动量守恒定律教案

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最新整理优秀高中物理动量守恒定律教案范文

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高中物理动量守恒定律教案三篇范文一教学目标:一、知识目标1、理解动量守恒定律的确切含义.2、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围.二、能力目标1、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律.2、能运用动量守恒定律解释现象.3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题(只限于一维运动).三、情感目标1、培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法.2、使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作用.重点难点:重点:理解和基本掌握动量守恒定律.难点:对动量守恒定律条件的掌握.教学过程:动量定理研究了一个物体受到力的冲量作用后,动量怎样变化,那么两个或两个以上的物体相互作用时,会出现怎样的总结果?这类问题在我们的日常生活中较为常见,例如,两个紧挨着站在冰面上的同学,不论谁推一下谁,他们都会向相反的方向滑开,两个同学的动量都发生了变化,又如火车编组时车厢的对接,飞船在轨道上与另一航天器对接,这些过程中相互作用的物体的动量都有变化,但它们遵循着一条重要的规律.(-)系统为了便于对问题的讨论和分析,我们引入几个概念.1.系统:存在相互作用的几个物体所组成的整体,称为系统,系统可按解决问题的需要灵活选取.2.内力:系统内各个物体间的相互作用力称为内力.3.外力:系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力,称为外力.内力和外力的区分依赖于系统的选取,只有在确定了系统后,才能确定内力和外力.(二)相互作用的两个物体动量变化之间的关系【演示】如图所示,气垫导轨上的A、B两滑块在P、Q两处,在A、B间压紧一被压缩的弹簧,中间用细线把A、B拴住,M和N为两个可移动的挡板,通过调节M、N的位置,使烧断细线后A、B两滑块同时撞到相应的挡板上,这样就可以用SA和SB分别表示A、B两滑块相互作用后的速度,测出两滑块的质量mA\mB和作用后的位移SA和SB比较mASA和mBSB.高二物理《动量守恒定律》教案1.实验条件:以A、B为系统,外力很小可忽略不计.2.实验结论:两物体A、B在不受外力作用的条件下,相互作用过程中动量变化大小相等,方向相反,即△pA=-△pB或△pA+△pB=0【注意】因为动量的变化是矢量,所以不能把实验结论理解为A、B两物体的动量变化相同.(三)动量守恒定律1.表述:一个系统不受外力或受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律.2.数学表达式:p=p’,对由A、B两物体组成的系统有:mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’(1)mA、mB分别是A、B两物体的质量,vA、vB、分别是它们相互作用前的速度,vA’、vB’分别是它们相互作用后的速度.【注意】式中各速度都应相对同一参考系,一般以地面为参考系.(2)动量守恒定律的表达式是矢量式,解题时选取正方向后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算.3.成立条件在满足下列条件之一时,系统的动量守恒(1)不受外力或受外力之和为零,系统的总动量守恒.(2)系统的内力远大于外力,可忽略外力,系统的总动量守恒.(3)系统在某一方向上满足上述(1)或(2),则在该方向上系统的总动量守恒.4.适用范围动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一,大到星球的宏观系统,小到基本粒子的微观系统,无论系统内各物体之间相互作用是什么力,只要满足上述条件,动量守恒定律都是适用的.(四)由动量定理和牛顿第三定律可导出动量守恒定律设两个物体m1和m2发生相互作用,物体1对物体2的作用力是F12,物体2对物体1的作用力是F21,此外两个物体不受其他力作用,在作用时间△Vt内,分别对物体1和2用动量定理得:F21△Vt=△p1;F12△Vt =△p2,由牛顿第三定律得F21=-F12,所以△p1=-△p2,即:△p=△p1+△p2=0或m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’.【例1】如图所示,气球与绳梯的质量为M,气球的绳梯上站着一个质量为m的人,整个系统保持静止状态,不计空气阻力,则当人沿绳梯向上爬时,对于人和气球(包括绳梯)这一系统来说动量是否守恒?为什么?高二物理《动量守恒定律》教案【解析】对于这一系统来说,动量是守恒的,因为当人未沿绳梯向上爬时,系统保持静止状态,说明系统所受的重力(M+m)g跟浮力F平衡,那么系统所受的外力之和为零,当人向上爬时,气球同时会向下运动,人与梯间的相互作用力总是等值反向,系统所受的外力之和始终为零,因此系统的动量是守恒的.【例2】如图所示是A、B两滑块在碰撞前后的闪光照片部分示意图,图中滑块A的质量为0.14kg,滑块B的质量为0.22kg,所用标尺的最小刻度是0.5cm,闪光照相时每秒拍摄10次,试根据图示回答:高二物理《动量守恒定律》教案(1)作用前后滑块A动量的增量为多少?方向如何?(2)碰撞前后A和B的总动量是否守恒?【解析】从图中A、B两位置的变化可知,作用前B是静止的,作用后B 向右运动,A向左运动,它们都是匀速运动.mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’(1)vA=SA/t=0.05/0.1=0.5(m/s);vA′=SA′/t=-0.005/0.1=-0.05(m/s)△pA=mAvA’-mAvA=0.14*(-0.05)-0.14*0.5=-0.077(kg·m/s),方向向左.(2)碰撞前总动量p=pA=mAvA=0.14*0.5=0.07(kg·m/s)碰撞后总动量p’=mAvA’+mBvB’=0.14*(-0.06)+0.22*(0.035/0.1)=0.07(kg·m/s)p=p’,碰撞前后A、B的总动量守恒.【例3】一质量mA=0.2kg,沿光滑水平面以速度vA=5m/s运动的物体,撞上静止于该水平面上质量mB=0.5kg的物体B,在下列两种情况下,撞后两物体的速度分别为多大?(1)撞后第1s末两物距0.6m.(2)撞后第1s末两物相距3.4m.【解析】以A、B两物为一个系统,相互作用中无其他外力,系统的动量守恒.设撞后A、B两物的速度分别为vA’和vB’,以vA的方向为正方向,则有:mAvA=mAvA’+mBvB’;vB’t-vA’t=s(1)当s=0.6m时,解得vA’=1m/s,vB’=1.6m/s,A、B同方向运动.(2)当s=3.4m时,解得vA’=-1m/s,vB’=2.4m/s,A、B反方向运动.【例4】如图所示,A、B、C三木块的质量分别为mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg,A和B紧靠着放在光滑的水平面上,C以v0=25m/s的水平初速度沿A的上表面滑行到B的上表面,由于摩擦最终与B 木块的共同速度为8m/s,求C刚脱离A时,A的速度和C的速度.高二物理《动量守恒定律》教案【解析】C在A的上表面滑行时,A和B的速度相同,C在B的上表面滑行时,A和B脱离.A做匀速运动,对A、B、C三物组成的系统,总动量守恒.范文二一、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。

动量守恒定律及其应用公开课教案

动量守恒定律及其应用公开课教案

动量守恒定律及其应用公开课教案一、教学目标1. 让学生了解动量的概念,理解动量守恒定律的定义及适用范围。

2. 培养学生运用动量守恒定律解决实际问题的能力。

3. 引导学生运用科学思维方法,分析动量守恒定律在自然界中的广泛应用。

二、教学内容1. 动量的定义及计算公式。

2. 动量守恒定律的表述及适用条件。

3. 动量守恒定律在实际问题中的应用案例。

三、教学过程1. 导入:通过介绍动量守恒定律在自然界中的重要性,激发学生的学习兴趣。

2. 讲解动量的定义及计算公式,让学生理解动量的概念。

3. 讲解动量守恒定律的表述及适用条件,让学生掌握动量守恒定律的基本内容。

4. 分析动量守恒定律在实际问题中的应用案例,培养学生运用动量守恒定律解决实际问题的能力。

5. 课堂练习:让学生运用动量守恒定律解决一些简单的实际问题。

四、教学方法1. 采用讲授法,讲解动量守恒定律的基本概念和适用条件。

2. 采用案例分析法,分析动量守恒定律在实际问题中的应用。

3. 采用练习法,让学生巩固所学知识,提高运用动量守恒定律解决实际问题的能力。

五、教学评价1. 课堂问答:检查学生对动量守恒定律的基本概念和适用条件的掌握情况。

2. 课堂练习:评估学生运用动量守恒定律解决实际问题的能力。

3. 课后作业:巩固学生对动量守恒定律的理解,提高其运用能力。

六、教学资源1. 教学课件:动量守恒定律的相关图片和动画,以直观展示概念和原理。

2. 案例视频:选择一些涉及动量守恒定律的实际案例视频,用于课堂分析。

3. 练习题库:准备一系列动量守恒定律的应用题,用于课堂练习和课后作业。

七、教学活动1. 互动讨论:组织学生进行小组讨论,分享对动量守恒定律的理解和应用案例。

2. 实验演示:如果条件允许,可以进行一些简单的实验来展示动量守恒定律,如碰撞实验。

3. 问题解答:鼓励学生提出问题,并尝试解答其他同学的问题,增强互动性。

八、教学反思1. 课后收集学生的课堂反馈,了解他们对动量守恒定律的理解程度。

动量守恒定律教案

动量守恒定律教案

动量守恒定律教案动量动量守恒定律教案篇一碰撞中的动量守恒1、实验目的、原理(1)实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒(2)实验原理(a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,若用飞行时间作时间单位,小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离。

(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2,则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1①设碰撞后m1,m2的速度分别为v’1、v’2,则碰撞后系统总动量为p2=mlV’1+m2v’2②只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入①、②两式就可研究动量守恒。

2、买验器材斜槽,两个大小相同而质量不等的小钢球,天平,刻度尺,重锤线,白纸,复写纸,三角板,圆规。

3、实验步骤及安装调试(1)用天平测出两个小球的质量ml、m2.(2)按图5—29所示安装、调节好实验装置,使斜槽末端切线水平,将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上,入射球放在斜槽末端,调节支柱,使两小球相碰时处于同一水平高度,且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平行,以确保正碰后两小球均作平抛运动。

(3)在水平地面上依次铺放白纸和复写纸。

(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰撞前的位置,如图5—30所示。

(5)移去被碰球m2,让入射球从斜槽上同一高度滚下,重复10次左右,用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面,其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P,如图5—31所示。

(6)将被碰小球放在小支柱上,让入射球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次左右,同理求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.(7)过O、N作一直线,取O0’=2r(r为小球的半径,可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂),则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置)。

动量守恒定律教案

动量守恒定律教案

动量守恒定律教案第一章:动量守恒定律的引入1.1 动量的概念解释动量的定义:动量是物体的质量与其速度的乘积。

展示动量的计算公式:p = mv。

1.2 动量守恒的直观理解通过简单的例子(如碰撞球)来说明动量守恒的概念。

强调动量守恒定律的应用范围:在没有外力作用的情况下,系统的总动量保持不变。

第二章:动量守恒定律的数学表达2.1 动量守恒定律的数学表述给出动量守恒定律的数学表达式:Δp = 0,即系统的总动量变化为零。

解释守恒定律的意义:系统内各物体的动量变化之和为零。

2.2 动量守恒定律的证明简述动量守恒定律的证明过程,包括动量的守恒原理和动量的守恒方程。

第三章:动量守恒定律的应用3.1 碰撞问题解释碰撞中动量守恒定律的应用:在弹性碰撞和完全非弹性碰撞中,系统的总动量分别守恒。

展示弹性碰撞和完全非弹性碰撞的例子,并应用动量守恒定律解决问题。

3.2 爆炸问题讨论爆炸过程中动量守恒的应用:爆炸产生的气体或碎片系统的总动量守恒。

通过实际案例分析,展示动量守恒定律在解决爆炸问题中的应用。

第四章:动量守恒定律的实验验证4.1 实验设计设计一个简单的动量守恒实验,例如两个滑块碰撞实验。

解释实验原理和实验步骤,确保实验结果能够验证动量守恒定律。

4.2 实验结果与分析进行实验并记录实验数据,包括滑块的质量和速度。

分析实验结果,计算系统总动量变化,验证动量守恒定律的正确性。

第五章:动量守恒定律在实际应用中的意义5.1 动量守恒定律在工程领域的应用举例说明动量守恒定律在工程领域中的应用,如汽车碰撞分析、火箭发射等。

强调动量守恒定律在设计和分析系统动态行为中的重要性。

5.2 动量守恒定律在科学研究中的应用讨论动量守恒定律在物理学其他领域中的应用,如粒子物理学、天体物理学等。

强调动量守恒定律在科学理论和实验研究中的基础地位。

第六章:动量守恒定律的exceptions 和conditions6.1 非弹性碰撞解释非弹性碰撞中动量守恒的不完全性。

2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律1、2动量动量定理教案新人教版选择性必修第一册

2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律1、2动量动量定理教案新人教版选择性必修第一册
本节课的教学重点是动量和动量定理的基本概念及其应用,教学难点是动量的矢量性质和动量定理在复杂情境中的应用。教师在教学过程中应针对这些重点和难点内容进行有针对性的讲解和强调,通过实例分析、问题讨论等方式帮助学生理解和掌握。
四、教学方法与手段
教学方法:
1. 讲授法:教师通过讲解动量和动量定理的基本概念、原理和公式,为学生提供系统的知识框架。在讲授过程中,教师可以通过生动的例子和实际应用场景,激发学生的兴趣和理解。
对于应用动量定理的难点,我计划让学生更多的参与进来,通过小组合作和讨论,共同解决问题。我会提供一些实际问题的案例,让学生分小组进行分析和讨论,找出解决问题的方法。此外,我还会安排一些课后作业,让学生在课后进一步巩固所学知识。
八、课堂
1. 提问评价:通过提问学生关于动量和动量定理的概念、公式和应用等问题,了解学生对知识点的掌握程度。对于回答正确的学生,给予肯定和鼓励;对于回答错误的学生,及时给予指导和纠正,帮助他们理解并掌握相关知识点。
答案:根据动量定理 FΔt=Δp,其中 F=10N,Δt=2s,所以 Δp=10N×2s=20kg·m/s。
3. 动量守恒定律
(3) 题目:一个质量为1kg的物体以5m/s的速度与另一个质量为2kg的物体以3m/s的速度相撞,求两个物体的最终速度。
答案:根据动量守恒定律,系统总动量保持不变,即 m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2。将已知数值代入公式,解得 v'1=1m/s,v'2=4m/s。
2. 观察评价:在课堂教学中,通过观察学生的参与程度、反应和表现,了解他们的学习状态。对于积极参与课堂讨论、提问和回答问题的学生,给予肯定和鼓励;对于沉默寡言、反应迟钝的学生,及时给予关注和指导,激发他们的学习兴趣和主动性。

动量守恒定律教案

动量守恒定律教案

动量守恒定律教案教案一:简单介绍动量守恒定律目标:学生能够了解动量守恒定律的定义及应用。

导入:1. 引导学生回顾牛顿第二运动定律和动量的概念。

2. 提问:你认为在碰撞过程中,物体的动量是否会发生改变?为什么?内容:1. 定义动量守恒定律:在一个系统内,当没有外力作用时,系统内物体的总动量保持不变。

2. 动量守恒定律的数学表示:m1v1 + m2v2 = m1v1' +m2v2'3. 解释动量守恒定律的原理:动量守恒定律是基于牛顿第二运动定律和动量的定义推导出来的,当外力为零时,物体受到的总动量变化为零,故物体的总动量保持不变。

4. 动量守恒定律的应用举例:弹性碰撞和非弹性碰撞的实验示范,并根据动量守恒定律解释碰撞过程中物体的运动变化。

练习:1. 给出一个实际问题,让学生应用动量守恒定律解答。

2. 分组讨论并呈现各自的解答,进行交流讨论。

总结:1. 回顾动量守恒定律的定义及应用。

2. 强调动量守恒定律对运动过程的影响。

教案二:动量守恒定律实验目标:学生能够通过实验观察和验证动量守恒定律。

导入:1. 回顾动量的概念及公式。

2. 提问:你认为在碰撞过程中,动量会发生改变吗?实验步骤:1. 准备实验装置和材料:小球、直径不同的玻璃瓶等。

2. 实验一:垂直碰撞- 将两个大小不同的小球放在平面上,一个小球做静止状态,另一个小球沿直线运动后与静止小球发生碰撞。

- 观察碰撞过程中小球的运动变化。

- 记录小球的质量和初速度,计算碰撞后小球的速度。

验证动量守恒定律的成立。

3. 实验二:水平碰撞- 将小球放在光滑水平面上,小球沿直线运动后与静止小球发生碰撞。

- 观察碰撞过程中小球的运动变化。

- 记录小球的质量和初速度,计算碰撞后小球的速度。

验证动量守恒定律的成立。

总结:1. 回顾实验结果,并验证动量守恒定律的成立。

2. 强调动量守恒定律在实验中的应用和重要性。

延伸:1. 提出其他实验方案,让学生自主设计实验并验证动量守恒定律。

动量守恒定律教案小学

动量守恒定律教案小学

动量守恒定律教案小学一、教学目标:1. 理解什么是动量守恒定律。

2. 掌握动量守恒定律的公式及应用。

3. 能够通过实例理解动量守恒定律的应用。

二、教学重点:1. 动量守恒定律的概念和公式。

2. 动量守恒定律在实际生活中的应用。

三、教学难点:1. 学生能够灵活运用动量守恒定律解决实际问题。

四、教学准备:1. 课件投影仪。

2. 实验器材:小车、轨道、测速设备、障碍物等。

3. 实验材料:小球、托盘等。

五、教学过程:1. 导入引入:教师引导学生回顾力学的基本概念,复习力和质量的概念,并谈到动量的概念。

师为了引起学生兴趣,可以利用实例解释动量的概念,如足球运动员踢球时的动作。

引导学生思考运动物体动量发生变化的原因。

2. 新知讲解:教师依次讲解动量的定义、动量的计算方法以及动量守恒定律。

解释动量守恒定律的概念,并呈现相关公式。

3. 实验演示:老师可以进行动量守恒定律的实验演示,通过小车和轨道的实验来说明动量守恒。

4. 教学实践:学生进行小组合作,进行动量守恒定律的实践活动。

将学生分成小组,每个小组拥有一辆小车、一条轨道和一些小球。

学生可以通过调整小车和轨道的位置,观察和记录小球碰撞前后的速度和方向,验证动量守恒定律。

5. 教学总结:教师引导学生进行总结,回顾动量守恒定律的概念和公式,并提醒学生动量守恒定律在实际中的应用。

六、拓展延伸:1. 学生可以进行更多的实践活动,如利用托盘和小球进行带有障碍物的小车实验。

通过观察和记录碰撞情况,进一步加深对动量守恒定律的理解。

2. 学生可以进行讨论和研究,了解动量守恒定律在日常生活中的应用,如汽车碰撞、运动员运动等。

七、教学反思:本节课通过引入实例、实验演示和实践活动等多种教学手段,帮助学生理解和掌握动量守恒定律。

在实践活动中,学生能够积极参与,发现问题并加以解决。

通过反复实践,学生更好地理解了动量守恒定律的概念和应用。

在后续教学中,需要继续加强学生对动量守恒定律的运用能力的训练,帮助他们灵活运用该定律解决实际问题。

高中物理动量守恒定律教案(通用3篇)

高中物理动量守恒定律教案(通用3篇)

高中物理动量守恒定律教案(通用3篇)高中物理动量守恒定律篇1一.教材的地位和作用动量守恒定律是自然界中最重要,最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,甚至对力的作用机制尚不清楚的问题中,动量守恒定律也适用。

它是除牛顿运动定律与能量观点外,另一种更广泛的解决动力学问题的方法,而且在今后的磁学,电学中也会用到此定律。

二.知识结构1,动量守恒定律的表述:如果一个系统不受外力,或者所受外力合力为零,这个系统的总动量保持不变。

2,动量守恒的条件:系统不受外力或者所受外力合力为零。

3,实验验证:两个弹性小球的弹性碰撞。

设两个小球的质量分别为M1和M2,碰撞前的速度分别为V1和V2,碰撞后的速度分别为V1`和V2`。

由动量守恒有:M1·V1+M2·V2=M1·V`1+M2·V`24,动量守恒定律的适用范围:小到微观粒子,大到天体,无论是什么性质的相互作用力,即使对相互作用情况还了解得不大清楚,动量守恒定律都是适用的。

5,灵活运用动量守恒定律和注意事项:动量守恒定律具有普适性。

当系统受到的合外力不为零,但是在某一方向上的合外力为零,那么在该方向上可以运用动量守恒定律。

在运用动量守恒定律之前应严格检验是否符合动量守恒定律的条件。

三.教学重点和难点学习本节的主要目的是为了掌握并会应用动量守恒定律这一应用广泛的自然规律,要达到这一目的,每个学生就需要正确理解其成立的条件和使用的特点。

而动量又是矢量,因此,确定本节的教学重点和难点为:(1)掌握动量守恒定律及其成立的条件。

(2)动量守恒定律的矢量性。

四.教学目标1,知识与技能(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和适用范围;2,过程与方法(1)会用动量守恒定律解释现象;(2)会应用动量守恒定律分析求解运动问题。

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第四节 动量守恒定律的应用
教学目标
1.学会分析动量守恒的条件。

2.学会选择正方向,化一维矢量运算为代数运算。

3.会应用动量守恒定律解决碰撞、反冲等物体相互作用的问题(仅限于一维情况),知道应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法。

重点、难点分析
1.应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法是本节重点。

2.难点是矢量性问题与参照系的选择对初学者感到不适应。

教 具
1.碰撞球系统(两球和多球);
2.反冲小车。

教学过程
本节是继动量守恒定律理论课之后的习题课。

1.讨论动量守恒的基本条件
例1.在光滑水平面上有一个弹簧振子系统,如图所示,两振子的质量分别为 和 讨论此系统在振动时动量是否守恒?
分析:由于水平面上无摩擦,故振动系统不受外力(竖直方向重力与支持力平衡),所以此系统振动时动量守恒,即向左的动量与向右的动量大小相等。

例2.承上题,但水平地面不光滑,与两振子的动摩擦因数μ相同,讨论m 1=m 2和m 1≠m 2
两种情况下振动系统的动全是否守恒。

分析:m 1和m 2所受摩擦力分别为g m f 11μ=和g m f 21μ=。

由于振动时两振子的运动方
向总是相反的,所以f 1和f 2的方向总是相反的。

板书画图:
对m 1和m 2振动系统来说合外力
∑+=21f f F 外,但注意是矢量合。

实际运算时为
板书:∑-=g m g m F 21μμ外
显然,若m 1=m 2,则∑=0外F ,则动量守恒;
若 m 1≠m 2,则 ∑≠0外F ,则动量不守恒。

向学生提出问题:
(l )m 1=m 2时动量守恒,那么动量是多少?
(2)m 1≠m 2时动量不守恒,那么振动情况可能是怎样的? 与学生共同分析:
(l )m 1=m 2时动量守恒,系统的总动量为零。

开始时(释放振子时)p=0,此后振动时, 当p 1和p 2均不为零时,它们的大小是相等的,但方向是相反的,所以总动量仍为零。

数学表达式可写成
2211v m v m =
(2)m 1≠m 2时。

其方向取决于g m m F ∑-=)(21μ外。

其方向取决于m 1和m 2的大小以及运动方向。

比如m 1>m 2,一开始m 1向右(m 2向左)运动,结果系统所受合外力∑外F 方向向左(f 1向左,f 2向有,而且f 1>f 2)。

结果是在前半个周期里整个系统一边振动一边向左移动。

进一步提出问题:
在m 1=m 2的情况下,振动系统的动量守恒,其机械能是否守恒?
分析:振动是动能和弹性势能间的能量转化。

但由于有摩擦存在,在动能和弹性势能往复转化的过程中势必有一部分能量变为热损耗,直至把全部原有的机械能都转化为热,振动停止。

所以虽然动量守恒(p=0),但机械能不守恒。

(从振动到不振动)
2.学习设置正方向,变一维矢量运算为代数运算
例 3.抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s ,这时突然炸成两块,其中大块质量300g 仍按原方向飞行,其速度测得为50m/s ,另一小块质量为200g ,求它的速度的大小和方向。

分析:手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G=( m 1+m 2 )g ,可见系统的动量并不守恒。

但在水平方向上可以认为系统不受外力,所以在水平方向上动量是守恒的。

强调:正是由于动量是矢量,所以动量守恒定律可在某个方向上应用。

那么手雷在以10m/s 飞行时空气阻力(水平方向)是不是应该考虑呢? (上述问题学生可能会提出,若学生不提出,教师应向学生提出此问题。


一般说当v=10m/s 时空气阻力是应考虑,但爆炸力(内力)比这一阻力大的多,所以这一瞬间空气阻力可以不计。

即当内力远大于外力时,外力可以不计,系统的动量近似守恒。

板书:
p p F F ≈'>>时外内
解题过程:
设手雷原飞行方向为正方向,则s m v /100=的速度s m v /50 1=。

m 2的速度方向不清,暂设为正方向。

板书:
设原飞行方向为正方向,则s m v /100=,s m v /50 1=;m 1=0.3kg ,m 2=0.2kg
系统动量守恒:
2211021)(v m v m v m m +=+
此结果表明,质量为200克的部分以50m/s 的速度向反方向运动,其中负号表示与所设正方向相反。

例4.机关枪重8kg ,射出的子弹质量为20克,若子弹的出口速度是1000m/s ,则机枪的后退速度是多少?
分析:在水平方向火药的爆炸力远大于此瞬间机枪受的外力(枪手的依托力),故可认为在水平方向动量守恒。

即子弹向前的动量等于机枪向后的动量,总动量维持“零”值不变。

板书:
设子弹速度v ,质量m ;机枪后退速度v ,质量M 。

则由动量守恒有 mv MV =
s m s m M mv V /5.2/8
100002.0=⨯== 小结:上述两例都属于“反冲”和“爆炸”一类的问题,其特点是外内F F >>,系统近似动量守恒。

演示实验:反冲小车实验
点燃酒精,将水烧成蒸汽,气压增大后将试管塞弹出,与此同时,小车后退。

s m s m m v m v m m v /50/2
.0503.010)2.03.0()(2110212-=⨯-⨯+=-+=
与爆炸和反冲一类问题相似的还有碰撞类问题。

演示小球碰撞(两个)实验。

说明在碰撞时水平方向外力为零(竖直方向有向心力),因此水平方向动量守恒。

结论:碰撞时两球交换动量(B A m m =),系统的总动量保持不变。

例5. 讨论质量为A m 的球以速度0v 去碰撞静止的质量为B m 的球后,两球的速度各是多少?设碰撞过程中没有能量损失,水平面光滑。

设A 球的初速度0v 的方向为正方向。

由动量守恒和能量守恒可列出下述方程:
B B A A A v m v m v m +=0 ①
22202
12121B B A A A v m v m v m += ② 解方程①和②可以得到 0v m m m m v B
A B A A +-= 02v m m m v B A A B += 引导学生讨论:
(1)由B v 表达式可知B v 恒大于零,即B 球肯定是向前运动的,这与生活中观察到的各种现象是吻合的。

(2)由A v 表达式可知当B A m m >时,0>A m ,即碰后A 球依然向前滚动,不过速度已比原来小了⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛
<+-=1B A B A B m m m m v 当B A m m <时,00<v ,即碰后A 球反弹,且一般情况下速度也小于0v 了。

当B A m m =,0=A v ,0=B v ,这就是刚才看到的实验,即A 、B 两球互换动量的情形。

(3)讨论极端情形:若∞→B m 时,0v v A -=,即原速反弹;而 0→B v ,即几乎不动。

这就好像是生活中的小皮球撞墙的情形。

在热学部分中气体分子与器壁碰撞的模型就属于这种情形。

(4)由于A v 总是小于0v 的,所以通过碰撞可以使一个物体减速,在核反应堆中利用中子与碳原子(石墨或重水)的碰撞将快中子变为慢中子。

3.动量守恒定律是对同一个惯性参照系成立的。

例6 质量为M 的平板车静止在水平路面上,车与路面间的摩擦不计。

质量为m 的人从车的左端走到右端,已知车长为L ,求在此期间车行的行距离?
分析:由动量守恒定律可知人向右的动量应等于车向左的动量,即 mv=MV
用位移与时间的比表示速度应有
t
x M t x L m =-=
解得 L m M m x += 讨论:这里容易发生的错误是t
L v =,结果得到x=L
动量守恒定律中的各个速度必须是对同一个惯性参照系而言的速度。

而将v 写成t
L 是在小车参照系中的速度,不是对地面参照系而言的速度,以致发生上述错误。

4.小结:应用动量守恒定律时必须注意:
(1)所研究的系统是否动量守恒。

(2)所研究的系统是否在某一方向上动量守恒。

(3)所研究的系统是否满足外内F F 的条件,从而可以近似地认为动量守恒。

(4)列出动量守恒式时注意所有的速度都是对同一个惯性参照系的。

(5)一般情形下应先规定一个正方向,以此来确定各个速度的方向(即以代数计算代替一维矢量计算)。

教学效果分析:。

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