（2021新人教版）高中物理选修性必修第一册1.3动量守恒定律-教案.docx

1、1 / 9 动量守恒定律动量守恒定律 【教学目标】【教学目标】 一、知识与技能一、知识与技能 1应用牛顿定律推导出适用于两球碰撞模型的动量守恒定律，能够理解动量守恒 定律的物理过程。 2理解动量守恒定律（内容、守恒条件） ，会分析计算同一直线上两个物体的动量 守恒问题。 二、过程与方法二、过程与方法 1在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力。 2知道运用动量守恒定律解决问题，并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优 点。 三、情感、态度与价值观三、情感、态度与价值观 培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题。 【教学重点】【教学重点】 1动量守恒定律。 2运用动量守恒

2、定律解题的一般步骤。 【教学难点】【教学难点】 1动量守恒的条件。 2动量守恒定律的应用。 【教学过程】【教学过程】 2 / 9 一、复习提问、新课导入一、复习提问、新课导入 让学生回忆、提问：动量、冲量、动量定理的相关知识。 动量：p=mv 冲量：I=Ft 动量定理：Ft=mv-mv 二、新课教学二、新课教学 （一）相互作用的两个物体的动量改变 如图，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体 A、B，质量分别是m1和m2，沿同 一直线向同一方向运动，速度分别是v1和v2，v2v1。当 B 追上 A 时发生碰撞。碰撞后 A、B 的速度分别是v1和v2。碰撞过程中 A 所受 B 对它的作用力是F1，

3、B 所受 A 对它 的作用力是F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用t表示。 根据动量定理，物体 A 动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即： F1tm1v1m1v1 物体 B 动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即： F2tm2v2m2v2 根据牛顿第三定律F1F2，两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2 大小相等、方向相反，故有： m1v1m1v1（m2v2m2v2） m1v1m2v2m1v1m2v2 3 / 9 这说明，两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系式对过程中 的任意两时刻的状态都适用。 那么， 碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况

4、是怎样的呢？两物体各自 既受到对方的作用力，同时又受到重力和桌面的支持力，重力和支持力是一对平衡力。 两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为 0 的情况下动量守恒。 （二）动量守恒定律 1相关概念： （1）系统：相互作用的物体组成系统。 （2）内力：系统内物体相互间的作用力。 （3）外力：外物对系统内物体的作用力。 第 1 节两球碰撞得出的结论的条件：两球碰撞时除了它们相互间的作用力（系统的 内力）外，还受到各自的重力和支持力的作用，使它们彼此平衡。所以说m1和m2系统 不受外力，或说它们所受的合外力为零。两球动量之和在碰撞前后保持不变。 2动量守恒定律： （1）内容：如果一个系统不

5、受外力，或者所受外力的矢量和为 0，这个系统的总 动量保持不变。这就是动量守恒定律。 （2）公式：m1v1m2v2m1v1m2v2 3动量守恒条件： （1）系统不受外力或者所受外力的矢量和为 0。 （2）系统内物体之间的内力远大于外力。 （3）系统所受合外力不为零，但在某一方向上合外力为 0，则在系统这一方向上 动量守恒。 4 / 9 4注意： （1）区分内力和外力。 （2）在总动量一定的情况下，每个物体的动量可以发生很大的变化。 （学生思考讨论） 如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块 到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。

6、 分析：此题重在引导学生针对不同的对象（系统） ，对应不同的过程中，受力情况 不同，总动量可能变化，可能守恒（子弹射入一瞬间，A、B 动量守恒） 。 （教师总结） 在学习物理的过程中，重要的一项基本功是正确恰当地选取研究对象、研究过程， 根据实际情况选用对应的物理规律，不能生搬硬套。 5应用动量守恒定律解题的步骤： （1）明确研究对象：将要发生相互作用的物体可视为系统。 （2）进行受力分析，运动过程分析：确定系统动量在研究过程中是否守恒。 （3）明确始末状态：一般来说，系统内的物体将要发生相互作用，和相互作用结 束，即为作用过程的始末状态。 （4）选定正方向，列动量守恒方程及相应辅助方程，求解

7、作答。 例 1：在列车编组站里，一辆 m1为 1.810 4kg 的货车在平直轨道上以 v1=2m/s 的速 度运动，碰上一辆 m2=2.210 4kg 的静止的货车，它们碰撞后一起继续运动。求货车碰 撞后运动的速度。 5 / 9 分析： （1）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。 （2）系统所受的外力有：重力、支持力、摩擦力和空气阻力。 （3）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，符合动量守恒的条件。 解：沿碰撞前货车运动的速度的方向建立坐标轴如上图，则有v1=2m/s，设两

8、车结 合后的速度为v 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得 m1v1=（m1+m2）v 代入数据得：v=0.9m/s 因为两车结合后的速度为正值，所以结合后仍然沿坐标轴方向运动。 例 2：一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即 将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去， 速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。 6 / 9 分析：炸裂前，可以认为导弹是由质量为m1和(m-m1)的两部分组成，导弹的炸裂过 程可以看做这两部分相互作用的过程。这两部分组成的系统是我们的研究对象

9、。在炸裂 过程中，炸裂成的两部分都受到重力的作用，所受外力的矢量和不为零，但是它们所受 的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力， 所以爆炸过程中重力的作用可以忽略， 可以 认为系统满足动量守恒定律的条件。 解：火箭炸裂前的总动量为p=mv 炸裂后的总动量为p=m1v1+（m-m1）v 根据动量守恒定律p=p，可得m1v1+（m-m1）v=mv 解出?= ?h? ?h? （三）动量守恒定律的普适性 学生阅读教材相关内容。 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

10、，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。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

11、又守恒了。 （学生总结） 7 / 9 牛顿运动定律：低速、宏观适用，高速（接近光速） 、微观（小到分子原子尺度） 不适用。 动量守恒定律： 目前为止物理学研究的一切领域， 即适用于解决宏观低速运动问题， 也适用于解决微观高速运动问题。 【课堂练习】【课堂练习】 1 （2002 年全国春季高考试题）在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为 15000kg 向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为 3000kg 向北行驶的卡车，碰后两 车接在一起， 并向南滑行了一段距离后停止。 根据测速仪的测定， 长途客车碰前以 20m/s 的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率为（） A小于 10m/sB大于

12、10m/s 小于 20m/s C大于 20m/s 小于 30m/sD大于 30m/s 小于 40m/s 2如图所示，A、B 两物体的质量比 mA:mB=3:2，它们原来静止在平板车 C 上，A、B 间有一根被压缩了的弹簧，A、B 与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑。当弹 簧突然释放后，则有（） AA、B 系统动量守恒 BA、B、C 系统动量守恒 C小车向左运动 D小车向右运动 3把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时， 关于枪、弹、车，下列说法正确的是（） A枪和弹组成的系统，动量守恒 B枪和车组成的系统，动量守恒 C三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间的摩擦

13、力很小，使系统的动量变化很小， 8 / 9 可以忽略不计，故系统动量近似守恒 D三者组成的系统，动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用， 这两个外力的合力为零 4甲、乙两船自身质量为 120kg，都静止在静水中，当一个质量为 30kg 的小孩以 相对于地面 6m/s 的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲、乙两船速度大小之比： v甲:v乙=_。 5 （2001 年高考试题）质量为 M 的小船以速度 v0行驶，船上有两个质量皆为 m 的 小孩 a 和 b，分别静止站在船头和船尾。现在小孩 a 沿水平方向以速率 v（相对于静止 水面）向前跃入水中，然后小孩 b 沿水平方向以同一速率

14、 v（相对于静止水面）向后跃 入水中。求小孩 b 跃出后小船的速度。 6如图所示，甲车的质量是 2kg，静止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一 个质量为 1kg 的小物体。乙车质量为 4kg，以 5m/s 的速度向左运动，与甲车碰撞以后 甲车获得 8m/s 的速度，物体滑到乙车上。若乙车足够长，上表面与物体的动摩擦因数 为 0.2，则物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止？（g 取 10m/s 2） 答案： 1A 2BC 3D 45:4 5因均是以对地（即题中相对于静止水面）的水平速度，所以先后跃入水中与同 时跃入水中结果相同。 9 / 9 设小孩 b 跃出后小船向前行驶的速度为 v，取 v0为正向，根据动量守恒定律，有： （M+2m）v0=（Mv+mv）-mv，解得：v=（1+? ? ）v0 6乙与甲碰撞动量守恒：m 乙v乙=m乙v乙+m甲v甲 小物体 m 在乙上滑动至有共同速度 v，对小物体与乙车运用动量守恒定律得： m乙v乙=（m+m乙）v 对小物体应用牛顿第二定律得 a=g，所以：t=v/g 代入数据得 t=0.4s。