河北省沧州市2012届高考物理一轮复习教案示例2动量守恒定律

1、教案示例动量守恒定律一、教学目标1 理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围2会从动量定理和牛顿第三定律导出动量守恒定律二、重点难点重点：理解和基本掌握动量守恒定律难点：对动量守恒定律条件的掌握三、教与学教学过程：动量定理研究了一个物体受到力的冲量作用后，动量怎样变化， 那么两个或两个以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变化， 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变化

2、，但它们遵循着一条重要的规律（）系统为了便于对问题的讨论和分析，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需要灵活选取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赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力（二）相互作用的两个物体动量变化之间的关系【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，通过调节M、N的位置，使烧断细线后A、B 两滑块同时撞到相应的挡

3、板上，这样就可以用sA 和 sB 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mA、mB 和作用后的位移sA 和 sB 比较 mA sA 和mBsB 1 实验条件：以 A、B 为系统，外力很小可忽略不计2 实验结论：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变化大小相等，方向相反，即pApB 或pApB0 用心爱心专心1【注意】因为动量的变化是矢量，所以不能把实验结论理解为A、 B 两物体的动量变化相同（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： p p ，对由 A、B 两物体组

4、成的系统有： mA vA mBvB mAvAmBvB（ 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【注意】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 成立条件在满足下列条件之一时，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，可忽略外力，系统的总动量守恒（ 3）系统在某一方向上满足上述（ 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

5、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， 只要满足上述条件， 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m1 和 m2 发生相互作用，物体1 对物体 2 的作用力是F12 ，物体 2 对物体 1的作用力是F21 ，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： F21tp1 , F12tp2 ，由牛顿第三定律得F21F12 ，所以p1p2 ，即pp1p20 或 m1v1 m2v2 m1v1 m2 v2 【例 1】如图所示，气球与绳梯的质量为M，气球的绳

6、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？【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，系统保持静用心爱心专心2止状态，说明系统所受的重力( Mm) 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

7、度是 0.5cm，闪光照相时每秒拍摄 10 次，试根据图示回答：（ 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 两位置的变化可知，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（ 1） vAsA0.050.5(m/s); vAsA0.0050.05( m/s)t0.1t0.1pA mA vAmA vA0.14( 0.05)0.14 0.50.077（ kg· m/s ），方向向左（ 2）碰撞前总动量ppAmAvA0.140.50.07 （ kg ·m/s）碰撞后总动量p

8、mA vA mB vB0.14 (0.06)0.22 (0.035 / 0.1) 0.07（kg · m/s）p p ，碰撞前后 A、B 的总动量守恒【例 3】一质量 mA 0.2 kg，沿光滑水平面以速度 vA5 m/s 运动的物体，撞上静止于该水平面上质量 mB 0.5 kg 的物体 B，在下列两种情况下，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：mAvA mAv

9、AmBvB ,vBt vA t s（ 1）当s 0.6m时，解得vA1m/s ,vB1.6m/s ， 、同方向运动A B用心爱心专心3（ 2）当s 3.4m时，解得vA1m/s ,vB2.4m/s、，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 mA0.5kg , mB0.3kg, mC 0.2kg ，A和 B紧靠着放在光滑的水平面上，C以 v025m/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【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，总动量守恒对 C滑上 A至 C与 B 以共同速度运动这一整个过程有：mC v0mA vA( mBmC )v 代入数据得： 0.2250.5vA(0.30.2)8vA2m/s对C 在A 表 面 滑 动 的 过 程 有