1、1动量守恒定律的应用【教学目标】:一、知识目标: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、反冲等物体相互作用的问题二、能力目标:1掌握应用动量守恒定律解题的方法和步骤2通过对问题的分析解决比较和总结建立物理模型,并能学会利用模型解决实际问题3掌握类比、迁移等物理思想【教学重点】:熟练掌握正确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】:守恒条件的判断,守恒定律模型的建立和应用【教学方法】:讨论,总结,迁移,类比。【教学用具】:投影片、物理课件【教学过程】:一、引入:卡车静止在水平地面上,一个人在车内奋力推车
2、,车是否能被推动呢?学生讨论并总结:系统动量守恒保持为零不变,所以车不会动。教师:动量守恒定律在解题过程中有着重要的作用,今天这节课我们复习动量守恒定律基础知识回顾:1动量守恒的内容和表达式是什么?2守恒的适用条件是什么?教师引导学生回顾知识点,并指出表达式的同时性和矢量性,计算时应注意的问题。二、动量守恒条件及矢量性的判断1. 试判断以下情景中系统动量是否守恒(1).木块 B 与水平桌面间的接触是光滑的,将子弹、木块和弹簧合在一起作研究对象,从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的过程中。 教师:子弹、木块、弹簧组成的系统受到了哪些外力?(将系统视为一个整体,竖直方向重力、地面的支持力,此二力合
3、力为零,水平方向弹簧压迫墙壁,墙壁会给系统一个向左的弹力,合力不为零。因此,动量不守恒。 )教师启发:系统机械能守恒吗?(子弹在钻入木块过程中,摩擦生热,因此系统机械能有损失,不守恒)教师:再思考,如果只将子弹和木块视为一系统,则在子弹打入木块这一瞬间,系统动量守恒吗?(子弹打入木块时间极短,因此打入的过程中,弹簧压缩的非常小,系图 12统受到的弹力很小,远小于子弹与木块的内力,所以这个过程系统的动量是守恒的)点评:物理规律总是在一定条件下得出的,因此在分析问题时,不但要弄清选取哪些物体作研究对象,而且一定要弄清对应哪个过程,这样才能做到准确判断。 (2).木块和铁块用细线系在一起,浸没在水中
4、匀速下沉。剪短细线前后(木块未浮出水面,铁块未沉到水底) 教师:请说出系统受到的外力?(两者重力之和、两者浮力之和。合外力为零,剪断细线之后,系统受到的重力和浮力仍然不变,合外力仍然为零。动量守恒。 )点评:深刻领会动量守恒条件 F 合 =0,拓宽符合条件的情景,只有这样,才能实现能力的迁移【拓展思考】:木块质量为 m,铁块质量为 M,细线剪断前在水中以速度 v 匀速下沉。剪断细线之后,经过一段时间,木块的速度大小仍为 v,方向竖直向上,此时木块未浮出水面,铁块还未沉到水底,求此时铁块下沉的速度为多大?学生:取向下为正方向,线断前后系统动量守恒:小结:判断是否守恒,从受力分析入手,整体看一看,
5、隔离看看,区分哪些是外力哪些是内力2.A、B 两球在光滑水平面上做相向运动,已知 mAmB.两球相碰后,其中一球停止,则可以断定( )A.碰前A的动量等于B的动量 B.碰前A的动量大于B的动量C.若碰后A的速度为零,则碰前A的动量大于B的动量D.若碰后B的速度为零,则碰前A的动量大于B的动量教师:A、B 两球组成的系统动量守恒,若碰后 A 停下,则 B 球返回,可断定系统动量方向与 A 球碰前运动方向一致,所以碰前 A 球动量应该大于 B;反之,则 B 球大于A 球动量。三、几类典型问题1.碰撞例题:如图所示,在光滑地面上放有三个大小相同的小球,其中mA=mB=1kg,mC=2kg,现让 A
6、球以 的速度向着 B 球运动,试求:(1)A、B 碰撞后,A 球停下,则 B 球速度为_2_m/s,该碰撞属于弹性碰撞(填碰撞类型) 。 (强调该碰撞系统动量守恒,动能也守恒!)(2)若 B 球继续向右运动与 C 球碰撞并粘在一起,则它们的共同速度为_0.67_m/s,该碰撞属于完全非弹性碰撞。 (强调该碰撞系统动量守恒,但动能损失最大!)(3)若 B 球与 C 球碰后分开,则 C 球速度可能为 2m/s 吗?为什么?0.5m/s 呢?(若 C 球速度为 2,则根据动量守恒定律, (取向右为正方向,得:0/vs 0BBCmvv()Mm(2)Mmv图 33计算得到 ,但是系统碰前动能为 ,碰后却
7、变成了 ,这是不可能的!2/Bvms2J6J)(若 C 球速度为 0.5m/s,则根据动量守恒定律算出,碰后 VB=1m/s,不符合实际物理情境)教师:通过本道题的练习,大家应该对碰撞有了一个比较全面的认识,下面来总结一下归纳:1.碰撞的种类:_、_、_2.分析碰撞后物体速度的可能值时,通常抓住三原则:_、_、_练习:1.(双选)光滑水平面上,质量为 1kg 的小球 A 以 的速度与质量为 2kg的静止小球 B 正碰。关于碰后 A、B 的速度,下面哪些是可能的( )A BC 练习大约三分钟教师讲评:根据第一条原则:碰撞前后动量守恒,可以排除 C。根据第二条原则:系统动能不增,可以排除 D。剩余
8、两个选项也符合第三条原则:只碰一次!所以答案:A、B2.如图所示,质量为 m 的子弹以速度 v0 击中静止于光滑水平面上的木块 M,并在木块中一起运动,子弹在木块中所受平均阻力为 F,求它们一起运动的速度 v.v0v学生练习大约五分钟,教师引导学生分析并得出答案。碰撞的广义拓展:教师:该题中子弹和木块分别做什么运动?两者的运动跟碰撞进行类比有什么相同点?学生讨论并总结:子弹做了减速运动,而木块做加速运动,最后两者速度一样。子弹与木块的撞击可看成完全非弹性碰撞。教师:很好,接下来我们分析以下两个例子3.试分析右图 A 和 B 分别做什么运动?A 相对 B 滑行最远时满足什么条件?4.(多选)如图
9、所示,在光滑水平面上放置 A、B 两个物体,其中 B 物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平面上,A 物体质量是 m,以速度 v0 逼近物体 B,并开始压缩弹簧,在弹簧被压缩过程中( )A.在任意时刻,A、B 组成的系统动量保持不变,都是 mv0B.任意时刻,两物体所受弹力大小相等.4/vms43/vms1,2.5/Bs1/,v /A4C.在把弹簧压缩到最短过程中,A 物体动量减少,B 物体动量增加 .D.当弹簧压缩量最大时,A、B 两物体的速度大小相等.由学生完成分析 (教师提示:从开始到两者速度相等时,可类比成两个物体相撞后结合成一个整体,所以,这两个例子虽然不是碰撞,但我们可以把它们当
10、作“完全非弹性碰撞”来处理。 )师生 最后总结得出:1.以上情况中,均可类比成两物体相撞后结合成一体,相当于“完全非弹性碰撞” 。2.对相互作用中两物体相距恰“最近”、 “最远”等一类临界问题时,求解的关键都是“速度相等”点评:通过对不同物理情境的类比分析,发现并总结其共同特点,从而达到触类旁通,举一反三的学习效果!2.反冲【例】一炮弹质量为 m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为 v,炮弹在最高点爆炸成两块,其中一块质量为 m/2,沿原方向飞行,速度大小为 3v,求:(1)另一块爆炸后瞬时的速度(2)爆炸过程系统动能增加多少?教师:炮弹爆炸时,内力远大于外力,因此系统动量守恒。请同学们动笔列出表达式:教师板书解答过程,目的是让学生对解答过程的规范性有深刻印象。解:(1)以炮弹作为研究对象,取原飞行方向为正方向,爆炸前后系统水平方向动量守恒,则:负号表示速度与原方向相反趣味思考:一次意外空难中,一名飞行员携带密码箱跳伞后,恰好落到某结冰的湖面上,在无法得到外界救援的情况下,飞行员能否离开光滑的冰面而获得自救?四、小结:碰撞和反冲的比较1.共同点:过程均满足动量守恒2.区别:碰撞的过程动能减少或不变;反冲的过程动能增加。五、作业导与练P17 第 5 题、P18 第 9 题32mvvv