动量定理和动量守恒定律的应用.docx
《动量定理和动量守恒定律的应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《动量定理和动量守恒定律的应用.docx(22页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、动量定理和动量守恒定律的应用高二物理动量守恒定律教案 高二物理动量守恒定律教案 教学目标:一、学问目标1、理解动量守恒定律的准确含义2、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围二、实力目标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说明现象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、培育实事求是的科学看法和严谨的推理方法2、使学生知道自然科学规律发觉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:理解和基本驾驭动量守恒定律难点:对动量守恒定律条件的驾驭教学过程:动量定理探讨了一个物体受到力的冲量作用后,动量怎样改变,那么两个或两个以
2、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改变,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改变,但它们遵循着一条重要的规律()系统为了便于对问题的探讨和分析,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须要敏捷选取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靠于系统的选取,只有在确定了系统后,才
3、能确定内力和外力(二)相互作用的两个物体动量改变之间的关系【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,通过调整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,这样就可以用和分别表示A、B两滑块相互作用后的速度,测出两滑块的质量mm和作用后的位移和比较m和m高二物理动量守恒定律教案1试验条件:以A、B为系统,外力很小可忽视不计2试验结论: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改变大小相等,方向相反,即pp或pp【留意】因为动量的改变是矢量,所以不能把试验结论理解为A、B两物体的
4、动量改变相同(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:pp,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【留意】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成立条件在满意下列条件之一时,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
5、,可忽视外力,系统的总动量守恒(3)系统在某一方向上满意上述(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,只要满意上述条件,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m和m发生相互作用,物体1对物体2的作用力是,物体2对物体1的作用力是,此外两个物体不受其他力作用,在作用时间t内,分别对物体1和2用动量定理得:tp;tp,由牛顿第三定律得,所以pp,即:ppp或mv+mv=mv+mv【例1】如图所示,气球与绳梯的质量为M,气
6、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)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
7、照相时每秒拍摄10次,试依据图示回答: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两位置的改变可知,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)vt.(ms);vt.(ms)pmAvAmAvA.(.).(kgm/s),方向向左(2)碰撞前总动量ppmAvA.*.(kgm/s)碰撞后总动量pmAvA+mBvB.*(.)+.*(./.).(kgm/s)pp,碰撞前后A、B的总动量守恒【例3】一质量mA.kg,沿光滑水平面以速度vAm/s运动的物体,撞
8、上静止于该水平面上质量mB.kg的物体B,在下列两种状况下,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:mAvAmAvA+mBvB;vBtvAts(1)当s.m时,解得vAms,vB.ms,A、B同方向运动(2)当s.m时,解得vAms,vB.ms,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
9、/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 高三物理动量和能量验证动量守恒定律教材分析 高三物理动量和能量验证动量守恒定律教材分析 考点24动量和能量验证动量守恒定律考点名片考点细探讨:(1)动量和能量;(2)验证动量守恒定律等。其中考查到的如:20xx年全国卷第35题(2)、20xx年天津高考第9题(1)、20xx年广东高考第36题、20xx全国卷第35题(2
10、)、20xx年大纲卷第21题、20xx年大纲卷第24题、20xx年天津高考第10题、20xx年北京高考第22题、20xx年山东高考第39题、20xx年全国卷、第35题、20xx年广东高考第35题等。备考正能量:预料今后高考仍以碰撞为模型对动量守恒定律进行考查,与弹簧问题结合考查将是以后命题的新趋势,题型仍为选择题和计算题,难度会加大。 一、基础与经典1如图所示,两木块A、B用轻质弹簧连在一起,置于光滑的水平面上。一颗子弹水平射入木块A,并留在其中。在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中,对子弹、两木块和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是() A动量守恒、机械能守恒B动量守恒、机械能不守恒C动
11、量不守恒、机械能守恒D动量、机械能都不守恒答案B解析子弹击中木块A及弹簧被压缩的整个过程,系统在水平方向不受外力作用,系统动量守恒,但是子弹击中木块A过程,有摩擦力做功,部分机械能转化为内能,所以机械能不守恒,B正确。2在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m。现B球静止,A球向B球运动,发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为Ep,则碰前A球的速度等于()A.B.C2D2答案C解析设碰前A球的速度为v0,两个弹性小球发生正碰,当二者速度相同时,弹性势能最大,由动量守恒定律得mv02mv,Epmv2mv2,解得v02,C正确。3.如图所示,在足够长的光滑水
12、平面上有一静止的质量为M的斜面,斜面表面光滑、高度为h、倾角为。一质量为m(mmQDmPvB,依据pAmAvA5kgm/s,pBmBvB7kgm/s,则有关系式;依据碰撞过程中的动量守恒,则有pApBpApB,解得碰后A的动量为2kgm/s,依据碰后的速度必需满意vAvB,可以得关系式,碰撞过程中能量不能增加,故有,可以得关系式,综合得,据此C、D选项正确。10(多选)如图所示,在光滑水平面上,质量为m的小球A和质量为m的小球B通过轻弹簧相连并处于静止状态,弹簧处于自然伸长状态;质量为m的小球C以初速度v0沿AB连线向右匀速运动,并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板(图
13、中未画出),当小球B与挡板发生正碰后立即将挡板撤走。不计全部碰撞过程中的机械能损失,弹簧始终处于弹性限度内,小球B与挡板的碰撞时间极短,碰后小球B的速度大小不变,但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是() AmvB.mvC.mvD.mv答案BC解析系统初动能Ekmv,系统机械能守恒,故A错误;质量相等的C球和A球发生弹性碰撞后速度交换,当A、B两球的动量相等时,B球与挡板相碰,则碰后系统总动量为零,则弹簧再次压缩到最短时弹性势能最大(动能完全转化为弹性势能),依据机械能守恒定律可知,系统损失的动能转化为弹性势能Epmv;当B球速度恰为零时与挡板相碰,则系统动量不改变,系统机械
14、能不变,当弹簧压缩到最短时,A、B达到共同速度v1弹性势能最大,由动量守恒可得:mv0,由功能关系可得出Epmvmv,解得Epmv,所以弹性势能的最大值要介于mv和mv之间,选项B、C正确,A、D错误。二、真题与模拟1120xx大纲卷一中子与一质量数为A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()A.B.C.D.答案A解析设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0mv1Amv2,mvmvAmv,解得v1v0,故,A正确。1220xx厦门双十中学期末如图所示,光滑平面上有一辆质量
15、为2m的小车,小车上左右两端分别站着甲、乙两人,他们的质量都是m,起先两人和小车一起以速度v0向右匀速运动。某一时刻,站在小车右端的乙先以相对地面对右的速度v跳离小车,然后站在小车左端的甲以相对地面对左的速度v跳离小车。两人都离开小车后,小车的速度将是() Av0B2v0C大于v0,小于2v0D大于2v0答案B解析甲、乙两人和小车组成的系统动量守恒,初动量为4mv0,方向向右,由于甲、乙两人跳离小车时相对地面的速度大小相等,方向相反,即两人动量的代数和为零,有4mv02mv,解得v2v0,故选项B正确,而A、C、D错误。1320xx北京东城区联考如图所示,静止在光滑水平面上的木板A,右端有一根
16、轻质弹簧沿水平方向与木板相连,木板质量M3kg。质量m1kg的铁块B以水平速度v04m/s从木板的左端沿板面对右滑行,压缩弹簧后又被弹回,最终恰好停在木板的左端。在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为() A3JB4JC6JD20J答案A解析设铁块与木板共速时速度大小为v,铁块相对木板向右运动的最大距离为L,铁块与木板之间的摩擦力大小为Ff。铁块压缩弹簧使弹簧最短时,由能量守恒可得mvFfL(Mm)v2Ep。由动量守恒,得mv0(Mm)v。从铁块起先运动到最终停在木板左端过程,由能量关系得mv2FfL(Mm)v2。联立解得Ep3J,故选项A正确。1420xx福州一中模拟如图所示,光滑水平面上静止
17、放置着一辆平板车A。车上有两个小滑块B和C,A、B、C三者的质量分别是3m、2m、m。B与板车之间的动摩擦因数为,而C与板车之间的动摩擦因数为2。起先时B、C分别从板车的左、右两端同时以大小相同的初速度v0相向滑行。已知B、C最终都没有脱离板车,则板车的最终速度v车是() A.v0B.v0C.v0D0答案B解析设水平向右为正方向,因为水平面光滑,三个物体组成的系统动量守恒,系统最终的速度相同为v车,所以2mv0mv0(3m2mm)v车,解得v车v0,选项B正确。1520xx福建惠安质检如图所示,在光滑的水平直导轨上,有质量分别为2m、m,带电荷量分别为2q、q(q0)的两个形态相同的小球A、B
18、正相向运动,某时刻A、B两球的速度大小分别为vA、vB。由于静电斥力作用,A球先起先反向运动,它们不会相碰,最终两球都反向运动。则() AvAvBBvAvAvB答案B解析由于小球A、B组成的系统满意动量守恒,依据题意可知系统总动量向左,则有2mvAE0Dp1p0答案AB解析因为碰撞前后动能不增加,故有E1p0,B正确。 一、基础与经典21用图甲中装置验证动量守恒定律。试验中: (1)为了尽量减小试验误差,在安装斜槽轨道时,应让斜槽末端保持水平,这样做的目的是()A使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出B使入射球与被碰小球碰后能同时飞出C使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向D使入射
19、球与被碰小球碰撞时的动能不损失(2)若A球质量为m150g,两小球发生正碰前后的位移时间(xt)图象如图乙所示,则小球B的质量为m2_。(3)调整A球自由下落高度,让A球以肯定速度v与静止的B球发生正碰,碰后两球动量正好相等,则A、B两球的质量之比应满意_。答案(1)C(2)20g(3)13解析(1)在安装斜槽轨道时,应让斜槽末端保持水平,这样做的目的是使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向,C正确。(2)由图知碰前B球静止,A球的速度为v04m/s,碰后A球的速度为v12m/s,B球的速度为v25m/s,由动量守恒知m1v0m1v1m2v2,代入数据解得m220g。(3)因试验要求
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 动量 定理 守恒定律 应用
限制150内