江西省南昌市湾里区第一中学高中物理 第16章 动量守恒定律第二课时教案 新人教版选修35.doc

江西省南昌市湾里区第一中学2014年高中物理 第16章 动量守恒定律第二课时教案 新人教版选修3-5一、教学目标：1.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 二、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三、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；同时性四、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矢量性、同时性和相对性五、教学过程（一）导入新课上一节课我们学习了动量守恒定律的应用，那么同学们回忆下边三个问题：1.动量守恒定律的内容、动量守恒的条件是什么？2.动量守恒定律的研究对象是什么？3.应用动量守恒定律解题的一般步骤是什么？学生答：动量守恒的条件是系统所受的外力之和等于零；动量守恒定律的研究对象是有相互作用的物体构成的系统；应用动量守恒定律解题的一般步骤是：明确研究系统，判断是否守恒； 选取正方向，明确作用前总动量和作用后总动量；由动量守恒定律p前=p后列方程求解。教师强调：动量守恒的条件为系统不受外力或所受的合外力为零。但是，在实际生活中，物体之间的相互作用种类很多，有时所受的合外力不为零，也可以利用动量守恒定律来解题。教师：在实际生活中，物体之间的相互作用种类很多，比如碰撞、爆炸等问题，本节课我们就应用动量守恒定律来解决这些问题板书课题：动量守恒定律的应用（二）（二）新课教学 动量守恒定律中守恒条件的扩展：1当系统的内力远大于系统所受的外力时，外力的影响很小，系统的动量可以看作近似守恒，如爆炸、碰撞等问题。例1.在列车编组站里，一辆m1=1.8kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2kg的静止的货车，它们碰撞后接合在一起继续运动，求运动的速度？引导学生分析思考：本题中相互作用的系统是什么？ 分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？ 本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？学生讨论、分析并解答：学生曹建秀、谢瑞等回答： 正确的为 本题中两辆货车碰撞，在碰撞过程中发生相互作用，所以本题中两辆货车组成相互作用的系统，我们把这个系统作为研究的对象系统所受的外力有：重力、支持力、摩擦力和空气阻力符合动量守恒的条件，因为在碰撞过程中相互作用的内力远大于外力，我们可近似认为不考虑摩擦力和空气阻力本题研究的是两辆货车碰撞这一相互作用过程，碰撞过程的初状态是刚开始发生相互作用时的状态；末状态是相互作用刚结束时的状态.板书解题过程：解：取两辆货车在碰撞前运动货车的运动方向为正方向，则v1=2m/s，设两车接合后的速度为v，则两车碰撞前的总动量为p=m1v1，碰撞后的总动量为p=(m1+m2)v，由动量守恒定律p=p可得：（m1+m2）v=m1v1即两车接合后以0.9m/s的速度沿着第一辆车原来运动的方向继续运动教师结合解题过程，再次强调应用动量守恒定律解题的一般步骤。例2抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向。分析：手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力g(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受的外力即重力，系统的动量可以看作近似守恒。那么手雷在以10m/s飞行时空气阻力(水平方向)是不是应该考虑呢？(上述问题学生可能会提出，若学生不提出，教师应向学生提出此问题。)一般说当v10m/s时空气阻力是应考虑，但爆炸力(内力)比这一阻力大的多，所以这一瞬间空气阻力可以不计。板书： f内f外时pp。解题过程：设手雷原飞行方向为正方向，则v010m/s，m1的速度v150m/s，m2的速度方向不清，暂设为正方向。板书： 设原飞行方向为正方向，则v010m/s，v150m/s；m10.3kg，m20.2kg。系统动量守恒： (m1+m2)v0m1v1+m2v此结果表明，质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反。小结：上述两例属于“碰撞”、“爆炸”一类的问题，其特点是f内f外，系统近似动量守恒。教师特别强调用动量守恒定律解题时注意： 系统性：研究对象应是有相互作用的系统.同一性：各个物体的速度必须是对于同一参考系而言的.同时性：动量守恒的表达式中一边的速度必须是同一时刻的.矢量性（方向性）：表达式中的速度、动量均为矢量，在作用前后速度都在一条直线上的条件下，选定一个正方向，将矢量运算转化为代数运算条件性：必须符合动量守恒定律的条件2系统在某一方向上不受外力或者所受外力之和为零，则这个方向上的动量守恒；演示：小球碰撞(两个)实验。结论：碰撞时两球交换动量(mamb)，系统的总动量保持不变。说明在碰撞时水平方向外力为零(竖直方向有向心力)，因此水平方向动量守恒。例3.在水平轨道上放置一门质量为m的炮车，发射炮弹的质量为m，炮车与轨道间摩擦力不计，当炮身与水平方向成角发射炮弹时，炮弹相对于炮身的出口速度为v0，试求炮车后退的速度有多大？师生共同分析：选定的研究对象是：炮弹和炮车构成的系统系统所受到的力：系统在发射过程中受到两个力作用，一是二者的重力g，二是地面的支持力f，因倾斜发射炮弹，故支持力fg，合外力不为0，系统动量不守恒但因水平方向上外力之和为零，所以水平方向上动量守恒板书解题过程：以v0在水平方向的分量为正方向（注意v0是炮弹相对炮身的速度）则炮弹对地的水平分速度为：v0cos- v 据水平方向动量守恒得：m(v0cos-v)-mv=0解得： 教师总结：当物体系受到的合外力不为零时，系统总动量不守恒，但系统在某一方向上不受外力或者所受外力之和为零时，则这个方向上的动量守恒，或者说总动量在该方向上的分量守恒3平均动量守恒问题：例4 质量为m的平板车静止在水平路面上，车与路面间的摩擦不计。质量为m的人从车的左端走到右端，已知车长为l，求在此期间车行的距离？分析：由动量守恒定律可知人向右的动量应等于车向左的动量，即 mvmv用位移与时间的比表示速度应有 动量守恒定律中的各个速度必须是对同一个惯性参照系而言的速的速度，以致发生上述错误。注意：作用前系统处于静止才能用平均动量守恒来解（三）练习：1.反馈： 平静的水面上有一载人的小船，船和人的总质量为m，站立在船上的人手中拿一质量为m的物体，起初人相对船静止，船、人、物以共同速度v0前进，当人相对于船以速度u向相反方向将物体抛出后，船和人的速度为多大？（水的阻力不计）（1）学生讨论本题中选什么作为研究对象，并判断动量是否守恒学生:选取人、船、物体组成的系统为研究对象系统受到重力和浮力作用（由于水的阻力不计），所以符合动量守恒的条件（2）教师用多媒体出示几个解题过程，学生讨论分析是否正确解法一：对系统列方程得:(m+m)v0=mv+m(-u)分析得到：这种解法也是错误的，错误在于列方程时没有注意“同一性”，方程中各动量必须是针对同一参照物，由于船速v0、v都是以地面为参照物的，而u是相对于船的速度，必须换成相对于同一参照物的速度解法二：对系统列方程得：（m+m）v0=mv+m(v+u)分析得到：这种解法也是错误的，错误在于没有注意动量的“矢量性”，由于物相对于船的速度为与船速相反，若规定船速方向为正方向，u应当取负值.解法三：对系统列方程得：（m+m）v0=mv+m(v0-u)这种解法还是错误的错误在于没有注意到“同时性”，应知道物体被抛出瞬间，船速已发生变化，不再是原来的v0而变成了v，即u与v是同一时刻的速度，抛出后物体对地的速度是v-u,而不是v0-u（3）分析结束后，请学生郭琳琳、李维写出正确的解题过程并在实物投影仪上展示：解：取人、船、物组成的系统为研究对象由于水的阻力不计，系统的动量守恒以船速方向为正方向，设抛出物体后人和船的速度为v，则物对地的速度为v-u，由动量守恒定律得：(m+m)v0=mv+m(v-u) 解得: 教师进行题后强化：应用动量守恒定律时，要注意：系统性、条件性、同一性、同时性、方向性2学生巩固练习：（1）一枚在空中飞行的导弹，质量为m，在某点速度的大小为v，导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着v的反方向飞去，速度的大小为v1，求炸裂后另一块的速度v2.解：取炸裂前速度v的方向为正方向，v为正值，v1与v的方向相反，v1为负值,导弹炸裂前的总动量为p=mv，炸裂后的总动量为p=-m1v1+(m-m1)v2据动量守恒p= p可得：mv=- m1v1+(m-m1)v2可知，v2应为正值，这表示质量为(m-m1)的那部分沿着与v相同的方向飞去（2）质量为150 kg的小车以2 m/s的速度在水平光滑道路上匀速前进，质量为50 kg的人以水平速度4 m/s迎面跳上小车后，车的速度为多大？（0.5m/s）（四）小结：通过本节课的学习，我们明确了以下几个问题：1.应用动量守恒定律解题时，动量守恒的条件是：系统不受外力或所受外力之和为零系统所受外力比内力小很多系统在某一方向不受外力或所受外力之和为零，则该方向的动量守恒（分动量守恒）2.凡是物体间相互作用而引起的动量变化，都应首先考虑动量是否守恒3.应用动量守恒定律解题时应注意：矢量性：表达式中的速度、动量均为矢量，在一维情况下，选定一个正方向，将矢量运算转化为代数运算同一性：表达式中各个速度必须是相对同一参照物的同时性：表达式中等式一边的速度必须是同一时刻的4.应用动量守恒定律解题的优点：不论相互作用力是恒力还是变力，都可以使用动量守恒定律应用动量守恒定律求解时，只需要考虑过程的始末状态，不需要考虑过程的细节五、作业：1.鱼雷快艇的总质量为m，以速度v前进，快艇沿前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度减为原来的，则鱼雷的发射速度为()2.在光滑水平面上，甲、乙两球在同一直线上相向运动，碰撞后粘合在一起若碰撞前它们的动量分别为