动量守恒的应用.doc

3、动量守恒定律的应用教学目标 1.让学生初步掌握应用动量守恒定律分析具体问题的方法，培养学生应用物理规律解决问题的能力2.学会一维碰撞问题的定量分析方法3.了解中子发现的历史背景及其与动量守恒定律的关系4.初步了解反冲现象所遵守的力学规律及火箭发射的大致情况重点难点重点：应用动量守恒定律解决问题的方法难点：中子发现的定量分析设计思想 本节内容的是动量守恒定律的应用。教材首先对两个具体的碰撞过程进行计算，既复习了碰撞的概念，又初步掌握了应用动量守恒定律分析具体问题的方法。然后通过中子的发现和反冲现象的了解，进一步拓展了学生的视野，也体现了从物理走向社会的新课程理念。教学中对碰撞问题的分析可以适当拓展。中子发现的历史不能以定量计算作为重点，应侧让学生体会科学的魅力，从而激发学生学习的兴趣。火箭发射与反冲现象可以让学生先阅读再相互讨论，如果条件允许，教师可进行适当的实验。教学资源 多媒体课件教学设计【课堂引入】上节课我们已经得出了动量守恒定律，动量守恒的条件是什么呢？（系统不受外力，或者所受的合外力为零。或者某方向合力为零，此方向动量就守恒。当作用时间很短，内力很大时，系统的动量也守恒）动量守恒定律是自然界的普适定律之一，应用范围非常广泛，今天我们就来应用动量守恒定律解决实际的问题。【课堂学习】学习活动一：碰撞问题的定量分析例题1：如图所示，钢球1的质量为m1=100g，钢球2的质量为m2=200g.球2原来静止，球1以速度v1=10m/s向球2运动。碰后球2的速度v2=6m/s.水平面对球施加的阻力不计，两球可看做质点，求碰撞后球1的速度。问题1：系统满足动量守恒的条件吗？两球组成的系统，受到的合外力为零，系统动量守恒。问题2：列式时如何体现动量守恒定律的矢量性。一维碰撞问题，可用代数式代替矢量式，注意选定正方向。问题3：能确定碰撞后球1的速度方向吗？求出的速度为正表明速度方向与规定的正方向相同，若负，则相反。例题2：在列车编组站里，一辆质量m1=1.8104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆质量m2=2.2104kg的静止的货车，他们碰后接合在一起继续运动，求其运动速度。问题1：这是属于何种形式的碰撞完全非弹性碰撞问题2：有几个未知量？能列出几个方程？一个方程（动量守恒定律），求一个未知量。拓展：如图，光滑水平面上的A物体以速度V0去撞击静止的B物体，试分析两物体的运动过程。师生共同分析：（1） 弹簧的形变阶段：系统动能减小，弹性势能增大。（2） 当两物体速度相同时，弹簧形变量最大，系统动能最小。（3） 弹簧的形变恢复阶段，弹簧的弹性势能减小，系统的动能增大练习：质量均为2kg的物体A、B，在B物体上固定一轻弹簧,则A以速度6m/s碰上弹簧并和速度为3m/s的B相碰,则碰撞中AB相距最近时AB的速度为多少?弹簧获得的最大弹性势能为多少？学习活动二：中子的发现阅读教材，并思考：（1） 中性粒子与氢核和氮核发生的是什么性质的碰撞？碰撞满足什么关系？（2） 如何才能确定中性粒子的质量？发生的是弹性碰撞，系统动量守恒，机械能也守恒。联列方程可以求出中子的质量。设中性粒子的质量为m，碰前速率为v，碰后速率v，氢核的质量为mH，碰前速率为零，碰后速率vH，碰撞前后的动量和动能都守恒，则：解得：同理：对氮原子核的碰撞可解得：由上述两式可得：已知mN=14mH，再测得氢核和氮核的速率，利用上式可以求出中性粒子的质量m=mH，从而找到了中子。学习活动三：反冲现象与火箭的发射演示实验1：老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛”，活跃课堂氛围。演示实验2：用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。演示实验3：把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来。提问：实验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？实验3中，细管为什么会旋转起来呢？（1）当气体从管内喷出时，它具有动量，由动量守恒定律可知，细管会向相反方向运动。）（2）当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，这是利用反冲来造福人类，象这样的情况还很多。 阅读教材，并讨论，播放课前准备的有关卫星发射、以及我国“神舟号”飞船等电视录像，使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识，而且要学生知道，我国的航天技术已经跨入了世界先进行列，激发学生的爱国热情。例3：如图所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为，炮弹出口时相对于地面的速度为v0.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v为_随堂训练：1、质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接，以恒定速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是()AM、m0、m速度均发生变化，碰后分别为v 1、 v 2、v 3，且满足(Mm0)vMv1mv2m0v3Bm0的速度不变，M和m的速度变为v 1和v 2，且满足M vM v 1m v 2Cm0的速度不变，M和m的速度都变为v ，且满足M v (Mm) v DM、m0、m速度均发生变化，M和m0的速度都变为v 1，m 的速度变为v 2，且满足(Mm0) v (Mm0) v 1m v 2答案BC2、(2014江苏卷)牛顿的自然哲学的数学原理中记载，A、B两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516.分离速度是指碰撞后B对A的速度，接近速度是指碰撞前A对B的速度若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B，且为对心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小答案：17v0/48, 31v0/24【板书设计】第3节 动量守恒定律的应用1、碰撞问题的定量分析 碰撞的过程分析2、中子的发现3、反冲现象与火箭 课堂反馈1、一质量为40kg的人，以4 m/s的水平速度跳到一只停在岸边的船上，船的质量为160kg，不计水的阻力，那么船离岸而去的速度是_m/s。2、在水平桌面上有两辆小车，质量分别是0.5kg和0.2kg，这两辆小车分别靠在一根被压缩的弹簧的两端。当放松弹簧时，两辆小车在弹力作用下分开。如果较重的小车以0.8m/s的速度向前运动，较轻的小车的速度大小为_m/s。3、质量为M的原子核，当它放射出质量为m速度为v0的粒子后，剩余部分原子核获得反冲速度（以v0方向为正）为 ( )Av0 Bmv0/（Mm） Cmv0/ M Dmv0/（Mm）4、小船以速率v向东行驶，若在小船上分别以相对于地面的速率u向东向西水平抛出两个等质量的物体，则小船的速率 ( ) A增大 B减小 C不变 D由于两物体质量未知，无法确定5、一支实验用的小火箭，所带燃烧物质的质量是50g，这些物质燃烧后所产生的气体从火箭的喷嘴喷出的速度（以地面为参考系）是600m/s，已知火箭除去燃料后的质量是1kg，求火箭燃料产生的气体喷完后的速度。6、如图所示，小车A的质量m1=8kg，物块B质量m2=2kg，水平面光滑，B物置于小车上后静止。今有质量为10kg的子弹以速度200m/s射入B并穿过B物体，击穿时间极短，若子弹穿过B物时，B物获得速度为0.6m/s,求： B A（1）子弹穿过B物时的速度大小为多大？（2）若最终B与A一起运动，其速度大小为多大？参考答案：1、0.8 2、2 3、B 4、C 5、30m/s 6、（1）80m/s（2）0.12m/s 课后测评1、甲球与乙球相碰，甲球的速度减少5m/s，乙球的速度增加了3m/s，则甲、乙两球质量之比m甲m乙是 ( ) A21 B35 C53 D122、A、B两球在光滑水平面上相向运动，两球相碰后有一球停止运动，则下述说法中正确的是（ ）A若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量B若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量C若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量D若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量3、船静止在水中，若水的阻力不计，当先后以相对地面相等的速率，分别从船头与船尾水平抛出两个质量相等的物体，抛出时两物体的速度方向相反，则两物体抛出以后，船的状态是（ ）A仍保持静止状态 B船向前运动C船向后运动 D无法判断4、如图所示，在光滑水平面上有一静止的小车，用线系一小球，将球拉开后放开，球放开时小车保持静止状态，当小球落下以后与固定在小车上的油泥沾在一起，则从此以后，关于小车的运动状态是（ ）A静止不动 B向右运动C向左运动 D无法判断5、两个小球在光滑的水平面上做相向运动，碰撞后两球都静止，则来源:Zxxk.ComA两球组成的系统动量一定守恒B碰撞前两球的动量相同C在碰撞过程中的任一时刻两球的相互作用力大小相等D在碰撞过程中系统的总动能一定守恒来源:学#科#网Z#X#X#K6、如图所示，A、B两物体的质量分别为3kg与1kg，相互作用后沿同一直线运动，它们的位移-时间图像如图6所示,则A物体在相互作用前后的动量变化是_kgm/s，B物体在相互作用前后的动量变化是_kgm/s，相互作用前后A、B系统的总动量_。7、质量m1=10g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30cm/s的速率向右运动，恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球第二个小球的质量为m2=50g，速率v2=10cm/s碰撞后，小球m2恰好停止那么，碰撞后小球m1的速度是多大，方