动量守恒定律教学设计(4篇).docx
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1、 动量守恒定律教学设计(4篇) 一、教学目标 1、知道动量守恒定律的内容,把握动量守恒定律成立的条件,并在详细问题中推断动量是否守恒。 2、学会沿同始终线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。 3.知道动量守恒定律是自然界普遍适用的根本规律之一。 二、重点、难点分析 1、重点是动量守恒定律及其守恒条件的判定。 2.难点是动量守恒定律的矢量性。 三、教具 1、气垫导轨、光门和光电计时器,已称量好质量的两个滑块(附有弹簧圈和尼龙拉扣)。 2、计算机(程序已输入)。 四、教学过程 (一)引入新课 前面已经学习了动量定理,下面再来讨论两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的状况下,二者发
2、生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何? (二)教学过程设计 1、以两球发生碰撞为例争论“引入”中提出的问题,进展理论推导。 画图: 设想水平桌面上有两个匀速运动的球,它们的质量分别是m1和m2,速度分别是v1和v2,而且v1v2。则它们的总动量(动量的矢量和)p=p1+p2=m1v1+m2v2。经过肯定时间m1追上m2,并与之发生碰撞,设碰后二者的速度分别为v1和v2,此时它们的动量的矢量和,即总动量p=p1+p2=m1v1+m2v2。 板书:p=p1+p2=m1v1+m2v2 p=p1+p2=m1v1+m2v2 下面从动量定理和牛顿第三定律动身争论p和p有什么关系
3、。 设碰撞过程中两球相互作用力分别是F1和F2,力的作用时间是t。依据动量定理,m1球受到的冲量是F1t=m1v1-m1v1;m2球受到的冲量是 F2t=m2v2-m2v2。 依据牛顿第三定律,F1和F2大小相等,方向相反,即F1t=(m2v2-m2v2) 整理后可得 板书:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 或写成 p1+p2=p1+p2 就是p=p 这说明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。 分析得到上述结论的条件: 两球碰撞时除了它们相互间的作用力(这是系统的内力)外,还受到各自的重力和支持力的作用,但它们彼此平衡。桌面与两球间的滚动摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力,或说它们
4、所受的合外力为零。 2.结论:相互作用的物体所组成的系统,假如不受外力作用,或它们所受外力之和为零。则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。 做此结论时引导学生阅读课文。并板书。 F外=0时 p=p 3.利用气垫导轨上两滑块相撞过程演示动量守恒的规律。 (1)两滑块弹性对撞(将弹簧圈卡在一个滑块上对撞) 光电门测定滑块m1和m2第一次(碰撞前)通过A、B光门的时间t1和t2以及其次次(碰撞后)通过光门的时间t1和t2。光电计时器记录下这四 个时间。 将t 1、t2和t1、t2输入计算机,由编好的程序计算出v 1、v2和v1、v2。将已测出的滑块质量m1和m2输入计算机,进一步计算出碰
5、撞前后的动量p 1、p2和p1、p2以及前后的总动量p和p。 由此演示出动量守恒。 留意:在此演示过程中必需向学生说明动量和动量守恒的矢量性问题。由于v1和v2以及v1和v2方向均相反,所以p1+p2实际上是|p1|-|p2|=0,同理p1+p2实际上是|p1|-|p2|。 (2)两滑块完全非弹性碰撞(将弹簧圈取下,两滑块相对面各安装尼龙子母扣) 为简洁明白起见,可让滑块m2静止在两光电门之间不动(p2=0),滑块m1通过光门A后与滑块m2相撞,二者粘合在一起后通过光门B。 光门A测出碰前m1通过A时的时间t,光门B测出碰后m1+m2通过B时的时间t。将t和t输出计算机,计算出p1和p1+p2
6、以及碰前的总动量p(=p1)和碰后的总动量p。由此验证在完全非弹性碰撞中动量守恒。 (3)两滑块反弹(将尼龙拉扣换下,两滑块间挤压一弹簧片) 将两滑块置于两光电门中间,二者间挤压一弯成形的弹簧片(铜片)。同时松开两手,钢簧片将两滑块弹开分别通过光电门A和B,测定出时间t1和t2。 将t1和t2输入计算机,计算出v1和v2以及p1和p2。 引导学生熟悉到弹开前系统的总动量p0=0,弹开后系统的总动量pt=|p1|-|p2|=0。总动量守恒,其数值为零。 4、例题 甲、乙两物体沿同始终线相向运动,甲的速度是3m/s,乙物体的速度是1m/s。碰撞后甲、乙两物体都沿各自原方向的反方向运动,速度的大小都
7、是2m/s。求甲、乙两物体的质量之比是多少? 引导学生分析:对甲、乙两物体组成的系统来说,由于其不受外力,所以系统的动量守恒,即碰撞前后的总动量大小、方向均一样。 由于动量是矢量,具有方向性,在争论动量守恒时必需留意到其方向性。为此首先规定一个正方向,然后在此根底上进展讨论。 板书解题过程,并边讲边写。 板书: 讲解:规定甲物体初速度方向为正方向。则v1=+3m/s,v2=1m/s。碰后v1=-2m/s,v2=2m/s 依据动量守恒定律应有m1v1+m2v2=m1v1+m2v2移项整理后可得m1比m2为 代入数值后可得m1/m2=3/5,即甲、乙两物体的质量比为35。 5.练习题 质量为30k
8、g的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车,已知平板车的质量是80kg,求小孩跳上车后他们共同的速度。 分析:对于小孩和平板车系统,由于车轮和轨道间的滚动摩擦很小,可以不予考虑,所以可以认为系统不受外力,即对人、车系统动量守恒。 板书解题过程: 跳上车前系统的总动量 p=mv 跳上车后系统的总动量 p=(m+M)V 由动量守恒定律有mv=(m+M)V 解得 6、小结 (1)动量守恒的条件:系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒。 (2)动量守恒定律适用的范围:适用于两个或两个以上物体组成的系统。动量守恒定律是自然界普遍适用的根本规律,对高速或低速运动的物体系统,对宏观或微观
9、系统它都是适用的。 动量动量守恒定律教案 篇二 碰撞中的动量守恒 1、试验目的、原理 (1)试验目的 运用平抛运动的学问分析、讨论碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒 (2)试验原理 (a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动学问可知,只要小球下落的高度一样,在落地前运动的时间就一样,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m 1、m2,则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1 设碰撞后m1,m2的速度分别为v 1、v2,则碰撞后系统总动量为 p2=mlV1+m2v2 只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离
10、,代入、两式就可讨论动量守恒。 2、买验器材 斜槽,两个大小一样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、试验步骤及安装调试 (1)用天平测出两个小球的质量ml、m2. (2)按图529所示安装、调整好试验装置,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,调整支柱,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)在白纸上登记重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰 撞前的位置,如图530所示。 (5)移
11、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全部的小球落点圈在里面,其圆心即为人射球不发生碰撞状况下的落点的平均位置P,如图531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作始终线,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)。(8)用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度。则系统碰撞前的动量可表示为p1=m1OP,系统碰撞后的总动量可表示为p2=m1OM+m
12、2ON 若在误差允许范围内p1与p2相等,则说明碰撞中动量守恒。(9)整理试验器材,放回原处。 4、留意事项 (1)斜槽末端切线必需水平。 说明:调整斜槽时可借助水准仪判定斜槽末端是否水平。 (2)认真调整小立柱的高度,使两小球碰撞时球心在同一高度,且要求两球球心连线与斜槽末端的切线平行。 (3)使小支柱与槽口的距离等于2r(r为小球的半径) (4)入射小球每次都必需从斜槽上同一位置由静止开头滚下。 说明:在详细操作时,斜槽上应安装挡球板。 (5)入射球的质量(m1)应大于被碰小球的质量(m2)。 (6)地面须水平,白纸铺放好后,在试验过程中不能移动白纸。 5、数据处理及误差分析 (1)应屡次
13、进展碰撞,两球的落地点均要通过取平均位置来确定,以减小偶然误差。 (2)在试验过程中,使斜槽末端切线水平和两球发生正碰,否则两小球在碰后难以作平抛运动。 (3)适中选择挡球板的位置,使入射小球的释放点稍高。 说明:入射球的释放点越高,两球相碰时作用力越大,动量守恒的误差越小,且被直接测量的数值OM、0IP、0N越大,因而测量的误差越小。 一。目的要求 1、用对心碰撞特例检验动量守恒定律; 2、了解动量守恒和动能守恒的条件; 3、娴熟地使用气垫导轨及数字毫秒计。 二。原理 1、验证动量守恒定律 动量守恒定律指出:若一个物体系所受合外力为零,则物体的总动量保持不变;若物体系所受合外力在某个方向的重
14、量为零,则此物体系的总动量在该方向的重量守恒。 设在平直导轨上,两个滑块作对心碰撞,若忽视空气阻力,则在水平方向上就满意动量守恒定律成立的条件,即碰撞前后的总动量保持不变。 m1u1+m2u2=m1v1+m2v2(6.1) 其中,u 1、u2和v 1、v2分别为滑块m 1、m2在碰撞前后的速度。若分别测出式(6.1)中各量,且等式左右两边相等,则动量守恒定律得以验证。 2、碰撞后的动能损失 只要满意动量守恒定律成立的条件,不管弹性碰撞还是非弹性碰撞,总动量都将守恒。但对动能在碰撞过程中是否守恒,还将与碰撞的性质有关。碰撞的性质通常用恢复系数e表达: e=v2-v1(6.2) u1-u 2式(6
15、.2)中,v2-v1为两物体碰撞后相互分别的相对速度,u1-u2则为碰撞前彼此接近的相对速度。 (1)若相互碰撞的物体为弹性材料,碰撞后物体的形变得以完全恢复,则物体系的总动能不变,碰撞后两物体的相对速度等于碰撞前两物体的相对速度,即v2-v1=u1-u2,于是e=1,这类碰撞称为完全弹性碰撞。 (2)若碰撞物体具有肯定的塑性,碰撞后尚有局部形变残留,则物体系的总动能有所损耗,转变为其他形式的能量,碰撞后两物体的相对速度小于碰撞前的相对速度,即0v2-v1u1-u2于是,0e1,这类碰撞称为非弹性碰撞。 (3)碰撞后两物体的相对速度为零,即v2-v1=0或v2=v1v,两物体粘在一起以后以一样
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