动量守恒定律在碰撞过程中的应用

高中物理-动量守恒定律在碰撞中的应用教学设计

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第1节课 评讲试卷 第2节课 动量守恒定律在碰撞中的应用

第3节课 反冲运动 第4节课

导学案、课件、教学设计

动量守恒定律在碰撞中的应用

[学习目标定位] 1.掌握应用动量守恒定律解题的一般步骤.2.进一步理解弹性碰撞和非弹性碰撞，会用动量和能量的观点综合分析解决一维碰撞问题．

1．碰撞的特点

(1)经历的时间很短；

(2)相互作用力很大，物体速度变化明显．

2．碰撞的分类

(1)弹性碰撞：碰撞过程中总动能守恒；

(2)非弹性碰撞：碰撞过程中总动能减少；

(3)完全非弹性碰撞：碰撞后两物体粘在一起，此过程机械能损失最大．

3．动量守恒定律的表达式

(两个物体组成的系统)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，此式是矢量式，列方程时首先选取正方向．

4．动量守恒的条件

(1)系统不受外力或所受合外力为零；

(2)内力远大于外力；

(3)系统所受合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上的动量守恒.

一、对三种碰撞的进一步认识

[问题设计]

碰撞过程有什么特点？若两物体在光滑水平面上相碰，动量是否守恒？若水平面不光滑，动量是否守恒？

答案 由于碰撞发生的时间很短，碰撞过程中内力往往远大于外力，系统所受的外力可以忽略不计，故无论碰撞发生时水平面是否光滑，动量都是守恒的．

[要点提炼]

三种碰撞类型及其遵守的规律

(1)弹性碰撞 动量守恒：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′

机械能守恒：12m1v12＋12m2v22＝12m1v1′2＋12m2v2′2

(2)非弹性碰撞

动量守恒：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′

机械能减少，损失的机械能转化为内能

|ΔEk|＝Ek初－Ek末＝Q

(3)完全非弹性碰撞

动量守恒：m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v共

高考物理专题复习 专题六 碰撞与动量守恒

专题六 碰撞与动量守恒

【知识梳理】

一、动量守恒定律

1、内容：相互作用的物体，如果不受外力或所受外力的合力为零，它们的总动量保持不变，即作用前的总动量与作用后的总动量相等．

2、 动量守恒定律适用的条件

①系统不受外力或所受合外力为零．

②当内力远大于外力时．

③某一方向不受外力或所受合外力为零，或该方向上内力远大于外力时，该方向的动量守恒．

3、常见的表达式

①p/=p，其中p/、p分别表示系统的末动量和初动量，表示系统作用前的总动量等于作用后的总动量。

②Δp=0 ，表示系统总动量的增量等于零。

③Δp1=－Δp2，其中Δp1、Δp2分别表示系统内两个物体初、末动量的变化量，表示两个物体组成的系统，各自动量的增量大小相等、方向相反。

其中①的形式最常见，具体来说有以下几种形式

A、m1vl＋m2v2＝m1v/l＋m2v/2，各个动量必须相对同一个参照物，适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统。

B、0= m1vl＋m2v2，适用于原来静止的两个物体组成的系统。

C、m1vl＋m2v2=（m1＋m2）v，适用于两物体作用后结合在一起或具有共同的速度。

二、对动量守恒定律的理解

（1）动量守恒定律是说系统内部物体间的相互作用只能改变每个物体的动量，而不能改变系统的总动量，在系统运动变化过程中的任一时刻，单个物体的动量可以不同，但系统的总动量相同。

（2）应用此定律时我们应该选择地面或相对地面静止或匀速直线运动的物体做参照物，不能选择相对地面作加速运动的物体为参照物。

（3）动量是矢量，系统的总动量不变是说系统内各个物体的动量的矢量和不变。等号的含义是说等号的两边不但大小相同，而且方向相同。

三、动量守恒定律的“四性”

在应用动量守恒定律处理问题时,要注意“四性”

1 动量守恒定律专题3 动量守恒定律及初步应用

题型一 、动量守恒的条件判断（条件性）

例题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F使弹簧压缩，如图所示．当撤去外力F后，下列说法中正确的是( )

A．a未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒 B．a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、b组成的系统动量守恒 D．a离开墙壁后，a、b组成的系统动量不守恒

例题2、带有斜面的木块Ｐ原静止在光滑的水平桌面上，另一个小木块Ｑ从Ｐ的顶端由静止开始沿光滑的斜面下滑．当Ｑ滑到Ｐ的底部时，P向右移动了一段距离，且具有水平向右的速度v，如图所示．下面的说法中正确的是：( )

A.P、Q组成的系统的动量守恒

B.P、Q组成的系统的机械能守恒

C.Q减少的重力势能等于P增加的动能

D.Q减少的机械能等于P增加的动能

练习1-1：把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹 、车的下列说法正确的是（ ）

A.枪和子弹组成的系统动量守恒 B.枪和车组成的系统动量守恒

C.只有忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦，枪、车和子弹组成的系统的动量才近似守恒

D.枪、子弹、车组成的系统动量守恒

练习1-2：在质量为M的小车中挂有一单摆，摆球的质量为 ．小车（和单摆）以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞，碰撞的时间极短．在此碰撞过程中，下列哪个或哪些说法是可能发生的（ ）

A、小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别为 、 、 ，满足：

B、摆球的速度不变，小车和木块的速度变 和 ，满足：

C、摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v，满足

D、小车和摆球的速度都变为 ，木块的速度变为 ，满足

7 实验：探究动量守恒定律

[目标定位] 1.明确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法.

猜想与假设

为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．

设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值．

根据实验求出两物体碰前动量p＝m1v1＋m2v2，碰后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p与p′是否相等，从而验证动量守恒定律．

实验设计

实验设计需要考虑的问题：

(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上．

(2)如何测定碰撞前、后两物体的速度．

实验案例 气垫导轨上的实验

气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等．

气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生的影响．

图1

图2

(1)质量的测量：用天平测量．

(2)速度的测量：用光电计时器测量．

设Δx为滑块(挡光片)的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间，则v＝ΔxΔt.

预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中

问题1

问题2

问题3

实验步骤

1．如图2所示调节气垫导轨，使其水平．是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止．

2．按说明书连接好数字计时器与光电门．

3．如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中．

图3

4．如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架．将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度．测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中．