教案-碰撞与动量守恒基础,学生的 .pdf

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1、名师精编优秀教案个性化教学辅导教案学科 : 物理任课教师：段老师授课时间： 2014 年 5月姓名年级：高二教学课题碰撞与动量守恒阶段基础（）提高（ ）强化（）课时计划第（）次课共（）次课教学目标知识点：考点：方法：重点难点重点：难点：教学内容与教学过程课前检查作业完成情况：优良中差建议_一、基本概念比较1. 冲量与功的比较(1)定义式冲量的定义式： IFt(作用力在时间上的积累效果)功的定义式： WFscos (作用力在空间上的积累效果)(2)属性冲量是矢量，既有大小又有方向(求合冲量应按矢 ,量合成法则来计算)功是标量，只有大小没有方向(求物体所受外力的,总功只需按代数和计算)2. 动量与

2、动能 的比较(1)定义式动量的定义式： pmv动能的定义式： Ek12mv2(2)属性动量是矢量 (动量的变化也是矢量,求动量的变化 ,应按矢量运算法则来计算)动能是标量 (动能的变化也是标量,求动能的变化 ,只需按代数运算法则来计算)(3)动量与动能量值间的关系p2mEkEkp22m12pv(4) 动量和动能都是描述物体状态的量，都有相对性 (相对所选择的参考系) ，都与物体的受力情况无关动量的变化和动能的变化都是过程量，都是针对某段时间而言的3. 动量定理（1）动量定理的基本形式与表达式：I p分方向的表达式：Ix合 px， Iy合 py（2）动量定理推论：动量的变化率等于物体所受的合外力

3、，即 p tF合二、动量守恒定律1. 动量守恒定律的内容一个系统不受外力或者受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页名师精编优秀教案即：22112211vmvmvmvm守恒是指整个过程任意时刻相等（时时相等,类比匀速）定律适用于宏观和微观高速和低速2. 动量守恒定律的表达形式（1）22112211vmvmvmvm，即 p1+p2= p1/+p2/，（2）p1+p2=0，p1= -p2来源:学科网3. 理解：（1）正方向（2）同参同系（3）微观和宏观都适用4. 动量守恒定律的适用条

4、件（1）标准条件：系统不受外力或系统所受外力之和为零（2）近似条件：系统所受外力之和虽不为零，但比系统的内力小得多(如碰撞问题中的摩擦力、爆炸问题中的重力等外力与相互作用的内力相比小得多)，可以忽略不计（3）分量条件：系统所受外力之和虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统总动量的分量保持不变5. 使用动量守恒定律时应注意：（1）速度的瞬时性；（2）动量的矢量性；（3）时间的同一性6. 应用动量守恒定律解决问题的基本思路和方法（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统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

5、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）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， 哪些是作用于系统的外力在受力分析的基础上根据动量守恒定律的条件，判断能否应用动量守恒定律（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）确定正方向，建立动量守恒方程求解三、碰撞两个物体在极短时间内发生相互作用，这种情况称为碰撞。由于作用时间极短，一般都满足内力远大于外力，所以可以认为系统的动

6、量守恒。碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。1. 弹性碰撞：碰撞过程中不但系统的总动量守恒，而且碰撞前后动能也守恒。一般地两个硬质小球的碰撞，都很接近弹性碰撞。如两个物体弹性正碰，碰前速度分别为v1、v2，碰后速度分别为v1、v2，则有：22112211vmvmvmvm；22212221mv21mv21mv21mv21可以解得碰后速度。2. 非弹性碰撞：碰撞过程中只有动量守恒，动能并不守恒。3. 完全非弹性碰撞：两个物体碰撞后粘在一起。v)mm(vmvm2122114. 碰撞过程的三个基本原则（1）动量守恒。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

7、- - - - -第 2 页，共 13 页名师精编优秀教案（2）动能不增加。（3）碰撞后各物体运动状态的合理性。四、反冲、爆炸现象反冲指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象。喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例。在反冲现象里，系统的动量是守恒的。内力远大于外力，过程持续时间很短，即使系统所受合外力不为零，但合外力的冲量很小，可以忽略不计，可认为动量守恒。爆炸过程中虽然动量守恒，但由于其他形式的能转化为机械能，所以爆炸前后机械能并不守恒，其动能要增加。经典例题1. 若钢球以23m/s 的速度 , 与水平面成30角落到粗糙地

8、面相碰后弹起, 弹起速度大小为2 m/s, 方向与水平面成60角 , 判别钢球的动量改变量的方向. 2. 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使弹簧压缩, 如图所示 , 当撤去外力后 , 下列说法中正确的是（）A.a 尚未离开墙壁前, a 和 b 组成的系统动量守恒B.a 尚未离开墙壁前, a 和 b 组成的系统动量不守恒C. a 离开墙壁后 , a 和 b 组成的系统动量守恒D. a 离开墙壁后 , a 和 b 组成的系统动量不守恒3. 如图所示 , 在光滑水平面上静止着一倾角为、质量为M 的斜面体 B. 现有一质量为

9、m 的物体 A 以初速度v0沿斜面上滑 . 若 A 刚好可到达B 的顶端 , 且 A、B 具有共同速度 . 若不计 A、B 间的摩擦 , 求 A 滑到 B 的顶端时A 的速度的大小 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页名师精编优秀教案题型 1 某方向动量守恒问题【例 1】如图所示 , 从倾角为30、长为0.3 m 的光滑斜面上滑下质量为2 kg 的货包 , 掉在质量为13 kg 的小车里 , 若小车与水平面之间的动摩擦因数=0.02, 小车能前进的距离为 .（g 取 10 m/s2）题型 2 近似动量守恒问题【例

10、2】如图所示 , 一颗质量为m、速度为 v0的子弹竖直向上射穿质量为M 的木块后继续上升, 子弹从射穿木块到再回到原木块处所经过的时间为T. 那么当子弹射穿木块后,木块上升的最大高度是 . 题型 3 临界问题【例 3】 两磁铁各放在一辆小车上, 小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动. 已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg, 乙车和磁铁的总质量为1.0 kg. 两磁铁的N 极相对 , 推动一下 ,使两车相向运动. 某时刻甲的速率为 2 m/s, 乙的速率为 3 m/s, 方向与甲相反. 两车运动过程中始终未相碰. 求: （1）两车最近时, 乙的速度为多大? （2）甲车开始反向运动时, 乙的速度

11、为多大? 1. 如图所示 , 光滑的水平地面上放着一个光滑的凹槽, 槽两端固定有两轻质弹簧, 一弹性小球在两弹簧间往复运动, 把槽、小球和弹簧视为一个系统, 则在运动过程中（）A.系统的动量守恒, 机械能不守恒B. 系统的动量守恒, 机械能守恒C. 系统的动量不守恒, 机械能守恒D. 系统的动量不守恒, 机械能不守恒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页名师精编优秀教案2. 如图所示 , 光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧, 两手分别按住小车, 使它们静止 ,对两车及弹簧组成的系统, 下列说法中正确的是（）A.两

12、手同时放开后, 系统总动量始终为零B.先放开左手 , 后放开右手 , 动量不守恒C. 先放开左手 , 后放开右手 , 总动量向左D. 无论何时放手, 两手放开后在弹簧恢复原长的过程中, 系统总动量都保持不变, 但系统的总动量不一定为零3. 一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g 的气体 , 气体离开发动机时相对地的速度v=1 000 m/s, 设火箭质量 M=300 kg, 发动机每秒喷气20 次, 求: （1）当第三次气体喷出后, 火箭的速度多大？（2）运动第1 s 末, 火箭的速度多大？4. 甲、 乙两小船质量均为M=120 kg, 静止于水面上 , 甲船上的人质量m=60 kg, 通过一

13、根长为L=10 m 的绳用 F=120 N 的水平力拉乙船, 求: （1）两船相遇时, 两船分别走了多少距离. （2）为防止两船相撞, 人至少以多大的速度由甲船跳上乙船. （忽略水的阻力）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页名师精编优秀教案第 2 节动量守恒定律的应用要点一相对运动问题即学即用1. 人类发射的总质量为M的航天器正离开太阳系向银河系中心飞去, 设此时航天器相对太阳中心离去的速度大小为v, 受到的太阳引力可忽略,航天器上的火箭发动机每次点火的工作时间都很短 , 每次工作喷出的气体质量都为m, 相对飞船的速

14、度大小都为u, 且喷气方向与航天器运动方向相反 , 试求 : 火箭发动机工作3 次后航天器获得的相对太阳系的速度. 要点二多物体系统的动量守恒即学即用2. 如图所示 , mA=1 kg ,mB=4 kg , 小物块 mC=1 kg, ab、dc 段均光滑 , 且 dc 段足够长 ;物体 A、B上表面粗糙 , 最初均处于静止. 小物块 C 静止在 a 点, 已知 ab 长度 L=16 m, 现给小物块C 一个水平向右的瞬间冲量I0=6 Ns. （1）当 C 滑上 A 后, 若刚好在A 的右边缘与A 具有共同的速度v1（此时还未与B 相碰） , 求v1的大小 . （2）A、C 共同运动一段时间后与

15、B 相碰 , 若已知碰后A 被反弹回来 , 速度大小为0.2 m/s, C最后和 B 保持相对静止, 求 B、C 最终具有的共同速度v2. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页名师精编优秀教案题型 1 “人船模型”问题【例 1】如图所示 , 小车静止在光滑水平面上,小车和车上的各种设备（不包括弹丸）的总质量为M,车右侧固定有发射装置 ,装置内装有n 个质量均为m 的弹丸 , 车左侧内壁固定有沙袋, 发射器口到沙袋的距离为d. 把 n 颗弹丸最终都射入沙袋中, 当前一颗弹丸陷入沙袋中后, 再发射后一颗弹丸. 求当 n

16、颗弹丸射入沙袋后小车移动的距离是多大? 题型 2 动态过程分析问题【例 2】如图所示 , 将质量为M1, 半径为 R 且内壁光滑的半圆槽置于光滑水平面上, 左侧靠墙角 ,右侧靠一质量为M2的物块 . 今让一质量为m 的小球自左侧槽口A 的正上方h高处从静止开始落下, 与圆弧槽相切自A 点进入槽内 , 则以下结论中正确的是（）A.小球在槽内运动的全过程中, 小球与半圆槽在水平方向动量守恒B.小球在槽内运动的全过程中, 小球、半圆槽和物块组成的系统动量守恒C. 小球离开C 点以后 , 将做竖直上抛运动D. 槽将与墙不会再次接触题型 3 碰撞模型【例 3】一个质量M=1 kg 的鸟在空中以v0=6

17、m/s 的速度沿水平方向飞行, 离地面高度h=20 m,忽被一颗质量m=20 g 沿水平方向同向飞来的子弹击中, 子弹速度v=300 m/s, 击中后子弹留在鸟体内 , 鸟立即死去, g=10 m/s2. 求 : 鸟被击中后落地的时间和鸟落地处离被击中处的水平距离. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页名师精编优秀教案1. 用大小相等的水平恒力F 和 F分别作用于物体A 和物体 B 上, 使 A、B 在光滑的水平面上沿一条直线由静止开始相向运动, 如图所示 , 已知mAmB, 两个力作用相等的距离后都撤去 , 之后两

18、物体碰撞并合为一体, 则它们（）A.可能停止运动B. 一定向右运动C. 可能向左运动D. 仍运动 , 但方向不确定2. 如图所示 , 一质量 M=3 kg 的长方形木板B 放在光滑水平地面上, 在其右端放一质量 m=1 kg 的小木块A. 现以地面为参照系, 给 A 和 B 以大小均为4.0 m/s, 方向相反的初速度 ,使 A 开始向左运动 , B 开始向右运动, 但最后 A 并没有滑离B 板. 站在地面的观察者看到在一段时间内小木块A 正在做加速运动, 则在这段时间内的某时刻木板B 相对地面的速度大小可能是（）A.2.4 m/s B.2.8 m/s C.3.0 m/s D.1.8 m/s3

19、. （2009泰安模拟 ）如图所示 , 在光滑的冰面上, 人和冰车的总质量为M, 是球的质量m 的17 倍. 人坐在冰车上 , 如果每一次人都以相同的对地速度v 将球推出 , 且球每次与墙发生碰撞时均无机械能损失. 试求 : 球被人推出多少次后, 人就再也接不到球了? 4. 人在平板车上用水平恒力拉绳使重物能靠拢自己, 如图所示 , 人相对车始终不动, 重物与平板车之间 ,平板车与地面之间均无摩擦.设开始拉重物时车和重物都是静止的, 车和人的总质量为 M=100 kg, 重物质量m=50 kg, 拉力 F=200 N, 重物在车上向人靠拢了3 m. 求: （1）车在地面上移动的距离. （2）这

20、时车和重物的速度. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页名师精编优秀教案课后练习1. 如图所示 , 在固定的水平光滑横杆上套着一个轻环, 一条线的一端连于轻环, 另一端系小球. 与球的质量比 , 轻环和线的质量可忽略不计. 开始时 , 将系球的线绷直并拉到与横杆平行的位置然后释放小球. 小球下摆时悬线与横杆的夹角逐渐增大 , 试问 : 由 0增大到90的过程中 , 小球速度的水平分量的变化是（）A.一直增大B. 先增大后减小C. 始终为零D. 以上说法都不正确2. 两辆质量相同的小车, 置于光滑的水平面上, 有一人静

21、止在小车A 上, 两车静止 , 如图所示 . 当这个人从 A 车跳到 B 车上 , 接着又从B 车跳回 A 车并与 A 车保持相对静止, 则 A 车的速率（）A. 等于零B. 小于 B 车的速率C. 大于 B 车的速率D. 等于 B 车的速率3. 相互作用的物体组成的系统在某一相互作用过程中, 以下判断正确的是（）A. 系统的动量守恒是指只有初、末两状态的动量相等B.系统的动量守恒是指任意两个状态的动量相等C. 系统的动量守恒是指系统中任一物体的动量不变D. 系统所受外力的冲量为零, 系统动量一定守恒4. 在光滑的水平面上有a、 b 两球 , 其质量分别为ma、mb, 两球在 t 时刻发生正碰

22、, 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页名师精编优秀教案两球在碰撞前后的速度图象如图所示. 下列关系正确的是（）A.mamb B.mamB. 最初人和车都处于静止状态. 现在 , 两人同时由静止开始相向而行, A 和 B 对地面的速度大小相等, 则车（）A.静止不动B.左右往返运动C. 向右运动D.向左运动7. 如图所示 , 质量分别为m1、m2的两个小球A、B, 带有等量异种电荷, 通过绝缘轻弹簧相连接, 置于绝缘光滑的水平面上. 突然加一水平向右的匀强电场后, 两球 A、B 将由静止开始运动, 对两小球A、B 和

23、弹簧组成的系统, 在以后的运动过程中, 以下说法正确的是（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用, 且弹簧不超过弹性限度）（）A.系统机械能不断增加B. 系统机械能守恒C. 系统动量不断增加D. 系统动量守恒8. （2009南京模拟 ）如图所示 , 光滑水平面上有大小相同的A、 B 两球在同一直线上运动. 两精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页名师精编优秀教案球质量关系为mB=2mA, 规定向右为正方向, A、B 两球的动量均为6 kgm/s, 运动中两球发生碰撞 , 碰撞后 A 球的动量增量为-4 kg m/s,

24、则（）A.左方是 A 球, 碰撞后 A、B 两球速度大小之比为25 B.左方是 A 球, 碰撞后 A、B 两球速度大小之比为110 C. 右方是 A 球, 碰撞后 A、B 两球速度大小之比为25 D. 右方是 A 球, 碰撞后 A、B 两球速度大小之比为110 9. 如图所示 , 质量均为M 的物体 A 和 B 静止在光滑水平地面上并紧靠在一起（不粘连） , A 的 ab 部分是四分之一光滑圆弧, bc 部分是粗糙的水平面. 现让质量为 m 的小物块C（可视为质点）自a 点静止释放 , 最终刚好能到达c 点而不从A 上滑下 .则下列说法中正确的是（）A.小物块 C 到 b 点时 , A 的速度

25、最大B. 小物块 C 到 c 点时 , A 的速度最大C. 小物块 C 到 b 点时 ,C 的速度最大D. 小物块 C 到 c 点时 , A 的速率大于B 的速率10. 如图所示 , 细线上端固定于O 点, 其下端系一小球, 静止时细线长L. 现将悬线和小球拉至图中实线位置, 此时悬线与竖直方向的夹角=60 , 并于小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球, 然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放, 它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体, 它们一起摆动中可达到的最大高度是（）A.2LB.4LC.8LD.16L11. 如图为一空间探测器的示意图, P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机, P1、

26、P3的连线与空间一固定坐标系的x 轴平行 , P2、P4的连线与y 轴平行 . 每台发动机喷气时, 都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动. 开始时 , 探测器相对于坐标系以恒定的速率v0沿正 x 方向平动 . 先开动P1,使 P1在极短时间内一次性喷出质量为m 的气体 , 气体喷出时相对于坐标系的速度大小为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页名师精编优秀教案v. 然后开动P2, 使 P2在极短的时间内一次性喷出质量为m 的气体 , 气体喷出时相对坐标系的速度大小为v. 此时探测器的速度大小为2v0, 且方向沿正

27、y 方向 . 假设探测器的总质量为M （包括气体的质量） , 求每次喷出气体的质量m 与探测器总质量M 的比值和每次喷出气体的速度v 与 v0的比值 . 12. 如图所示 , 半径为 R 的光滑圆环轨道与高为8R 的光滑斜面固定在同一竖直平面内, 两轨道之间由一条光滑水平轨道CD 相连 . 在水平轨道CD 上, 一轻质弹簧被a 和 b 两个金属小球压缩（不连接）, 弹簧和小球均处于静止状态. 今同时释放两个小球 , a 球恰好能通过圆环轨道最高点A, b 球恰好能到达斜面最高点B. 已知 a 球的质量为m,重力加速度为g. 求: （1）b 球的质量 . （2）释放小球前, 弹簧的弹性势能. 1

28、3. （2009成都模拟 ）对于两物体碰撞前后速度在同一直线上, 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页名师精编优秀教案且无机械能损失的碰撞过程, 可以简化为如下模型: A、B 两物体位于光滑水平面上, 仅限于沿同一直线运动 . 当它们之间的距离大于等于某一定值d 时,相互作用力为零; 当它们之间的距离小于d 时, 存在大小恒为F 的斥力 . 设 A 物体质量m1=1.0 kg, 开始时静止在直线上某点; B 物体质量m2=3.0 kg, 以速度 v0从远处沿该直线向A 运动 , 如图所示 . 若 d=0.10 m, F=0.60 N, v0=0.20 m/s . 求: （1）相互作用过程中, A、B 加速度的大小 . （2）从开始相互作用到A、B 间的距离最小时, 系统（物体组）动能的减少量. （3）A、B 间的最小距离. 课后巩固作业_; 巩固复习_; 预习布置 _签字学科组长签字：学习管理师 :老师课后赏识评价老师最欣赏的地方：老师的建议：备注精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页