动量守恒定律应用 导学案
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《动量守恒定律》导学案一、学习目标1、理解动量守恒定律的内容和适用条件。
2、能运用动量守恒定律解决简单的实际问题。
3、体会动量守恒定律在物理学中的重要性和广泛应用。
二、知识回顾1、动量的定义:物体的质量与速度的乘积,即\(p = mv\)。
2、冲量的定义:力与作用时间的乘积,即\(I = Ft\)。
3、动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体动量的增量,即\(I =\Delta p\)。
三、新课导入在日常生活中,我们经常会观察到一些物体相互碰撞的现象。
比如,台球桌上的球相互碰撞、两车相撞等。
那么,在这些碰撞过程中,物体的动量会发生怎样的变化呢?这就引出了我们今天要学习的重要定律——动量守恒定律。
四、动量守恒定律的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。
数学表达式:\(m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'\)(其中\(m_1\)、\(m_2\)分别为两个物体的质量,\(v_1\)、\(v_2\)为它们碰撞前的速度,\(v_1'\)、\(v_2'\)为碰撞后的速度)五、动量守恒定律的适用条件1、系统不受外力或所受外力的合力为零。
2、系统内力远大于外力,如碰撞、爆炸等瞬间过程。
3、系统在某一方向上所受合力为零,则该方向上动量守恒。
六、对动量守恒定律的理解1、动量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的守恒定律之一。
2、它是一个矢量式,在应用时要注意规定正方向,将速度矢量进行代数运算。
3、动量守恒指的是系统在相互作用前后的总动量相等,但系统内各个物体的动量可能发生变化。
七、动量守恒定律的应用例 1:在光滑水平面上,有两个质量分别为\(m_1\)和\(m_2\)的小球,它们的速度分别为\(v_1\)和\(v_2\),且\(v_1 >v_2\),两球相向运动并发生正碰,碰后两球的速度分别为\(v_1'\)和\(v_2'\)。
动量守恒定律导学案鄂州市鄂州高中裴金翠一、学生课前自学完成以下题目:1.动量守恒定律内容:如果一个系统或__________时,这个系统的总动量就保持不变,这就是动量守恒定律.2.表达式(1)__________________(系统相互作用前总动量p 等于相互作用后的总动量p′)(2)( 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)_____________________(相互作用的两个物体动量的增量等大反向)(4)__________________(系统总动量的增量为零)3.动量守恒定律的特点:系统性 : 选择的对象是两个或两个以上的物体组成的系统,不是其中一个物体。
矢量性 : 动量守恒方程为矢量方程,一定要先规定正方向。
同时性:动量是一个瞬时量,动量守恒指的是系统在任一瞬间的动量都相等。
相对性:各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。
4.动量守恒的条件(1)不受 ________或外力的合力 ________.不是系统内每个物体所受的合外力为零.(2)近似守恒条件:系统内各物体间相互作用的内力 ___________它所受到的外力.如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力小得多,外力可以忽略不计(3)系统所受外力的合力虽不为零,但在 _____________ 所受外力的合力为零,则在这一方向上动量守恒.课前自测(动量是否守恒的判断)第一类:不受外力或者合外力为零1、位于光滑水平面的小车上放置一螺旋线管,一条形磁铁沿着螺线管的轴线水平地穿过,如图所示。
在此过程中()A.磁铁做匀速运动B.磁铁和螺线管系统的动量和动能都守恒C.磁铁和螺线管系统的动量守恒,动能不守恒D.磁铁和螺线管系统的动量和动能都不守恒第二类:内力远大于外力2、有一静止在粗糙的水平地面上的木块M,被以速度υ0水平飞来的子弹 m击中,击中后子弹嵌入木块中。
(1)子弹击中木块的瞬间,子弹与木块组成的系统动量是否守恒?(2)子弹击中木块后的一段时间,子弹与木块组成的系统动量是否守恒3、一炮弹质量为m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为υ,炮弹在最高点爆炸成两块,其中一块恰好做自由落体运动,质量为m/4。
s 2 L s 1 v 0【学习目标】1. 能区分弹性碰撞和非弹性碰撞,会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题2. 从生活中问题建立模型,会解决子弹打木块类、弹簧类、滑板类等问题【模型探究】模型一、子弹打木块类模型例1、设质量为m 的子弹以初速度v 0射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块并留在其中,设木块对子弹的阻力恒为f 。
问题:①子弹、木块相对静止时的速度v 。
②子弹在木块内运动的时间。
③子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度。
④系统损失的机械能、系统增加的内能。
⑤要使子弹不穿出木块,木块至少多长?练习1、(多选)如图所示,质量为3m ,长度为L 的木块置于光滑的水平面上,质量为m 的子弹以初速度v 0水平向右射入木块,穿出木块时速度为25v 0,设木块对子弹的阻力始终保持不变,则下列说法正确的有( )A .子弹穿透木块后,木块速度为 15v 0B .子弹和木块增加的内能为925mv 02C .若将木块固定,子弹仍以相同速度水平射向木块,子弹穿出时速度为25v 0D .若将木块固定,子弹仍以相同速度水平射向木块,系统产生的内能为925mv 02 规律技巧总结:1.子弹打木块的过程很短暂,认为该过程内力 外力,则系统动量 ,系统机械能不守恒,机械能向 转化3.若子弹不穿出木块,二者最后有共同 ,机械能损失最模型二、滑块—木板类模型例2、如图所示,一质量为M ,长为L 的长方形木板B 放在光滑水平地面上,在其右端放上质量为m 的小木块A ,m<M ,现给A 、B 以大小相等,方向相反的初速度v 0,使A 开始向左运动,B 开始向右运动,最后A 刚好没有滑离木板B.试求:(1)A 、B 间的动摩擦因数;(2)A 、B 相对滑动过程中,A 向左运动的最大距离。
练习2、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(B 、C 可视为质点),三者质量分别为m A =2 kg 、m B =1 kg 、m C =2 kg ,A 与B 之间的动摩擦因数μ=0.5;开始时C 静止,A 、B 一起以v 0=5 m/s 的速度匀速向右运动,A 与C 发生碰撞(时间极短)并粘在一起,经过一段时间,B 刚好滑至A 的右端而没掉下来.求长木板A 的长度.(g =10 m/s 2)规律技巧总结:1.把滑块、木板看做整体, 为内力,系统动量,机械能转化为 ,系统机械能 ,|ΔE k |=3.若滑块不滑离木板,二者最终具有 速度,机械能损失最模型三:“滑块—弹簧”碰撞模型例3、如图所示,位于光滑的水平桌面上的小滑块P和Q均可视为质点,质量均为m,Q与水平轻质弹簧相连并处于静止状态,P以初速度v向Q运动并与弹簧发生作用.求:(1)整个过程中弹簧的最大弹性势能.提示:弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大,此时两小滑块的速度相等,相当于发生完全非弹性碰撞.两小滑块动能损失最多,转化为弹簧的弹性势能.(2)弹簧恢复原长时,P、Q的速度分别是多大?提示:弹簧恢复原长时,弹性势能减小为零,对P、Q两小滑块的系统来说,在从P接触弹簧到与弹簧分离过程中,系统总动能在初、末状态相等,相当于发生了弹性碰撞.练习3、(多选)在一个足够大的光滑平面内,有两质量相同的木块A、B,中间用一轻质弹簧相连.如图所示。
动量守恒定律(1)【学习目标】1.能区分内力与外力。
2.应用牛顿定律推导出适用于两球碰撞模型的动量守恒定律,能够理解动量守恒定律的物理过程。
3.理解动量守恒定律(内容、守恒条件),会分析计算同一直线上两个物体的动量守恒问题。
【学习重点】1.动量守恒定律内容及表达式。
2.运用动量守恒定律解题的一般步骤。
【学习难点】1.动量守恒的条件。
2.动量守恒定律的应用。
【学习过程】【学习任务一】一、相互作用的两个物体的动量改变1.建立碰撞模型如图,在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B,质量分别是m1和m2,沿同一直线向同一方向运动,速度分别是v1和v2,v2>v1。
当B追上A时发生碰撞。
碰撞后A、B的速度分别是v1′和v2′。
碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1,B所受A对它的作用力是F2。
碰撞时,两物体之间力的作用时间很短,用Δt表示。
2.推导:根据动量定理,物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量,即F1Δt=物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量,即F2Δt=根据牛顿第三定律知F1=,两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2总是大小相等、方向相反,故有m 1v1′-m1v1=-(m2v2′-m2v2) m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2结论:两物体碰撞后的动量等于碰撞前的动量。
二、动量守恒定律1.系统、内力和外力(1)系统:由相互作用的物体构成的整体。
(2)内力:中物体间的作用力。
(3)外力:系统以外的物体施加给物体的力。
2.动量守恒定律(1)内容:如果一个系统不受,或者所受外力的矢量和为,这个系统的总动量。
(2)表达式:对两个物体组成的系统,常写成:p1+p2=或m1v1+m2v2=。
(3)适用条件:系统或者所受外力的矢量和。
3.普适性:动量守恒定律的适用范围非常广泛。
近代物理的研究对象已经扩展到我们直接经验所不熟悉的高速(接近光速)、 (小到分子、原子的尺度)领域,这些领域,牛顿定律不再适用,而动量守恒定律仍然正确。
3动量守恒定律导学案一、系统、内力与外力1.系统:相互作用的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:系统物体对系统内物体的作用力.二、动量守恒定律1.内容:如果一个系统,或者,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.三、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.典型例题:例1木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上.在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图16-3-4所示.当撤去外力后,下列说法正确的是()A.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量守恒B.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量不守恒C.a离开墙壁后,a和b组成的系统动量守恒D.a离开墙壁后,a和b组成的系统动量不守恒例2将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s,乙车速度大小为2 m/s,方向相反并在同一直线上,如图所示.(1)当乙车速度为零时,甲车的速度多大?方向如何?(2)由于磁性极强,故两车不会相碰,那么两车的距离最小时,乙车的速度是多大?方向如何?例3一辆列车总质量为M,在平直的轨道上以速度v匀速行驶,突然,一节质量为m的车厢脱钩,假设列车所受的阻力与质量成正比,牵引力不变,当后一节车厢刚好静止时,前面列车的速度为多大?针对训练1下列情形中,满足动量守恒条件的是()A.用铁锤打击放在铁砧上的铁块,打击过程中,铁锤和铁块的总动量B.子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中,子弹和木块的总动量C.子弹水平穿过墙壁的过程中,子弹和墙壁的总动量D.棒击垒球的过程中,棒和垒球的总动量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组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成系统的动量守恒3.关于系统动量守恒的条件,下列说法中正确的是()A.只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒C.只要系统所受的合外力为零,系统的动量就守恒D.系统中所有物体的加速度都为零时,系统的总动量不一定守恒4.如图所示,物体A的质量是B的2倍,中间有一压缩弹簧,放在光滑水平面上,由静止同时放开两物体后一小段时间内()A.A的速度是B的一半B.A的动量大于B的动量C.A受的力大于B受的力D.总动量为零5.如图所示,小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法中正确的是()A.男孩和木箱组成的系统动量守恒B.小车与木箱组成的系统动量守恒C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同。
课题§1.3 动量守恒定律姓名班级:组号学习目标1.知道系统、内力和外力的概念.2.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.评价:重难点动量守恒的条件的理解及实际问题动量是否守恒的判断学法指导自主阅读、讨论总结,巩固提高预习案一、系统、内力和外力1.系统:相互作用的两个或几个物体组成一个系统.2.内力:系统______物体间的相互作用力.3.外力:系统____ 物体对系统______物体的作用力.二、动量守恒定律1.内容:如果一个系统______ ____,或者______________为零,这个系统的总动量保持不变.2.表达式(1) (系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′).(2) (系统总动量增量为零).(3) (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).三、动量守恒定律的普适性用牛顿运动定律解决问题要涉及______过程中的力。
动量守恒定律只涉及过程的_______,与过程中____ 的细节无关。
这样,问题往往能大大简化。
牛顿运动定律只适用于_______、______ 运动问题,而动量守恒定律即适用于低速运动,也适用于 ______运动,即适用于宏观问题,也适用于__________。
【预习自测】1、两物体组成的系统总动量守恒,这个系统中()A.一个物体增加的速度等于另一个物体减少的速度B.两个物体的动量变化总是大小相等,方向相反C. 系统的总动量始终为零 D.系统总动量的变化为零训练案1.一质量为0.5 kg的小球以2.0 m/s的速度和原来静止在光滑水平面上的质量为1.0 kg的另一小球发生正碰,碰后以0.2 m/s的速度被反弹,碰后两球的总动量是________kg·m/s,原来静止的小球获得的速度大小是________m/s2. 质量为1kg的滑块静止在光滑的水平面上,小球质量为0.05kg,以1000m/s 的速度碰到滑块后,又以800m/s的速度被弹回,求滑块获得速度为多大?3. 关于动量守恒定律,下列说法错误..的是( ) A .系统满足动量守恒条件时,不仅作用前后总动量不变,就是作用过程中任何时刻总动量也不变B .动量守恒定律与牛顿运动定律一样仅适用于宏观、低速的物体C .动量守恒定律仅适用于正碰而不适用于斜碰的物体系统D .大到天体,小到微观粒子,无论相互作用的是什么力,动量守恒定律都适用4.如右图所示,在光滑水平面上质量分别为m A =2kg 、m B =4kg ,速率分别为v A =5m/s 、v B =2m/s 的A 、B 两小球沿同一直线相向运动,则 ( )A .它们碰撞前的总动量是18kg ·m/s ,方向水平向右B .它们碰撞后的总动量是18kg ·m/s ,方向水平向左C .它们碰撞前的总动量是2kg ·m/s ,方向水平向右D .它们碰撞后的总动量是2kg ·m/s ,方向水平向左5. 在光滑水平面上A 、B 两小车中间有一弹簧,如图所示。
高二年级物理第一章动量守恒定律自学探究学案学习内容:1.3 动量守恒定律学习目标-核心素养物理观念∶①能区分内力与外力,知道系统的概念.②理解动量守定律、成立的条件及应用科学思维∶通过动量守恒定律的推导,培养学生思考分析能力。
科学探究:引导学生探究动量守恒定律的普适性科学态度与责任∶能用动量守恒定律解决实际问题自主学习(认真阅读课本,独立思考,相信你一定行﹗)一.问题:第一节中我们通过分析,一辆运动小车碰撞一辆静止的小车,得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。
对于一般碰撞也是这样的吗?怎样证明这一结论呢,这是一个普遍的规律吗?二.理论探究相互作用的两个物体的动量改变1.碰撞模型一:在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B,质量分别是m1和m2,沿同一直线向同一方向运动,速度分别是v1和v2,v2>v1,,如图所示。
当B追上A时发生碰撞,碰撞后A、B的速度分别是v1′和v2′。
设碰撞过程中A所受B 对它的作用力是F1,B所受A对它的作用力是F2。
碰撞时,两物体之间力的作用时间很短,用Δt表示a.推导对m1,根据动量定理有:F1Δt=_______________对m2,根据动量定理有:F2Δt _________________根据牛顿第三定律,F1与F2大小__________ ,方向__________ ,故有F1-F2所以有:______________________则:m1v1′+m2v2′=_____________b.结论:两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的,并且该关系式中的任意两时刻的状态都2.碰撞模型二:在光滑水平桌面上沿同一直线向同一方向运动的两个物体A、B,质量分别是m1和m2,A受作用力F A,B受作用力F B,速度分别是v1和v2,v2>v1,,如图所示。
当B追上A时发生碰撞,碰撞后A、B的速度分别是v1′和v2′。
设碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1,B所受A对它的作用力是F2。
《动量守恒定律》导学案姓名:__________【学习目标】1.知道系统、内力和外力的概念,能正确区分内力和外力。
2.理解动量守恒定律的确切含义和表达式,知道动量守恒定律的使用条件和使用范围。
3.能应用动量守恒定律解决简单的问题。
知识点一、系统的...内力和外力 1.系统 内力和外力在物理学中,把几个有相互作用的物体合称为 ,系统内物体间的作用力叫做 ,系统以外的物体对系统的作用力叫做 。
知识点二、动量守恒定律2.动量守恒定律(1)定律的推导过程(2)内容: 。
(3)表达式:p =p ′对两个物体组成的系统,可写作m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′或Δp 1=-Δp 2。
(4)动量守恒的条件1.理想条件:__________________________如太空中两星球的碰撞,微观粒子间的碰撞;2.实际条件:___________________________如光滑水平面上两物体的碰撞;3.近似条件:系统所受的___________比相互作用的_______________小的多,_____________的作用可以忽略。
如手榴弹在空中爆炸的瞬间,粗糙面上两球碰撞的瞬间;4.推广条件(某一方向上守恒):系统所受的外力虽不为零,但______________上系统不受外力或所受外力为零,则___________________系统动量守恒。
如小球m 从静止在光滑水平面上的斜面体M 上静止释放:0vF【例1】.如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的。
子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的过程中()A.动量守恒,机械能守恒B.动量不守恒,机械能不守恒C.动量守恒,机械能不守恒D.动量不守恒,机械能守恒【例2】如图所示,光滑的水平面上静止的两小车用细线相连,中间有一个压缩了的弹簧,细线烧断后下列说法正确的是:()A.两小车的动量分别都增大了B.两小车的总动能增大了C.两小车的总动量增大了D.两小车的总动量保持不变【例3】在列车编组站里,一辆m1=1.8⨯104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动,碰上一辆m2=2.2⨯104kg的静止的货车,它们碰撞后结合在一起继续运动。
动量守恒定律导学案学习目标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(或牛顿第二定律)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和适用范围。
新课(一)系统 、内力与外力1、系统2、内力3、外力(二)动量守恒定律的推导 在光滑水平面上做匀速运动的两个小球,质量分别是m 1和m 2,沿着同一直线向相同的方向运动,速度分别是v 1和v 2,且v 1>v 2,经过一段时间后,m 2追上了m 1,两球发生碰撞。
思考:①两个小球在碰撞过程中各受到什么力的作用②对两球组成的系统而言这些力哪些是外力,哪些是内力③两个小球在碰撞过程中所受到的作用力F 1和F 2有什么关系④写出碰撞过程中在非常短的一段时间△t 内,小球各自所受m 2 m 2 m 1 m 1 v 1 v 2 v ‘ v ’ 碰前 碰后到的合外力的冲量和每个小球动量变化量的关系式。
(令时间△t 内两小球的初速度为v1和v2,末速度分别为v1’和v2’)⑤请找出碰撞前后系统总动量的关系。
2、总结动量守恒定律的条件和内容内容:表达式:条件:(三)动量守恒定律的应用判断下列过程中动量是否守恒:情景一1、若地面光滑,则烧断细线后,系统动量是否守恒2、若地面不光滑,它们与地面间的动摩擦因数相同,质量不同,则烧断细线后,系统动量是否守恒3、地面光滑,弹簧压缩,用手按住两个小车,先放左手,再放右手,放手过程中系统动量是否守恒情景二(合外力不为零):一枚在空中飞行的火箭,质量为m ,在某点的速度为v,方向水平,燃料即将耗尽,如图所示。
火箭在该点突然炸裂成两块,其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去,速度v1。
求炸裂后另一块的速度v2。
情景三:(四)动量守恒定律的提出17世纪以来,关于两种运动量度的争论持续近了200多年,许多著名学者、科学家都参加到争论中,其中以法国哲学家兼数学、物理学家笛卡儿为代表。
首先,1644年笛卡儿在《哲学原理》中提出“动量守恒”的观点,即质量和速率的乘积总量永远保持不变。
初中化学动量守恒定律导学案导学目标了解动量的概念和单位。
掌握动量守恒定律的表达方式及其应用。
学会运用动量守恒定律解决简单的问题。
知识概述动量是物体运动状态的量度,它与物体的质量和速度相关。
动量守恒定律指出,在没有外力作用下,物体或系统的总动量保持不变。
导学内容根据动量守恒定律,对于一个孤立系统,如果没有外力作用,则系统内各物体的总动量在碰撞前后保持不变。
即动量的总和在碰撞前后保持恒定。
根据动量守恒定律,我们可以使用以下公式来解决问题:m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1' + m_2v_2'$$其中,$m_1$和$m_2$分别是物体1和物体2的质量,$v_1$和$v_2$是物体1和物体2的初速度,$v_1'$和$v_2'$是物体1和物体2的末速度。
导学练习现在让我们来做一些导学练习,以深化对动量守恒定律的理解:1.一个质量为2 kg的物体以速度10 m/s向右移动,与一个质量为3 ___的静止物体发生碰撞。
求碰撞后两个物体的速度。
解:根据动量守恒定律,我们可以得到以下方程:2 \times 10 +3 \times 0 = 2 \times v_1 + 3 \times v_2$$可以求解得到$v_1 = -15$ m/s 和 $v_2 = 20$ m/s。
2.两个质量相同的小球以相同的速度相向而行,它们发生完全弹性碰撞后,求碰撞后两个小球的速度。
解:由于两个小球的质量相同且初速度相同,根据动量守恒定律,碰撞后两个小球的速度也相同。
假设碰撞后的速度为 $v$,则根据动量守恒定律可以得到以下方程:m \times v + m \times (-v) = 0$$解得 $v = 0$。
总结通过本次导学,我们了解了动量的概念、单位及其守恒定律。
动量守恒定律告诉我们,在没有外力作用下,系统的总动量保持不变。
通过运用动量守恒定律,我们可以解决碰撞问题。
在学习过程中,我们要注意正确运用公式,并注意质量和速度的单位一致性。
高二物理动量守恒定律的应用导学案1.【守恒条件】如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,若以两车及弹簧组成系统,则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,后放开右手后动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向左D.无论何时放手,只要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【变式迁移】:如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中: ( )A.动量守恒、机械能守恒B.动量不守恒、机械能不守恒C.动量守恒、机械能不守恒D.动量不守恒、机械能守恒2.【人船模型】在静止的湖面上有一质量M=100kg的小船,船上站立质量m=50kg的人,船长L=6m,最初人和船静止.当人从船头走到船尾(如图),船后退多大距离?(忽略水的阻力)【变式迁移】:气球质量为200kg,载有质量为50kg的人,静止在空中距地面20 m 高的地方,气球下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,则这根绳长至少应为多少米?(不计人的高度)2.【子弹打木块模型】如图所示,一质量为M的木块放在光滑的水平面上,一质量为m的子弹以初速度v0水平飞来打进木块并留在其中。
试求:(1)子弹、木块相对静止时的速度v;(2)系统损失的机械能、系统增加的内能分别为多少.【变式迁移】: 如图所示,质量为3m 的木块静止放置在光滑的水平面上.质量为m 的子弹(可视为质点)以初速度v 0水平向右射入木块,穿出木块时速度变为25v 0,试求: (1)子弹穿出木块后,木块的速度大小;(2)子弹穿透木块的过程中产生的热量.3.【两物夹弹簧模型】如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P 和Q 都可视作质点,质量均为m ,Q 与轻质弹簧相连.设Q 静止,P 以初速度v 0向Q 运动并与弹簧发生碰撞.求在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于多少?此时P 、Q 的速度又是多少?【变式迁移】: 如图所示,将两条完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上。
第三节动量守恒定律(3)【学习目标】1.学会分析动量守恒的条件。
2.掌握动量守恒定律的几种不同的表达式,并能够熟练应用。
【学习重难点】动量守恒定律的适用条件应用动量守恒定律解决实际问题【课堂六环节】一、“导”——教师导入新课。
(2—3分钟)二、“思”——学生自主学习。
学生结合课本自主学习,完成以下有关内容(时间不少于13分钟)应用动量守恒定律解题的主要步骤:①分析所研究的物理过程,确定研究对象,即系统所包括的物体.②分析过程中,系统所受外力情况判定是否满足动量守恒条件.③选定正方向,确定过程初、末两状态下系统中各物体的动量大小及方向(正、负).④根据动量守恒定律列方程、求解并对结果的方向作出说明.例1.如图所示,木块B与水平面间的摩擦不计,子弹A沿水平方向射入木块并在极短时间内相对于木块静止下来,然后木块压缩弹簧至弹簧最短.将子弹射入木块到刚相对于静止的过程称为I,此后木块压缩的过程称为II,则()A.过程I中,子弹和木块所组成的系统机械能不守恒且动量也不守恒.B.过程I中,子弹和木块所组成的系统机械能不守恒,动量守恒.C.过程II中,子弹和木块所组成的系统机械能守恒且动量也守恒.D. 过程II中,子弹和木块所组成的系统机械能守恒,但动量不守恒.例2(错题重现)一质量为M的木块从高为h的高处由静止开始下落,不计空气阻力,当下落到离地h/2时被一质量为m、速度为v0的子弹水平击中并留在木块内,则木块着地速度的竖直分量:( )A、等于√2ghB、小于√2ghC、大于√2ghD、不能判定例3 如图所示,将质量为m1的铅球以大小为v0、仰角为θ的初速度抛入一个装有砂子的总质量为M的静止的砂车中,砂车与水平地面间的摩擦可以忽略.求:(1)球和砂车的共同速度;(2)球和砂车获得共同速度后,砂车底部出现一小孔,砂子从小孔中流出,当漏出质量为m2的砂子时砂车的速度.例4如图所示,在光滑水平面上有两个并排放置的木块A、B,已知m A=0.5kg,m B=0.3 kg。
动量守恒定律应用 导学案一、知识复习:1. 动量守恒定律内容:如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为0,这个系统总动量保持不变。
2. 表达式:12p p =,0p ∆=3. 条件:a. 绝对条件:系统不受外力或所受外力的矢量和为0b. 近似条件:内力远大于外力(此时外力冲量可忽略不计)c. 单方向动量守恒条件:在某一方向上满足系统不受外力或所受外力的矢量和为0或内力远远大于外力二、典型例题:I .动量守恒定律:温馨提示:选择系统+选择过程+条件判定+表达式求解1. 在光滑水平面上在光滑水平面上A 、B 两小车中间有一弹簧,如图所示,用两手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。
将两小车及弹簧看作一个系统,下面说法正确的是( ) 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,在两手均放开后的过程中,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,那么作用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,即不为零,D 对. 【答案】ACD【释疑】在光滑水平面上A 、B 两小车中间有一弹簧用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态我对C 选项有疑问,当左手放开,右手在弹簧处于平衡位置时放开,这时合动量为0不好意思,我说错了,是右手在弹簧处于最远点,就是速度为零的点!答:C 选项的原文是:先放开左手,后放开右手,总动量向左。
根据题目的描述,这里作了一个假设:就是在左手放开弹簧恢复原长的过程中,右手在放开之前是保持原静止状态时的位置不变的,而此过程其实是右手对小车-弹簧系统加了一个向左的力(否则,右手松开之前必然由于弹簧伸展与左小车行程动量守恒系统并且与右小车一起向右的动量).由于此假设才有了C 答案正确的分析过程,所以此题目命题描述不够严谨或不够完整.追问:不好意思,我说错了,是右手在弹簧处于最远点,就是速度为零的点!追答:结果是一样的,左小车在弹簧恢复过程已获得向左的动量,在弹簧处于最远点时刻,弹簧处于拉伸状态,对右小车产生向左的拉力,右小车是因为右手此时仍未放开得到了一个反向向右的力平衡得以暂时保持静止,若此时右手放开,右小车立即受到由于弹簧恢复收缩向左的力,也就是说由于弹簧收缩两个小车会受到互相靠拢的拉力,方向相反。
但是对于两个小车和弹簧组成的整个系统来说,由于第一次弹簧伸展时给整个系统施加了一个由右手固定右小车和弹簧伸展时向左的动量,所以整个系统动量保持守恒,右手放开后整个系统依然总动量向左。
追问:【但是对于两个小车和弹簧组成的整个系统来说,由于第一次弹簧伸展时给整个系统施加了一个由右手固定右小车和弹簧伸展时向左的动量】,右手拉着的时候动量不守恒吧,在最远点,速度为零,两小车在松手的同时,速度为0,整个系统动量为0.追答:右手拉着的时候,动量的确不守恒,只有在右手也放开之后,整个系统的动量才是守恒的。
在最远点且左小车速度整好为零的时刻松开右手,此时两小车速度为零,整个系统动量守恒,总动量也为零。
这个结论是正确的,但是题目原命题没有提出这个条件,这个条件是你自己在对问题补充说明时假设的,因此我说这个题目的命题不够严谨或者不够完整!2. 甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶,速度均为6 m/s 。
甲车上有质量为m =1 kg 的小球若干个,甲和他的车及所带小球的总质量为M 1=50 kg ,乙和他的车总质量为M 2=30 kg 。
现为避免相撞,甲不断地将小球以相对地面16.5 m/s 的水平速度抛向乙,且被乙接住。
假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不致相撞,试求此时:(1)两车的共同速度为多少?(2)甲总共抛出了多少个小球?【答案】(1)(2)故小球个数为【解析】甲、乙两小孩依在抛球的时候是“一分为二”的过程,接球的过程是“合二为一”的过程。
(1)甲、乙两小孩及两车组成的系统总动量沿甲车的运动方向,甲不断抛球、乙接球后,当甲和小车与乙和小车具有共同速度时,可保证刚好不撞。
设共同速度为V ,则: M 1V 1-M 2V 1=(M 1+M 2)V(2)这一过程中乙小孩及时的动量变化为:△P =30×6-30×(-1.5)=225(kg·m/s ) 每一个小球被乙接收后,到最终的动量变化为△P 1=16.5×1-1.5×1=15(kg·m/s ) 故小球个数为 【解】(1)两车刚好不相撞,则两车速度相等,由动量守恒定律得解得 v =1.5 m/s (2)对甲及从甲车上抛出的小球,由动量守恒定律得解得 n =15 II .动量守恒定律与能量结合:3. 光滑水平面上放着一质量为M 的槽,槽与水平面相切且光滑,如图所示,一质量为m 的小球以v 0向槽运动。
(1)若开始时槽固定不动,求小球上升的高度(槽足够高);(2)若开始时槽不固定,则小球又能上升多高。
【解析】(1)槽固定时,设球上升的高度为h 1,由机械能守恒定律得,解得(2)槽不固定时,设球上升的最大高度为h 2,此时两者速度相同而且方向水平,设为v ,由动量守恒得mv 0=(m +M )v再由机械能守恒得解得槽不固定时小球上升的高度 4. 质量为M 的小车,静止在光滑的水平面上,现有一个质量为m 的小铁块,以初速度v 0从左端滑上小车,如图所示,铁块与小车间的动摩擦因数为μ,求:(1)若铁块不会从小车上滑落,则铁块与小车相对静止时的速度为多大? (2)若要铁块不会从小车上滑落,则小车的长度至少要多长?(3)从铁块滑上小车到与小车相对静止的过程中,产生的内能为多少? 【解析】物块滑上小车后,受到向后的摩擦力而做减速运动,小车受到向前的摩擦力而做加速运动,因小车足够长,最终物块与小车相对静止,如图所示.由于“光滑水平面”,系统所受合外力为零,故满足动量守恒定律.(1)由动量守恒定律,物块与小车系统:mv 0=(M +m )vmv v M m =+ (2)由功能关系,物块与小车之间一对滑动摩擦力做功之和(摩擦力乘以相对位移)等于系统机械能的增量:()2201122mgL M m v mv μ-=+- ()202Mv L g M m μ=+(3)根据能量守恒得产生的内能等于系统动能的损失,所以 ()()2220011222Mmv Q mv M m v M m =-+=+ 答:(1)若铁块不会从小车上滑落,则铁块与小车相对静止时的速度为0mv M m +; (2)若要铁块不会从小车上滑落,则小车的长度至少是()202Mv g M m μ+; (3)从铁块滑上小车到与小车相对静止的过程中,产生的内能为()202Mmv M m +.5. 如图所示,质量M =4 kg 的滑板B 静止放在光滑水平面上,其右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C 到滑板左端的距离L =0.5 m ,这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数μ=0.2,而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑.小木块A以速度v0=10 m/s由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动.已知木块A的质量m=1 kg,g取10 m/s2.求:(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度;(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能.【解析】(1)弹簧被压缩到最短时,木块A与滑板B具有相同的速度,设为v,从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中,A、B系统的动量守恒:mv0=(M+m)v解得v=v0代入数据得木块A的速度v=2 m/s(2)木块A压缩弹簧过程中,弹簧被压缩到最短时,弹簧的弹性势能最大.由能量关系,最大弹性势能E p=12mv02-12(m+M)v2-μmgL代入数据得E p=39 J.6.如图所示,光滑水平面上放置质量均为M=2 kg的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离),其中甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P之间的动摩擦因数μ=0.5.一根通过细线拴着而被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1 kg的滑块P(可视为质点)与弹簧的右端接触但不相连,此时弹簧储存的弹性势能E0=10 J,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止,现剪断细线,求:(1)滑块P滑上乙车前的瞬时速度的大小;(2)滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车,P在乙车上滑行的距离为多大?【解析】本题的过程是,剪断线后,弹簧弹开,此时,在弹簧的作用下,甲、乙一起向左运动,而木块P向右运动,由于是相互作用,故考虑动量守恒.系统无外力,则动量守恒.当弹簧的10 J弹性势能全部释放后P滑上乙车,与乙相互作用,木块与乙车仍满足动量守恒,最后相对静止.全过程中动能的损失,等于系统克服摩擦产生的热.(1)设滑块P滑上乙车前的速度为v1,此时甲乙共同的速度为v2,对整体应用动量守恒和能量关系有:mv1-2Mv2=0 E0=12m v12+122 v22解之得v1=4 m/s v2=1 m/s(2)设滑块P和小车乙达到的共同速度v,对滑块P和小车乙有:mv1-Mv2=(m+M)vμmgs=12mv12+Mv22-12(m+M)v2代入数据解之得:s=53m。