人教版物理高三年级《动量守恒定律及其应用》教学设计.pdf
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1、2 2动量守恒定律及其应用动量守恒定律及其应用教学目标:教学目标:1掌握动量守恒定律的内容及使用条件,知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题2掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤3会应用动量定恒定律分析、解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题教学重点:教学重点:动量守恒定律的正确应用;熟练掌握应用动量守恒定律解决有关力学问题的正确步骤教学难点:教学难点:应用动量守恒定律时守恒条件的判断,包括动量守恒定律的“五性”:条件性;整体性;矢量性;相对性;同时性教学方法:教学方法:1学生通过阅读、对比、讨论,总结出动量守恒定律的解题步骤2学生通过实例分析,结合碰撞、爆炸等问题的特点,明确动量守恒定律的
2、矢量性、同时性和相对性3讲练结合,计算机辅助教学教学过程教学过程一、动量守恒定律一、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。m2v2即:m1v1 m2v2 m1v12动量守恒定律成立的条件系统不受外力或者所受外力之和为零;系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上动量守恒。全过程的某一阶段系统受的合外力为零,则该阶段系统动量守恒。3动量守恒定律的表达形式 m2v2,即 p1+p2=p1/+p2/,(1)m1v1 m2v2 m1v1m1v 2m2v1(2)p1+p2=0,p1=-p2和4动量守恒
3、定律的重要意义从现代物理学的理论高度来认识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反,每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终。例如静止的原子核发生衰变放出电子时,按动量守恒,反冲核应该沿电子的反方向运动。但云室照片显示,两者径迹不在一条直线上。为解释这一反常现象,1930 年泡利提出了中微子假说。由于中微子既不带电又几乎无质量,在实验中极难测量,直到 1956 年人们才首次证明了中微子的存在。(200
4、0 年高考综合题 23 就是根据这一历史事实设计的)。又如人们发现,两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了。5应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法(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总称为系统.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)要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,哪些是系统外物
5、体对系统内物体作用的外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,判断能否应用动量守恒。(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量值或表达式。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)确定好正方向建立动量守恒方程求解。二、动量守恒定律的应用二、动量守恒定律的应用1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。仔细分析一下碰撞的全过程:设光滑水平面上,质量为m1的物体 A 以速
6、度 v1向质量为 m2的静止物体 B 运动,B 的左端连有轻弹簧。在位置A、B 刚好接触,弹簧开始被压缩,A 开始减速,B 开始加速;到位置A、B 速度刚好相等(设为v),弹簧被压缩到最短;再往后A、B 开始远离,弹簧开始恢复原长,到位置弹簧刚好为原长,A、B 分开,这时 A、B 的速度v1vv1/v2/AABABAB和v2。全过程系统动量一定是守恒的;而机械能是否守恒就要看弹簧的弹性如何了。分别为v1(1)弹簧是完全弹性的。系统动能减少全部转化为弹性势能,状态系统动能最小而弹性势能最大;弹性势能减少全部转化为动能;因此、状态系统动能相等。这种碰 撞叫做弹性 碰撞。由动 量守恒和能 量守恒可以
7、 证明 A、B 的最终速度 分别为:v1m1 m22m1(这个结论最好背下来,以后经常要用到。)v1,v2v1。m1 m2m1 m2(2)弹簧不是完全弹性的。系统动能减少,一部分转化为弹性势能,一部分转化为内能,状态系统动能仍和相同,弹性势能仍最大,但比小;弹性势能减少,部分转化为动能,部分转化为内能;因为全过程系统动能有损失(一部分动能转化为内能)。这种碰撞叫非弹性碰撞。(3)弹簧完全没有弹性。系统动能减少全部转化为内能,状态系统动能仍和相同,但没有弹性势能;由于没有弹性,A、B 不再分开,而是共同运动,不再有过程。v2 这种碰撞叫完全非弹性碰撞。可以证明,A、B 最终的共同速度为v1全非弹
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