人教版高二物理選修35動量守恒定律的應用教學案一（教師版）

1、.人教版高二物理選修3-5動量守恒定律的應用教學案一教學目的：1知道應用動量守恒定律解決問題時應注意的問題2掌握應用動量守恒定律解決問題的一般步驟3會應用動量定恒定律分析、解決碰撞、爆炸等物體互相作用的問題教學重點：純熟掌握正確應用動量守恒定律解決有關力學問題的正確步驟教學難點：守恒條件的判斷，守恒定律的條件性、整體性、矢量性、相對性、瞬時性教學方法：討論，總結；通過實例分析，明確動量守恒定律的矢量性、同時性和相對性教學用具：投影片、物理課件教學過程：【復習導入新課】：1動量守恒的條件是什么？2動量守恒定律的研究對象是什么？在實際生活中，物體之間的互相作用種類很多，比方碰撞、爆炸等問題，本節(jié)課

2、我們就應用動量守恒定律來解決這些問題【講授新課】一、動量守恒條件的分析與應用1、理想守恒情況：系統(tǒng)不受外力或外力的合力為零例1、如下圖的裝置中，木塊B與程度桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿程度方向射入木塊后留在木塊內，將彈簧壓縮到最短現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象系統(tǒng)，那么此系統(tǒng)在從子彈開場射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中：A、動量守恒、機械能守恒B、動量不守恒、機械能不守恒C、動量守恒、機械能不守恒D、動量不守恒、機械能守恒解：假設以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象系統(tǒng)，從子彈開場射入木塊到彈簧壓縮至最短時，彈簧固定端墻壁對彈簧有外力作用，因此動量不守恒而在子彈射入木塊時，存

3、在劇烈摩擦作用，有一部分能量將轉化為內能，機械能也不守恒實際上，在子彈射入木塊這一瞬間過程，取子彈與木塊為系統(tǒng)那么可認為動量守恒此瞬間彈簧尚未形變子彈射入木塊后木塊壓縮彈簧過程中，機械能守恒，但動量不守恒物理規(guī)律總是在一定條件得出的，因此在分析問題時，不但要弄清取誰作研究對象，還要弄清過程的階段的選取，判斷各階段滿足物理規(guī)律的條件2、近似情況：系統(tǒng)雖受外力作用，但外力遠小于內力，系統(tǒng)總動量近似守恒例2、質量為M的小車中掛有一個單擺，擺球的質量為M0，小車和單擺以恒定的速度V0不沿程度地面運動，與位于正對面的質量為M1的靜止木塊發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，在此過程中，以下哪些說法是可能發(fā)生的 A小車

4、、木塊、擺球的速度都發(fā)生變化，分別為V1、V2和V3，且滿足：M+M0V0=MV1+M1V2+M0V3；B擺球的速度不變，小車和木塊的速度為V1、V2，且滿足：MV0=MV1+M1V2；C擺球的速度不變，小車和木塊的速度都為V，且滿足：MV0=M+M1V；D小車和擺球的速度都變?yōu)閂1，木塊的速度變?yōu)閂2，且滿足：M+M0V0=M+M0V1+M1V2解：小車與木塊相碰，隨之發(fā)生的將有兩個過程：其一是，小車與木塊相碰，作用時間極短，過程完畢時小車與木塊速度發(fā)生了變化，而小球的速度未變；其二是，擺球將要相對于車向右擺動，又導致小車與木塊速度的改變。但是題目中已明確指出只需討論碰撞的極短過程，不需考慮

5、第二過程。因此，我們只需分析B、C兩項。其實，小車與木塊相碰后，將可能會出現(xiàn)兩種情況，即碰撞后小車與木塊合二為一或它們碰后又分開，前者正是C項所描繪的，后者正是B項所描繪的，所以B、C兩項正確。3、單方向守恒：系統(tǒng)在某一方向上不受外力或受到的合外力為零，系統(tǒng)總動量在這個方向上守恒例3、如下圖，AB為一光滑程度橫桿，桿上套一質量為M的小圓環(huán)，環(huán)上系一長為L質量不計的細繩，繩的另一端拴一質量為m的小球，現(xiàn)將繩拉直，且與AB平行，由靜止釋放小球，那么當線繩與A B成角時，圓環(huán)挪動的間隔 是多少？解：雖然小球、細繩及圓環(huán)在運動過程中合外力不為零桿的支持力與兩圓環(huán)及小球的重力之和不相等系統(tǒng)動量不守恒，但

6、是系統(tǒng)在程度方向不受外力，因此程度動量守恒。設細繩與AB成角時小球的程度速度為v，圓環(huán)的程度速度為V，那么由程度動量守恒有：MV=mv且在任意時刻或位置V與v均滿足這一關系，加之時間一樣，公式中的V和v可分別用其程度位移替代，那么上式可寫為：Md=mL-Lcos-d解得圓環(huán)挪動的間隔 ：d=mL1-cos/M+m說明： 此題常出現(xiàn)的錯誤：1對動量守恒條件理解不深化，對系統(tǒng)程度方向動量守恒感到疑心，無法列出守恒方程.2找不出圓環(huán)與小球位移之和L-Lcos。課堂檢測1、如下圖，A、B兩物體的質量比mAmB=32，它們原來靜止在平板車C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車上外表間動摩擦因

7、數(shù)一樣，地面光滑.當彈簧突然釋放后，那么有 BC AA、B系統(tǒng)動量守恒BA、B、C系統(tǒng)動量守恒C小車向左運動D小車向右運動2、如下圖，兩帶電金屬球在絕緣的光滑程度桌面上沿同一直線相向運動，A球帶電為q，B球帶電為+2q，以下說法中正確的選項是 AD A相碰前兩球的運動過程中，兩球的總動量守恒 B相碰前兩球的總動量隨兩球的間隔 逐漸減小而增大C相碰別離后的兩球的總動量不等于相碰前兩球的總動量，因為兩球相碰前作用力為引力，而相碰后的作用力為斥力D相碰別離后任一瞬時兩球的總動量等于碰前兩球的總動量，因為兩球組成的系統(tǒng)合外力為零3、把一支槍程度固定在小車上，小車放在光滑的程度面上，槍發(fā)射出一顆子彈時，

8、關于槍、 彈、車，以下說法正確的選項是 D A槍和彈組成的系統(tǒng)，動量守恒B槍和車組成的系統(tǒng)，動量守恒C三者組成的系統(tǒng)，因為槍彈和槍筒之間的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動量變化很小，可 以忽略不計，故系統(tǒng)動量近似守恒D三者組成的系統(tǒng)，動量守恒，因為系統(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個外力作用，這兩個外力的合力為零4、質量為M的楔形物塊上有圓弧軌道，靜止在程度面上。質量為m的小球以速度v1向物塊運動。不計一切摩擦，圓弧小于90°且足夠長。求小球能上升到的最大高度H 和物塊的最終速度v。解：系統(tǒng)程度方向動量守恒，全過程機械能也守恒。在小球上升過程中，由程度方向系統(tǒng)動量守恒得：由系統(tǒng)機械能守恒得： 解得全

9、過程系統(tǒng)程度動量守恒，機械能守恒，得二、動量守恒定律四性1、動量守恒定律的系統(tǒng)性動量守恒定律描繪的對象是由兩個以上的物體構成的系統(tǒng)，研究的對象具有系統(tǒng)性。例1、一門舊式大炮在光滑的平直軌道上以V=5m/s的速度勻速前進，炮身質量為M=1000kg，現(xiàn)將一質量為m=25kg的炮彈，以相對炮身的速度大小u=600m/s與V反向程度射出，求射出炮彈后炮身的速度V/.解：以地面為參考系，設炮車原運動方向為正方向，根據(jù)動量定律有：M+mV=MV/+muV/解得2、動量守恒定律的矢量性動量守恒定律的表達式是矢量方程，對于系統(tǒng)內各物體互相作用前后均在同一直線上運動的問題，應首先選定正方向，凡與正方向一樣的動

10、量取正，反之取負。對于方向未知的動量一般先假設為正，根據(jù)求得的結果再判斷假設真?zhèn)?。?、質量為m的A球以程度速度V與靜止在光滑的程度面上的質量為3m的B球正碰，A球的速度變?yōu)樵瓉淼?/2，那么碰后B球的速度是以V的方向為正方向.A.V/2, B.V C.V/2 D.V/2解：碰撞后A球、B球假設同向運動，A球速度小于B球速度，因此，A球碰撞前方向一定改變，A球動量應mV/2.由動量守恒定律得：,V/=V/2.故D正確。3、動量守恒定律的相對性動量守恒定律表達式中各速度必須是相對同一參考系。因為動量中的速度有相對性，在應用動量守恒定律列方程時，應注意各物體的速度必須是相對同一參考系的速度。假設題

11、設條件中物體不是相對同一參考系的，必須將它們轉換成相對同一參考系的，必須將它們轉換成相對同一參考系的速度。一般以地面為參考系。例3、某人在一只靜止的小船上練習射擊，船、人和槍不包含子彈及船上固定靶的總質量為M，子彈質量m，槍口到靶的間隔 為L，子彈射出槍口時相對于槍口的速率恒為V，當前一顆子彈陷入靶中時，隨即發(fā)射后一顆子彈，那么在發(fā)射完全部n顆子彈后，小船后退的間隔 多大？不計水的阻力解： 設子彈運動方向為正方向，在發(fā)射第一顆子彈的過程中小船后退的間隔 為S，根據(jù)題意知子彈飛行的間隔 為LS,那么由動量守恒定律有：mLSM+n1mS=0解得：S=每顆子彈射入靶的過程中，小船后退的間隔 都一樣，

12、因此n顆子彈全部射入的過程，小船后退的總間隔 為nS=.4、動量守恒定律的同時性動量守恒定律方程兩邊的動量分別是系統(tǒng)在初、末態(tài)的總動量，初態(tài)動量的速度都應該是互相作用前同一時刻的瞬時速度，末態(tài)動量中的速度都必須是互相作用后同一時刻的瞬時速度。例4、平靜的水面上有一載人小船，船和人共同質量為M，站立在船上的人手中拿一質量為m的物體。起初人相對船靜止，船、人、物體以共同速度V0前進，當人相對于船以速度u向相反方向將物體拋出時，人和船的速度為多大？水的阻力不計。解：物體被拋出的同時，船速已發(fā)生變化，不再是原來的V0，而變成了V,即V與u是同一時刻，拋出后物對地速度是V-u.由動量守恒定律得：M+mV

13、0=MV+mV-u解得：課堂檢測1、如下圖，用細線掛一質量為M的木塊，有一質量為m的子彈自左向右程度射穿此木塊，穿透前后子彈的速度分別為和v設子彈穿過木塊的時間和空氣阻力不計，木塊的速度大小為 B A BC D2、如下圖，A、B兩物體的質量比mAmB=32，它們原來靜止在平板車C上， A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車上外表間動摩擦因數(shù)一樣，地面光滑.當 彈簧突然釋放后，那么有 BC AA、B系統(tǒng)動量守恒BA、B、C系統(tǒng)動量守恒C小車向左運動 D小車向右運動3、如下圖，三輛一樣的平板小車a、b、c成一直線排列，靜止在光滑程度地面上，c車上一個小孩跳到b車上，接著又立即從b車跳到a車上

14、，小孩跳離c車和b車時對地的程度速度一樣，他跳到a車上沒有走動便相對a車保持靜止，此后 CD Aa、c兩車的運動速率相等Ba、b兩車的運動速率相等C三輛車的運動速率關系為vcvavbDa、c兩車的運動方向一定相反4、質量為2kg的小車以2m/s的速度沿光滑的程度面向右運動，假設將質量為2kg的砂袋以3m/s的速度迎面扔上小車，那么砂袋與小車一起運動的速度的大小和方向是 C A2.6m/s，向右 B2.6m/s，向左 C0.5m/s，向左 D0.8m/s，向右5、總質量為M的火箭模型 從飛機上釋放時的速度為v0，速度方向程度?；鸺蚝笠韵鄬τ诘孛娴乃俾蕌噴出質量為m的燃氣后，火箭本身的速度變?yōu)槎?/p>

15、大？解：火箭噴出燃氣前后系統(tǒng)動量守恒。噴出燃氣后火箭剩余質量變?yōu)镸-m，以v0方向為正方向，課后檢測1、在質量為M的小車中掛有一單擺，擺球的質量為，小車和單擺以恒定的速度V沿光滑程度地面運動，與位于正對面的質量為m的靜止木塊發(fā)生碰撞，碰撞的時間極短。在此碰撞過程中，以下哪個或哪些說法是可能發(fā)生的 BC A小車、木塊、擺球的速度都發(fā)生變化，分別變?yōu)?、，滿足B擺球的速度不變，小車和木塊的速度變?yōu)楹?，滿足C擺球的速度不變，小車和木塊的速度都變?yōu)関，滿足MVM+mvD小車和擺球的速度都變?yōu)?，木塊的速度變?yōu)?，滿足2、車廂停在光滑的程度軌道上，車廂后面的人對前壁發(fā)射一顆子彈。設子彈質量為m，口速度v，車廂和人的質量為M，那么子彈陷入前車壁后，車廂的速度為 D Amv/M，向前 Bmv/M，向后Cmv/m+M，向前 D03、向空中發(fā)射