高中物理 人教版选修3-5 第3课 动量守恒定律
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人教版高中物理选修3—5知识点总结第十六章动量守恒定律动16.1实验探究碰撞中的不变量碰撞的特点:1、相互作用时间极短。
2.相互作用力极大,即内力远大于外力。
3、速度都发生变化。
一、实验的基本思路1、一维碰撞:我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。
2、猜想与假设:一个物体的质量与它的速度的乘积是不是不变量?3、碰撞可能有很多情形。
例如两个物体可能碰后分开,也可能粘在一起不再分开。
二、需要考虑的问题①如何保证碰撞是一维的?即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动,碰撞之后还沿同一直线运动。
在固定的轨道上做实验——气垫导轨。
②怎样测量物体的质?用天平测量。
③怎样测量两个物体在磁撞前后的速度?速度的测量:可以充分利用所学的运动学知识,如利用匀速运动、平抛运动,并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
④数据处理:列表。
参考案例一气垫导轨和光电门研究碰撞。
参考案例二利用单摆研究碰撞参考案例三利用打点计时器研究碰撞参考案例四利用平抛运动研究碰撞研究能量损失较小的碰撞时,可以选用参考案例二;研究碰撞后两个物体结合在一起的情况时,可以选用参考案例三。
参考案例四测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。
实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
16.2动量定理一、动量1、定义:把物体的质量m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p,用公式表示为p = mʋ2、单位:在国际单位制中,动量的单位是千克米每秒,符号是kg•m/s3、动量是矢量:方向由速度方向决定,动量的方向与该时刻速度的方向相同。
4、注意:物体的动量,总是指物体在某一时刻的动量,即具有瞬时性,故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度。
5、动量的变∆p①某段运动过程(或时间间隔)末状态的动量p',跟初状态的动量p的矢量差,称为动量的变化(或动量的增量),即p = p' - p。
高中物理选修3-5动量守恒定律碰撞的速度合理性公式如此题:两个小球A 、B 在光滑水平面上相向运动,已知它们的质量分别是m 1= 4kg ,m 2= 2kg ,A 的速度v 1=3m /s (设为正),B 的速度v 2= -3m/s ,则它们发生正碰后,其速度可能分别是A. 均为+1 m /sB. +4 m /s 和-5m /sC. +2m /s 和- 1m /sD. -1m/s 和+5m /s 答案:AD一般解法:设碰撞后两物体速度分别是v A 和v B ,由动量守恒定律可以得到:m 1v 1+m 2v 2=m 1v A +m 2v B ①分别将v A =1m /s ,v B =1m /s ;v A =4m /s ,v B =-5m /s ;v A =2m /s ,v B =-1m /s ;v A =-1m /s ,v B =5m /s 代入①中;可验证4个选项都满足动量守恒定律,再看动能变化情况: 设碰撞前得动能为E k ,碰撞后的动能为E k ′E k = 12m 1v 12+ 12m 2v 22=27J E k ′=12m 1v A 2+ 12m 2v B 2 由于碰撞过程动能不可能增加,所以应有E k ≥E k ‘,据此可排除选项B ;选项C 虽满足E k ≥E k ‘,但A 、B 沿同一直线相向运动,发生碰撞后各自仍保持原来速度的方向(v A >0,v B <0),这显然是不符合实际的,因此选项C 错误;验证选项A 、D 均满足E k >E k ‘.故正确的选项为A (完全非弹性碰撞)和D (弹性碰撞)。
总结归纳后我们可以发现,被撞物体的速度(记为v 2)总在一个范围,假设被撞物体的起始速度为0,碰撞的物体起始速度为v 0,按照动量守恒定律和动能定理,我们可以求解被撞物体的速度(v 2)⎥⎦⎤⎢⎣⎡++∈0211021122,v m m m v m m m v 前者是分配速度,后者是教材例题的结论。
第3节动量守恒定律1.相互作用的两个或多个物体组成的整体叫系统,系统内部物体间的力叫内力。
2.系统以外的物体施加的力,叫外力。
3.如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。
一、系统内力和外力1.系统:相互作用的两个或多个物体组成的整体。
2.内力:系统内部物体间的相互作用力。
3.外力:系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。
二、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.适用条件:系统不受外力或者所受外力矢量和为零。
4.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。
1.自主思考——判一判(1)如果系统的机械能守恒,则动量也一定守恒。
(×)(2)只要系统内存在摩擦力,动量就不可能守恒。
(×)(3)只要系统受到的外力做的功为零,动量就守恒。
(×)(4)只要系统所受到合外力的冲量为零,动量就守恒。
(√)(5)系统加速度为零,动量不一定守恒。
(×)2.合作探究——议一议(1)如果在公路上有三辆汽车发生了追尾事故,将前面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力,还是外力?如果将后面两辆汽车看作一个系统呢?提示:内力是系统内物体之间的作用力,外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。
一个力是内力还是外力关键是看所选择的系统。
如果将前面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统以外的物体对系统内物体的作用力,是外力;如果将后面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车与中间汽车的作用力是系统内物体之间的作用力,是内力。
(2)动量守恒定律和牛顿运动定律的适用范围是否一样?提示:动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广。
《动量和动量定理》是高中物理新课标教材,选修3-5中,第十六章第二节的内容,是第一节《探究碰撞中的不变量》的延续,也为学习第三节《动量守恒定律》奠定了基础,在知识内容上有承前启后的作用。
《动量和动量定理》为解决力学中的打击、碰撞等问题开辟了新的途径,是牛顿力学的进一步拓展,又为后面章节微观粒子的运动学分析做出良好的铺垫。
它侧重于力在时间上的累积效果,为解决力学问题开辟了新途径,尤其是打击和碰撞类的问题。
同时《动量定理》的知识与人们的日常生产、生活有着密切的联系,学生可以利用简单器材设计有趣的实验来亲身体会与其有关的现象,所以能够激发学生的学习兴趣和探究热情,这对培养学生的学习动机也有非常重要的作用。
选修3-5知识汇总一、动量1.动量:p =mv {方向与速度方向相同}2.冲量:I =Ft {方向由F 决定}3.动量定理:I =Δp 或Ft =mv t –mv o {Δp:动量变化Δp =mv t –mv o ,是矢量式}4.动量守恒定律:p 前总=p 后总或p =p ’也可以是/22/112211v m v m v m v m +=+ 5.(1)弹性碰撞: 系统的动量和动能均守恒'2'1221121v m v m v m v m +=+ ① 2'222'1122221121212121v m v m v m v m +=+ ② 1211'22v m m m v +=其中:当2v =0时,为一动一静碰撞,此时 (2)非弹性碰撞:系统的动量守恒,动能有损失'2'1221121v m v m v m v m +=+(3)完全非弹性碰撞:碰后连在一起成一整体 共v m m v m v m )(212211+=+,且动能损失最多6. 人船模型——两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其它外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有mv1 = MV2 (注意:几何关系) 注: (1)正碰又叫对心碰撞,速度方向在它们“中心”的连线上;(2)以上表达式除动能外均为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算;(3)系统动量守恒的条件:合外力为零或系统不受外力,则系统动量守恒(碰撞问题、爆炸问题、反冲问题等); (4)碰撞过程(时间极短,发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守恒;(5)爆炸过程视为动量守恒,这时化学能转化为动能,动能增加; 思考1:利用动量定理和动量守恒定律解题的步骤是什么? 思考2:动量变化Δp 为正值,动量一定增大吗?(不一定) 思考3:两个物体组成的系统动量守恒,其中一个物体的动量增大,另一个物体的动量一定减小吗?动能呢?(不一定)思考4:两个物体碰撞过程遵循的三条规律分别是什么?思考5:一动一静两个小球正碰撞,入射球和被撞球的速度范围怎样计算?思考6:有哪些模型可视为一动一静弹性碰撞?有哪些模型可视为人船模型?人船模型存在哪些特殊规律? 思考7:同样是动量守恒,碰撞,爆炸,反冲三者有何不同?(有弹簧的弹性势能或火药的化学能,或者人体内的化学能转化为动能的情况下,总动能增大) 二、波粒二象性1、1900年普朗克能量子假说,电磁波的发射和吸收是不连续的,而是一份一份的E=hv2、赫兹发现了光电效应,1905年,爱因斯坦量解释了光电效应,提出光子说及光电效应方程3、光电效应① 每种金属都有对应的c ν和W 0,入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应 ② 光电子的最大初动能与入射光的强度无关,光随入射光频率的增大而增大(0W h E Km -=ν)。
物理人教版高中选修3-5物理选修3-5_知识点总结提纲_精华版-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律1、动量:可以从两个侧面对动量进行定义或解释:①物体的质量跟其速度的乘积,叫做物体的动量。
②动量是物体机械运动的一种量度。
动量的表达式P = mv。
单位是skg .动量是矢量,其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的,所以m动量也是相对的。
2、动量守恒定律:当系统不受外力作用或所受合外力为零,则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式,一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题:①动量守恒定律一般是针对物体系的,对单个物体谈动量守恒没有意义。
②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等,系统在一个非常短的时间内,系统内部各物体相互作用力,远比它们所受到外界作用力大,就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。
③计算动量时要涉及速度,这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的,一般取地面为参照物。
④动量是矢量,因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和,而不是代数和。
⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零,但只要在某一方面上的合外力分量为零,那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。
⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。
只要系统不受外力或所受的合外力为零,那么系统内部各物体的相互作用,不论是万有引力、弹力、摩擦力,还是电力、磁力,动量守恒定律都适用。
系统内部各物体相互作用时,不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起,还是分裂成碎块,动量守恒定律也都适用。
3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。
动量与动能的比较:①动量是矢量, 动能是标量。
高中物理选修3-5知识点总结大多数高中生对物理都有点畏惧,但是物理是理科生高考必考的科目,是必须要学好一门课程,那么选修3-5的物理课本有哪些重要的知识点呢?下面是小编为大家整理的关于高中物理选修3-5知识点总结,希望对您有所帮助。
欢迎大家阅读参考学习!高中物理选修3-5知识一、动量守恒定律1、动量守恒定律的条件:系统所受的总冲量为零(不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力),即系统所受外力的矢量和为零。
(碰撞、爆炸、反冲)注意:内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响,但可改变系统内物体的动量。
内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因,而外力的冲量是改变系统总动量的原因。
2、动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/ (规定正方向) △p1=-△p2/3、某一方向动量守恒的条件:系统所受外力矢量和不为零,但在某一方向上的力为零,则系统在这个方向上的动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。
4、碰撞(1)完全非弹性碰撞:获得共同速度,动能损失最多动量守恒, ;(2)弹性碰撞:动量守恒,碰撞前后动能相等;动量守恒,;动能守恒, ;特例1:A、B两物体发生弹性碰撞,设碰前A初速度为v0,B静止,则碰后速度,vB= .特例2:对于一维弹性碰撞,若两个物体质量相等,则碰撞后两个物体互换速度(即碰后A的速度等于碰前B的速度,碰后B的速度等于碰前A的速度)(3)一般碰撞:有完整的压缩阶段,只有部分恢复阶段,动量守恒,动能减小。
5、人船模型--两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时,不受其它外力,对这两个物体组成的系统来说,动量守恒,且任一时刻的总动量均为零,由动量守恒定律,有mv = MV (注意:几何关系)二、量子理论的建立黑体和黑体辐射1、量子理论的建立:1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍,这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。
高中物理选修3-5动量守恒定律知识点总结动量守恒定律是物理课本选修3-5的内容,高中学生需要掌握重点知识点,下面小编给大家带来高中物理动量守恒定律知识点,希望对你有帮助。
高中物理动量守恒定律知识点 1. 动量守恒定律:研究的对象是两个或两个以上物体组成的系统,而满足动量守恒的物理过程常常是物体间相互作用的短暂时间内发生的。
2. 动量守恒定律的条件:(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力合力为零(不管物体间是否相互作用),此时合外力冲量为零,故系统动量守恒。
当系统存在相互作用的内力时,由牛顿第三定律得知,相互作用的内力产生的冲量,大小相等,方向相反,使得系统内相互作用的物体动量改变量大小相等,方向相反,系统总动量保持不变。
即内力只能改变系统内各物体的动量,而不能改变整个系统的总动量。
(2)近似守恒:当外力为有限量,且作用时间极短,外力的冲量近似为零,或者说外力的冲量比内力冲量小得多,可以近似认为动量守恒。
(3)单方向守恒:如果系统所受外力的矢量和不为零,而外力在某方向上分力的和为零,则系统在该方向上动量守恒。
3. 动量守恒定律应用中需注意:(1)矢量性:表达式m1v1+m2v2=中守恒式两边不仅大小相等,且方向相同,等式两边的总动量是系统内所有物体动量的矢量和。
在一维情况下,先规定正方向,再确定各已知量的正负,代入公式求解。
(2)系统性:即动量守恒是某系统内各物体的总动量保持不变。
(3)同时性:等式两边分别对应两个确定状态,每一状态下各物体的动量是同时的。
(4)相对性:表达式中的动量必须相对同一参照物(通常取地球为参照物).4. 碰撞过程是指物体间发生相互作用的时间很短,相互作用过程中的相互作用力很大,所以通常可认为发生碰撞的物体系统动量守恒。
按碰撞前后物体的动量是否在一条直线上,有正碰和斜碰之分,中学物理只研究正碰的情况;碰撞问题按性质分为三类。
(1)弹性碰撞碰撞结束后,形变全部消失,碰撞前后系统的总动量相等,总动能不变。
动量守恒定律教案动量守恒定律教案1一、教材分析在第一节课“探究碰撞中的不变量”的基础上总结出动量守恒定律就变得水到渠成。
因此本堂课先是在前堂课的基础上由老师介绍物理前辈就是在追寻不变量的努力中,逐渐明确了动量的概念,并经过几代物理学家的探索与争论,总结出动量守恒定律。
接下来学习动量守恒的条件,练习应用动量守恒定律解决简单问题。
二、学情分析学生由于知道机械能守恒定律,很自然本节的学习可以与机械能守恒定律的学习进行类比,通过类比建立起知识的增长点。
具体类比定律的内容、适用条件、公式表示、应用目的。
三、教法分析通过总结前节学习的内容来提高学生的分析与综合能力,通过类比教学来提高学生理解能力。
通过练习来提高学生应用理论解决实际问题的能力。
整个教学过程要围绕上述能力的提高来进行。
四、教学目标4.1知识与技能(1)知道动量守恒定律的内容、适用条件。
(2)能应用动量守恒定律解决简单的实际问题。
4.2过程与方法在学习的过程中掌握动量守恒定律,在练习的过程中应用动量守恒定律,并掌握解决问题的方法。
4.3情感态度与价值观体验理论的应用和理论的价值。
五、教学过程设计[复习与总结]前一节通过同学们从实验数据的处理中得出:两个物体各自的质量与自己速度的乘积之和在碰撞过程中保持不变。
今天我还要告诉大家,科学前辈在追寻“不变量”的过程,逐渐意识到物理学中还需要引入一个新的物理量——动量,并定义这个物理量的矢量。
[阅读与学习]学生阅读课本掌握动量的定义。
具体有定义文字表述、公式表示、方向定义、单位。
[例题1]一个质量是0.1kg的钢球,以6 m/s 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(如图二所示),求:(1)碰撞前后钢球的动量各是多少?(2)碰撞前后钢球的动量变化?分析:动量是矢量,虽然碰撞前后钢球速度的大小没有变化,都是6m/s,但速度的方向变化了,所以动量也发生了变化。
人教版高二选修3-5第十六章 第3节 动量守恒定律 课时练习一、多选题1. 如图所示,木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内,入射时间极短,关于子弹和木块组成的系统,下列说法正确的是()A.子弹射入木块的过程中,系统受到的合外力为0B.子弹对木块的摩擦力为内力C.压缩弹簧的过程中,系统所受合外力增大D.压缩弹簧的过程中,系统机械能守恒2. 如图所示,A、B两物体质量之比m A:m B=3:2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑。
当弹簧突然释放后,则)(A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒二、解答题3. 下列四幅图所反映的物理过程中,动量守恒的是( ) A.B.C. D.A .在光滑水平面上,子弹射入木块的过程中,子弹和木块组成的系统B .剪断细线,弹簧恢复原的过程中,M 、N 和弹簧组成的系统C .两球匀速下降,细线断裂后在水下运动的过程中,两球组成的系统(不计水的阻力)D .木块沿光滑斜面由静止滑下的过程中,木块和斜面体组成的系统4. 小车静止在光滑水平面上,站在车上的人练习打靶,靶装在车上的另一端,如图所示.已知车、人、枪和靶的总质量为M (不含子弹),每颗子弹质量为m ,共n 发,打靶时,枪口到靶的距离为d ,若每发子弹打入靶中,就留在靶里,且待前一发打入靶中后,再打下一发.则以下说法正确的是()A .待打完n 发子弹后,小车将以一定速度向右匀速运动B .待打完n 发子弹后,小车应停在射击之前位置的右方C .在每一发子弹的射击过程中,小车所发生的位移相同,大小均为D .在每一发子弹的射击过程中,小车所发生的位移不相同,应越来越大5. 如图所示,一人站在静止于冰面的小车上,人与车的总质量,当遇到一个质量、速度、水平向右滑行的木箱后,人立即以相对于冰面的速度水平向左将木箱推出(不计冰面阻力,人和车相对静止).求小车获得的速度.6. 如图所示,传送带以m/s 的水平速度把质量的行李包运送到原来静止图在光滑地面上、质量的小车上,若行李包与小车上表面间的动摩擦因数,设小车足够长,则行李包从滑上小车至在小车上滑到最远处所经历的时间是多少?(重力加速度g 取)7. 如图所示,带有半径为R 的光滑圆弧的小车的质量为M ,置于光滑水平面上,一质量为m 的小球从圆弧的最顶端由静止释放,则球离开小车时,球和车的速C 度分别为多大?(重力加速度为g )8. 如图所示,水平光滑地面上依次放置着10块质量的完全相同的长直木板.一质量大小可忽略的小铜块以初速度从长木板左侧滑上木板,当铜块滑离第一块木板时,速度大小为.铜块最终停在第二块木板上.(取,结果保留两位有效数字)求:(1)第一块木板的最终速度;(2)铜块的最终速度9.结冰的湖面上有甲、乙两个小孩分别乘冰车在一条直线上相向滑行,速度大小均为,甲与车、乙与车的质量和均为,为了使两车不会相碰,甲将冰面上一质量为5kg 的静止冰块以(相对于冰面)的速率传给乙,乙接到冰块后又立即以同样的速率将冰块传给甲,如此反复,在甲、乙之间至少传递几次,才能保证两车不相碰(设开始时两车间距足够远)?10.如图所示,在光滑水平面上,有一质量为的薄板和质量为的物块以的初速度朝相反方向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长,取,试问M=4m ,g 取10m/s 2,若小球刚好没跃出圆弧的上端,求:.光滑水平面上有一质量为M 的滑块,滑块的左侧是一光滑的圆弧,圆弧半径为R=1m .一质量为m 的小球以速度v 0向右运动冲上滑块.已知11(3)若物块和薄板间的动摩擦因数,则要使物块不至于从薄板左端滑出,薄板至少多长?(2)当物块对地向左运动最远时,薄板速度为多大?(1)当薄板的速度为时,物块的运动情况如何?(1)小球的初速度v0是多少?(2)滑块获得的最大速度是多少?12.如图所示,在光滑水平轨道上有一小车质量为,它下面用长为L 的细绳系质量为的沙袋,今有一水平射来的质量为m的子弹,它射入沙袋后并不穿出,而与沙袋一起运动,最大摆角为.不计细绳质量,试求子弹射入沙袋时的速度多大?13. 质量为M 的小车,以速度在光滑水平地面上前进,车上站着一个质量为m 的人问:当人以对车的速度向后水平跳出后,车的速度为多大?14. 质量为1kg的物体从高处自由下落,下落5m 时正落在以的速度沿水平方向匀速前进的小车上,车上装有沙子,车与沙子的总质量为4k g,地面光滑,则稳定后车的速度为多少?(g 取)15. 如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A 的左端,三者质量分别为2kg 、1kg 、2kg.开始时C静止,A、B一起以v0=5m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间,A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞,求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小.16. 如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h="0.3" m(h小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为m1="30" kg,冰块的质量为m2="10" kg,小孩与滑板始终无相对运动.取重力加速度的大小g="10" m/s2.(ii)通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩?(i)求斜面体的质量;17. 如图所示,光滑冰面上静止放置一表面光滑并用销钉将其固定在冰面上的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其前面的冰块均静止于冰面上.某时刻小孩将冰块以相对冰面的速度向斜面体推出,冰块平滑地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为h(h小于斜面体的高度).已知小孩与滑板的总质量为,冰块的质量为,斜面体质量,小孩与滑板始终无相对运动取重力加速度的大小.(1)求冰块滑上斜面体的最大高度;(2)若冰块滑至最大高度时迅速将销钉拔掉,通过计算判断,冰块与斜面体分离后,冰块能否追上小孩?18. 如图所示,在光滑桌面上放着长木板,其长度为m,在长木板的左上端放一可视为质点的小金属块,它的质量和木板的质量相等,最初它们是静止的.现让小金属块以m/s的初速度向右滑动,当滑动到长木板的右端时,滑块的速度为m/s,取m/s2,求:(1)滑块与长木板间的动摩擦因数;(2)小金属块滑到长木板右端经历的时间t。
第3课动量守恒定律备课堂教学目标:(一)知识与技能1、理解系统、内力、外力的概念。
2、能运用牛顿第二定律、牛顿第三定律和加速度的定义式分析碰撞现象,导出动量守恒的表达式。
3、理解动量守恒定律的内容、表达式及动量守恒的条件。
(二)过程与方法运用动量守恒定律解决实际问题。
(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;重点:动量守恒定律的条件、实际运用难点:1、动量守恒定律的推导2、动量守恒定律的适用条件教学方法:教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学用具:多媒体讲法速递(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。
板书:第3节动量守恒定律(二)进行新课:问题1:什么是系统?什么是内力?什么是外力?例:如图示,光滑水平面,研究1、2小球发生碰撞,12问:(1)研究的对象?(2)小球受力?哪些是内力?哪些是外力?问题2:假如你置身于一望无际的冰面上,冰面绝对光滑,你能想出脱身的办法吗?学生思考说出自己的方法,并试着说出原理。
提示:当两个物体相互作用时,总动量会有什么变化?第一节实验探究得:碰撞前后系统总动量不变。
问题3:请同学们根据之前的学习,设计一个物理情景,从理论的角度来证明前面实验所得的结论是否正确?小组讨论、交流,设置出合理的物理情景。
参考案例: 提示:我们可以运用之前学习的哪些知识? 牛顿第二定律、牛顿第三定律、动量定理。
学生先自己推导,然后小组交流,在上台展示。
展示案例1:假设1的质量为m 1,2的质量为m 2 ,1、2碰撞的恒力作用时间为t对1:F’t=m 1v’1-m 1v 1对2:Ft=m 2v’2-m 2v 2由牛顿第三定律得:F=-F ’ Ft=-F’t整理得:m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1’+m 2v 2’展示案例2:对1:a 1=F’/m 1 =(v’1-v 1)/t 对2:a 2=F/m 2=(v’2-v 2)/t由牛顿第三定律得: F ’= -F整理得:m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1’+m 2v 2’问题4:我们整理所得的这个等式的物理意义是什么呢?这个等式的成立有条件吗?板书: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0,这个系统的总动量保持不变。
2、表达式:p 1/+p 2/=p 1+p 2即m 1υ1+ m 2υ2= m 1υ1′+ m 2υ2′V 2V’1 V’2 F F’ V 1 211 2 21或Δp1=-Δp2或Δp总=03、适用条件:(1)系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。
(2)系统所受内力远远大于外力矢量和时,可以忽略外力。
问题5:运用动量守恒定律的步骤有哪些?需要注意哪些问题?总结:板书:运用动量守恒定律的步骤:(1)明确研究对象----系统(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(3)分析运动过程的初末状态找出系统的初动量和末动量(4)选择正方向,列出动量守恒定律等式(5)求解并分析物理意义板书: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;条件的延伸:a.当F内>>F外时,系统动量可视为守恒;(如爆炸问题。
)b.若系统受到的合外力不为零,但在某个方向上的合外力为零,则这个方向上的动量守恒。
例1:如图所示,斜面体A的质量为M,把它置于光滑的水平面上,一质量为m的滑块B从斜面体A的顶部由静止滑下,与斜面体分离后以速度v在光滑的水平面上运动,在这一现象中,物块B沿斜面体A下滑时,物块受到重力作用,是A、B系统以外的物体的作用,是外力;物体A也受到重力和水平面的支持力作用,这两个力也是外力,由于系统处于失重状态,故系统的合外力不为零。
但系统在水平方向没有受到外力作用,因而在水平方向可应用动量守恒,当滑块在水平地面上向左运动时,斜面体将会向右运动,而且它们运动时的动量大小相等、方向相反,其总动量还是零。
例2:在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧,如图所示。
用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。
将两小车及弹簧看做一个系统,下列说法中正确的是( )A.两手同时放开后,系统总动量始终为零B.先放开左手,再放开右手后,动量不守恒C.先放开左手,再放开右手后,总动量向左D.无论何时放手,两手放开后,在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零[解析]在两手同时放开后,水平方向无外力作用,只有弹簧的弹力(内力),故动量守恒,即系统的总动量始终为零,A对;先放开左手,再放开右手后,是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间,系统所受合外力也为零,即动量是守恒的,B错;先放开左手,系统就在右手作用下,产生向左的冲量,故有向左的动量,再放开右手后,系统的动量仍守恒,即此后的总动量向左,C对;其实,无论何时放开手,只要是两手都放开就满足动量守恒的条件,即系统的总动量保持不变。
若同时放开,那么放手后系统的总动量就等于放手前的总动量,即为零;若两手先后放开,那么两手都放开后的总动量就与放开最后一只手后系统所具有的总动量相等,既不为零,D对。
[答案] ACD[点评]动量守恒定律都有一定的使用范围,在应用这一定律时,必修明确它的使用条件。
例3:(多选)如图所示,一质量M=3.0 kg的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一个质量m=1.0 kg的小木块A,同时给A和B以大小均为4.0 m/s,方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,A始终没有滑离B板,在小木块A做加速运动的时间内,木板速度大小可能是()A.2.1 m/s B.2.4 m/sC.2.8 m/s D.3.0 m/s答案AB解析以A、B组成的系统为研究对象,系统动量守恒,取水平向右为正方向,从A开始运动到A的速度为零过程中,由动量守恒定律得(M-m)v=M v B1,代入数据解得v B1≈2.67 m/s.当从开始到A、B速度相同的过程中,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得(M-m)v=(M+m)v B2,代入数据解得v B2=2 m/s,则在木块A做加速运动的时间内,B的速度范围为2 m/s<v B<2.67 m/s,故选项A、B正确.(三)巩固练习:1、关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是( )A .只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒B .只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒C .只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒D .系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒答案 C2、两磁铁各放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动。
已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg ,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg 。
两磁铁的N 极相对,推动一下,使两车相向运动。
某时刻甲的速率为2 m /s ,乙的速率为3 m/s ,方向与甲相反。
两车运动过程中始终未相碰。
则:(1)两车最近时,乙的速度为多大?(2)甲车开始反向运动时,乙的速度为多大?解析:(1)两车相距最近时,两车的速度相同,设该速度为v ,取乙车的速度方向为正方向。
由动量守恒定律得m 乙v 乙-m 甲v 甲=(m 甲+m 乙)v ,所以两车最近时,乙车的速度为v =m 乙v 乙-m 甲v 甲m 甲+m 乙=1.0×3-0.5×20.5+1.0m/s =43m /s ≈1.33 m/s 。
(2)甲车开始反向时,其速度为0,设此时乙车的速度为v 乙′,由动量守恒定律得m 乙v 乙-m 甲v 甲=m 乙v 乙′,得v 乙′=m 乙v 乙-m 甲v 甲m 乙=1.0×3-0.5×21.0 m /s =2 m/s 。
答案:(1)1.33 m /s (2)2 m/s(四)课堂小结作业设计1、复习本节内容.2、完成课本问题与练习:第1~5题3、如图所示,质量为m=245 g的物块(可视为质点)放在质量为M=0.5 kg的木板左端,足够长的木板静止在光滑水平面上,物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.4.质量为m0=5 g的子弹以速度v0=300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短),g取10 m/s2.子弹射入后,求:(1)子弹和物块一起向右滑行的最大速度v1的大小;(2)木板向右滑行的最大速度v2的大小;(3)物块在木板上滑行的时间t.答案(1)6 m/s(2)2 m/s(3)1 s解析(1)子弹进入物块后和物块一起向右滑行的初速度即最大速度,由动量守恒定律可得m0v0=(m0+m)v1解得v1=6 m/s(2)当子弹、物块、木板三者共速时,木板的速度最大,由动量守恒定律可得(m0+m)v1=(m0+m+M)v2解得v2=2 m/s(3)对物块和子弹组成的整体应用动量定理得-μ(m0+m)gt=(m0+m)v2-(m0+m)v1解得t=1 s.备课素材动量守恒定律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(1)p=p′,系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p′.(2)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.(3)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的变化量等大反向.(4)Δp=0,系统总动量的增量为零.3.适用条件(1)理想守恒:不受外力或所受外力的合力为零.(2)近似守恒:系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力.(3)某一方向守恒:如果系统在某一方向上所受外力的合力为零,则系统在这一方向上动量守恒.动量守恒定律的理解及应用1.动量守恒定律的五个特性2.动量守恒定律的三种表达式及对应意义(1)p=p′,即系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′。
(2)Δp=p′-p=0,即系统总动量的增量为0。
(3)Δp1=-Δp2,即两个物体组成的系统中,一部分动量的增量与另一部分动量的增量大小相等、方向相反。
3.应用动量守恒定律的解题步骤(1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)。
(2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)。
(3)规定正方向,确定初、末状态动量。
(4)由动量守恒定律列出方程。
(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。
“子弹打木块”模型(1)“木块”放置在光滑的水平面上①运动性质:“子弹”对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动;“木块”在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动.②处理方法:通常由于“子弹”和“木块”的相互作用时间极短,内力远大于外力,可认为在这一过程中动量守恒.把“子弹”和“木块”看成一个系统:a.系统水平方向动量守恒;b.系统的机械能不守恒;c.对“木块”和“子弹”分别应用动能定理.(2)“木块”固定在水平面上①运动性质:“子弹”对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动;“木块”静止不动.②处理方法:对“子弹”应用动能定理或牛顿第二定律.1.木块放在光滑水平面上,子弹水平打进木块,系统所受的合外力为零,因此动量守恒.2.两者发生的相对位移为子弹射入的深度x相.3.根据能量守恒定律,系统损失的动能等于系统增加的内能.4.系统产生的内能Q=F f·x相,即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积.5.当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统的动量仍守恒,系统损失的动能为ΔE k=F f·L(L为木块的长度).。