高中物理第1章碰撞與動(dòng)量守恒1.2探究動(dòng)量守恒定律滬科版選修3

1、第一章 碰撞與動(dòng)量守恒,第節(jié)探究動(dòng)量守恒定律,2、能夠區(qū)分系統(tǒng)、內(nèi)力和外力,3、能夠自行推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式,4、了解動(dòng)量守恒定律的普適性和牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用范圍的局限性,5、深刻理解動(dòng)量守恒定律，練習(xí)用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題,1、明確探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量的變化規(guī)律，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法,她能跳上岸嗎,很不幸，她落水了,估計(jì)到岸邊只有1.5m,我平時(shí)立定跳遠(yuǎn)都是2m多呢,跳,啊,我怎么會(huì)跳到水里去了呢,問(wèn)題1：這位自信的同學(xué)為什么會(huì)掉到水里呢,問(wèn)題2： 小球碰撞時(shí)，他們的動(dòng)量變化遵守怎樣的規(guī)律呢,m1,m2,實(shí)驗(yàn)探究探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量的變化規(guī)律,建立模型：實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個(gè)物

2、體在碰撞之前沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，且方向同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)；這種情況叫做一維碰撞,在一維碰撞的情況下，兩個(gè)物體碰撞前后的動(dòng)量有什么規(guī)律呢,問(wèn)題3：如何探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量的變化規(guī)律,問(wèn)題5：怎樣測(cè)量物體的質(zhì)量呢,用天平測(cè)量物體的質(zhì)量,速度的測(cè)量：可以充分利用所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，如利用勻速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)，并借助于斜槽、氣墊導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶等來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂刂茖?shí)驗(yàn)條件,問(wèn)題6：怎樣測(cè)量物體的速度呢,問(wèn)題4：實(shí)驗(yàn)室如何測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體碰撞前后的動(dòng)量呢,質(zhì)量,速度,測(cè)速原理1：光電門(mén)測(cè)速,測(cè)出滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t， 擋光條的寬度為L(zhǎng),則滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度為,測(cè)速原理2：?jiǎn)螖[測(cè)速,

3、設(shè)擺繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，測(cè)出擺角和， 機(jī)械能守恒可得速度為,測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x,測(cè)速原理3：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速,可得速度為,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間t,還有其他方案嗎,分析頻閃照片中A、B滑塊碰撞前后的位置情況， 設(shè)頻閃時(shí)間間隔為 t，可得速度為,測(cè)速原理4 ：頻閃照片測(cè)速,測(cè)出碰撞前后各球落點(diǎn)到O間的距離xOP、xOM、xON，各球空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相同，設(shè)為 t，可得速度為,為防止碰撞中A球反彈，有: mAmB,落點(diǎn)確定,測(cè)速原理5：平拋測(cè)速,m2,m1,系統(tǒng)：有相互作用的兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng),內(nèi)力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力,外力：外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力,系統(tǒng),內(nèi)力,外力,問(wèn)

4、題7：如何理解系統(tǒng)內(nèi)力和外力，舉例說(shuō)明,m2,m1,光滑,問(wèn)題8：試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)兩物體碰撞前后的總動(dòng)量的關(guān)系,你還有其他的推導(dǎo)方法嗎,m2,m1,光滑,問(wèn)題9：試用動(dòng)量定理推導(dǎo)兩物體碰撞前后的總動(dòng)量的關(guān)系,問(wèn)題10：觀看視頻，你有何感想,如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律,1、內(nèi)容,2、表達(dá)式,3、適用條件,1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件,2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實(shí)際條件,3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力相對(duì)來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)，因而系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒；(近似條件,4)系統(tǒng)總的來(lái)看雖不符合以上三條中的任

5、何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動(dòng)量守恒.(單向條件,問(wèn)題11：對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解,審題指導(dǎo),本題中研究的是哪一個(gè)過(guò)程？該過(guò)程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么,本題中相互作用的系統(tǒng)是什么,分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動(dòng)量守恒的條件,碰撞前、后,地面摩擦力和空氣阻力,遠(yuǎn)小于內(nèi)力,動(dòng)量守恒,系統(tǒng),內(nèi)力,外力,如圖所示，一只質(zhì)量為5.4kg的保齡球，撞上一只質(zhì)量為1.7kg、原來(lái)靜止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，求保齡球碰撞前的運(yùn)動(dòng)速度,問(wèn)題12：處理課本案例，歸納如何動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題,如圖所示，一只

6、質(zhì)量為5.4kg的保齡球，撞上一只質(zhì)量為1.7kg、原來(lái)靜止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，求保齡球碰撞前的運(yùn)動(dòng)速度,解析,沿保齡球碰撞前的運(yùn)動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸，有,碰撞前保齡球的總動(dòng)量為,碰撞后保齡球的總動(dòng)量為,由動(dòng)量守恒定律可得,所以,代入數(shù)值，得,問(wèn)題12：處理課本案例，歸納如何動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題,找：找研究對(duì)象(系統(tǒng)包括那幾個(gè)物體)和研究過(guò)程； 析：進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(或在某一方向是否守恒)； 定：規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動(dòng)量正負(fù)號(hào)，畫(huà)好分析圖； 列：由動(dòng)量守恒定律列方程； 算：合理進(jìn)行運(yùn)算，得出最后的結(jié)果，并對(duì)結(jié)

7、果進(jìn)行分析,應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟和方法,問(wèn)題12：處理案例，歸納如何動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題,問(wèn)題13：用動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律兩種方法解題并進(jìn)行比較,如圖所示，質(zhì)量mB=1kg的平板小車(chē)B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)t=0時(shí)，質(zhì)量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小車(chē)，A與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2。若A最終沒(méi)有滑出小車(chē)，取水平向右為正方向，g10m/s2， 求：A在小車(chē)上停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車(chē)的速度大小,A在小車(chē)上停止運(yùn)動(dòng) 時(shí)，A、B以共同速 度運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為v，取水平向右為正方向,解析,用動(dòng)量守恒定律,方法一,mAv2-mBv1=(m

8、A+mB)v,由動(dòng)量守恒定律得,解得， v=lms,問(wèn)題13：用動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律兩種方法解題并進(jìn)行比較,如圖所示，質(zhì)量mB=1kg的平板小車(chē)B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)t=0時(shí)，質(zhì)量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小車(chē)，A與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2。若A最終沒(méi)有滑出小車(chē)，取水平向右為正方向，g10m/s2， 求：A在小車(chē)上停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車(chē)的速度大小,解析,設(shè)小車(chē)的加速度為a1， 小鐵塊的加速度為a2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,方法二,用牛頓運(yùn)動(dòng)定律,所以v1+a1t=v2 -a2t 解得：t0.5s,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得,得：v=v1-a1t=1

9、+40.5= 1m/s,1、動(dòng)量守恒定律只涉及過(guò)程始末兩個(gè)狀態(tài),與過(guò)程中力的細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)。 2、動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問(wèn)題，而且適用于高速、微觀的問(wèn)題。 3、動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域,動(dòng)量守恒定律的普適性,問(wèn)題13：用動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律兩種方法解題并進(jìn)行比較,牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題要涉及整個(gè)過(guò)程的力,這些領(lǐng)域，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不在適用,ABD,1.4,4,保持不變,最大誤差,解析,課堂練習(xí)1,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體

10、，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量(包括橡皮泥)為310g，小車(chē)B的質(zhì)量為205g，計(jì)算可知，兩小車(chē)相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)kgm/s；兩小車(chē)相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi) kgm/s(保留三位有效數(shù)字)。兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_,0.620,0.618,紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔及小車(chē)與木板間有摩擦,t2=7T=0.14s,t1=5T=0.10s,小車(chē)的A速度,AB相碰并粘合成一體速度,mAv1=0.3102 kgm/s =0.620 kgm/s,mA+mB)v2=(0.310+0.205)1.

11、2 kgm/s =0.618 kgm/s,解析,課堂練習(xí)2,一輛平板車(chē)停止在光滑水平面上，車(chē)上一人用大錘敲打車(chē)的左端，如下圖所示，在錘的連續(xù)敲打下，這輛平板車(chē)將( ) A、左右來(lái)回運(yùn)動(dòng) B、向左運(yùn)動(dòng) C、向右運(yùn)動(dòng) D、靜止不動(dòng),A,課堂練習(xí)3,解析,對(duì)人、鐵錘和平板車(chē)組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)外力之和為0，系統(tǒng)總動(dòng)量守恒,當(dāng)錘頭打下去時(shí)，錘頭向右運(yùn)動(dòng)，車(chē)就向左運(yùn)動(dòng)； 舉起錘頭，錘頭向左運(yùn)動(dòng)，車(chē)就向右運(yùn)動(dòng)； 連續(xù)敲擊時(shí)，車(chē)就左右運(yùn)動(dòng)； 一旦錘頭不動(dòng)，車(chē)就會(huì)停下,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的磁鐵，分別固定在甲、乙兩輛小車(chē)上，甲車(chē)的總質(zhì)量為4kg，乙車(chē)的總質(zhì)量為2kg。甲、乙兩輛小車(chē)放在光滑的水平面上，它們相向運(yùn)動(dòng)，甲車(chē)的

12、速度是5m/s，方向水平向右；乙車(chē)的速度是3m/s,方向水平向左。由于兩車(chē)上同性磁極的相互排斥，某時(shí)刻乙車(chē)向右以8m/s的水平速度運(yùn)動(dòng)，求此時(shí)甲車(chē)的速度,負(fù)號(hào)表示甲車(chē)的速度方向水平向左,課堂練習(xí)4,解析,以水平向右方向?yàn)檎较?確定正方向,v1=5m/s, v2=-3m/s, v2=8m/s,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2,解得：v1 =-0.5m/s,審題指導(dǎo),在列車(chē)編組站里，一輛 m1 = 1.8104 kg 的貨車(chē)在平直軌道上以 v1 = 2 m/s 的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛 m2 = 2.2104 kg 的靜止貨車(chē)，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，求貨車(chē)碰撞后的運(yùn)動(dòng)速度,本題中研究的是哪一個(gè)過(guò)程？該過(guò)程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么,本題中相互作用的系統(tǒng)是什么,分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動(dòng)量守恒的條件,碰撞前、后,地面摩擦力和空氣阻力,遠(yuǎn)小于內(nèi)力,動(dòng)量守恒,系統(tǒng),內(nèi)力,外力,課堂練習(xí)5,在列車(chē)編組站里，一輛 m1 = 1