高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-5第十六章 动量守恒定律3 动量守恒定律(二) 动量守恒定律教案
展开16.3 动量守恒定律(二)
★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
,
根据牛顿第三定律,F1、F2等大反响,即
F1= - F2
所以
碰撞时两球间的作用时间极短,用表示,则有
,
代入并整理得
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和末动量的量值或表达式。
注意:在研究地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速度均应取地球为参考系。
(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。
3.动量守恒定律的应用举例
【例1(投影)见教材11页】
一枚在空中飞行的导弹,质量为m,在某点
的速度为v,方向水平。导弹在该点突然炸裂成两块(如图),其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去,速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
分析 炸裂前,可以认为导弹是由质量为m1和(m—m1)的两部分组成,导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作用的过程。这两部分组成的系统是我们的研究对象。在炸裂过程中,炸裂成的两部分都受到重力的作用,所受外力的矢量和不为零,但是它们所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力,所以爆炸过程中重力的作用可以忽略,可以认为系统满足动量守恒定律的条件。
解 导弹炸裂前的总动量为p=mv
炸裂后的总动量为 p’=mlvl+(m一m1)v2
根据动量守恒定律p’=p,可得
m1v1+(m一m1)v2=mv
解出v2=(mv一m1v1)/ (m一m1)
若沿炸裂前速度v的方向建立坐标轴,v为正值;v1与v的方向相反,v1为负值。此外,一定有m一m1>0。于是,由上式可知,v2应为正值。这表示质量为(m一m1)的那部分沿着与坐标轴相同的方向飞去。这个结论容易理解。炸裂的一部分沿着相反的方向飞去,另一部分不会也沿着相反的方向飞去,假如这样,炸裂后的总动量将与炸裂前的总动量方向相反,动量就不守恒了。
【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】
【巩固题】如图所示,在光滑水平面上有A、B两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B上坐着一个小孩,小孩与B车的总质量是A车质量的10倍。两车开始都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v推出,A车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A车后,又把它以相对于地面的速度v推出。每次推出,A车相对于地面的速度都是v,方向向左。则小孩把A车推出几次后,A车返回时小孩不能再接到A车?
分析:此题过程比较复杂,情景难以接受,所以在讲解之前,教师应多带领学生分析物理过程,创设情景,降低理解难度。
解:取水平向右为正方向,小孩第一次
推出A车时
mBv1-mAv=0
即:
v1=
第n次推出A车时:
mAv +mBvn-1=-mAv+mBvn
则:
vn-vn-1=,
所以
vn=v1+(n-1)
当vn≥v时,再也接不到小车,由以上各式得n≥5.5 取n=6
点评:关于n的取值也是应引导学生仔细分析的问题,告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入”,一定要注意结论的物理意义。
【例2(投影)】如图所示,质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动.当t=0时,质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车,A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车,取水平向右为正方向,g=10m/s2,
求:A在小车上停止运动时,小车的速度大小
(试用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题)。
解析:方法一:用动量守恒定律
A在小车上停止运动时,A、B以共同速度运动,设其速度为v,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得: mAv2-mBv1=(mA+mB)v
解得,v=lm/s ……2分
方法二:用牛顿运动定律
设小车做匀变速运动的加速度为a1,运动时间为t
小铁块做匀变速运动的加速度为a2,运动时间为t
由牛顿运动定律得:
所以v1+a1t=v2 -a2t
解得:t=0.5s
则得:v=v1-a1t=-1+4x0.5=1m/s (小车的速度时间图象如图所示)
点评:通过本节的学习,运用动量守恒定律比运用牛顿运动定律和运动学公式解题快些,关键是认真分析题意,找出条件,列方程解题。
(三)课堂小结
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)作业:
“问题与练习”4~7题
人教版 (新课标)选修33 动量守恒定律(二) 动量守恒定律教学设计: 这是一份人教版 (新课标)选修33 动量守恒定律(二) 动量守恒定律教学设计,共5页。教案主要包含了例1(投影),例2(投影),例3(投影)等内容,欢迎下载使用。
物理选修32 动量守恒定律(一)动量和动量定理教学设计: 这是一份物理选修32 动量守恒定律(一)动量和动量定理教学设计,共5页。教案主要包含了例1(投影),例2(投影),例3(投影)等内容,欢迎下载使用。
人教版 (新课标)选修33 动量守恒定律(二) 动量守恒定律教学设计及反思: 这是一份人教版 (新课标)选修33 动量守恒定律(二) 动量守恒定律教学设计及反思,共8页。