触,到弹簧被压缩到最短,从物理的角度来看可以分成哪几个过程?3.各个过程中的研究对象是否一样?其动量是否守恒?为什么?学生分析后得出结论:l.接触面光滑说明物块与地面间无相互作用的摩擦力.而竖直方向物块所受的合力为零.故能保证在子弹与木块作用时动量守恒.2.从物理的角度来看,从子弹与木块接触到弹簧压缩到最短可以分为两个过程: 第一个过程是子弹的入射阶段.这一过程所用时间极短,可理想化为这一阶段不用时间,木块还没来得及运动,弹簧也不会被压缩.而在这一过程结束时,子弹留在了木块中,与木块处于相对静止,具有了共同的速度.第二个过程是子弹随木块一起运动,直至弹簧被压缩到最短.在这一过程中木块和子弹由原来的共同速度逐渐减小为零,把它们的动能转化成了弹簧的弹性势能。
3.在这两个过程中.我们的研究对象是不相同的,第一个过程中以子弹和木块组成的系统为研究对象,它们除了之间的相互作用外,所受的合外力为零,动量守恒;第二个过程中以木块(含子弹)和弹簧作为研究对象,它们除了之间的相互作用外,弹簧还受到墙壁的作用.系统所受的合外力不为零,其动量不守恒.深入探究[投影片出示][投影]如图所示,质量为m 的子弹。
以速度v 水平射入用轻绳悬挂在空中的木块,木块的质量为M .绳长为L ,子弹停留在木块中.求子弹射人木块后的瞬间绳子中的张力的大小.[学生解答,并在投影仪上展示][点拨]1.在子弹射入木块的这一瞬间,系统动量守恒,取向左为正方向.则有0+mv=(M+m)v 12.随后整体以此速度向左摆动做圆周运动,在最低点由牛顿第二定律有 L v m M g m M T 21)()(+=+-联立以上二式即得L m M v m g m M T )(22)(+++=教师总结通过上面的练习我们知道。
对应用动量守恒定律时有两个重点:1.分析清楚是否满足动量守恒定律的条件.2.搞清楚我们所研究的物理过程.三、小结[学生活动设计]结合小结提纲归纳1.主要知识点.2.重点内容.[投影]小结提纲1.动量守恒定律的内容、条件、适用范围等分别是什么?2.动量守恒定律与动量定理的不同之处在哪儿?3.与之相关的已知知识点有哪些?四、作业1.课本 练习三(4).2.预习下一节内容.3.思考题(1)由A 、B 两物体相互作用组成的系统。
它们的总动量始终为0,则( )A .A 、B 两物体各自的动量始终为0B .A 、B 两物体组成的系统受到的外力之和一定为0C .A 、B 物体每个物体所受合外力为0D .A 、B 两物体每个物体的动量始终不变(2)在下列现象中,哪些情况两物体组成的系统动量是不守恒的( )A.在光滑水平面上两球发生斜碰B.车原来静止在光滑水平面上,车上的人从车头走到车尾C.在水平地面上有一门炮,沿与水平方向成45°角发射炮弹D.一斜面放在光滑水平面上,一物块沿着光滑斜面由静止开始下滑(3)质量为m 的氦核,其速度为v 0,与质量为3m 的静止碳核发生正碰,碰后氦核沿原路弹 回,弹回的速率为20v .求碳核获得的速度.(4)一个质量为m 的玩具蛙,蹲在质量为M 的小车细杆上,小车放在光滑的水平面上.若车长为l ,细杆高为,h 且位于小车的中点。