物理人教版(2019)选择性必修第一册1.3动量守恒定律(共43张ppt)

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名称 物理人教版(2019)选择性必修第一册1.3动量守恒定律(共43张ppt)
格式 pptx
文件大小 10.5MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-03-10 22:58:48

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文档简介

(共43张PPT)
人教版高中物理教材选择性必修第一册第一章
动 量 守 恒 定 律
引入新课:
体验活动: 小车上的人拉小车
物理情景: 在光滑水平面上做匀速运动的两个物体A、B, 质量分别为m 和m ,
沿着同一直线向相同的方向运动(一维碰撞) ,速度分别是v 、v , 且v >v 。当B追
上了A 时发生碰撞,碰撞后A、B 的速度分别为v ’和v ’。
一 、理论探究(相互作用的两个物体的动量改变)
问题1: (受力分析)碰撞过程中物体A、B 受到哪些
力的作用 影响A、B 动量变化的是哪些力的冲量
问题2:规定向右为正方向,请确定A、B 在碰撞中动量的变化量
一 、理论探究
碰撞过程
对A应用动量定理:
对B应用动量定理:
根据牛顿第三定律 联立以上表达式
初态A、B总动量
末态A、B总动量
导学案
F △t=m V -m V
F =-F
m V{-m,v =-(m V -m V )
对B应用动量定理:
根据牛顿第三定律:

F 改变B的动量
→ △p =-△p
F At=m,v{-m v F 改变A的动量
结论:两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
取向右为正方向
mví+m V =m,V +m V
V
光滑
对A应用动量定理:
F
m m
v '
m
B
m
B
m
V
V
m
二、实验验证
小车1速度 v1/m/s 小车2速度 v2/m/s 小车1动量 p1=m1×v1/kg·m/s 小车2动量 p2=m2×v2/kg·m/s
总动量
p=p1+p2/kg·m/s
碰撞前 0.878 0.321 0.184 0.099
0.284
碰撞后 0.253 0.713 .0.053 0.221
0.274
实验验证:
kg 小车2质量:m2=0.31
小车1质量:m1=0.21
按钮操作区
kg
A 运动,与静止的B 发生碰撞后粘在一起
A、 B 反向运动,发生对撞且v >v ,
一维碰撞的其它情况
A、B 同向运动,且V >V
V
m
B
m
B
m
B
m
A
m
A
m
A
M
V V
V
V
V
一维碰撞 实验验证
小车1动量
p1=m1×v1/kg·m/s
0.001
0.093
小车2动量
p2=m2×v2/kg·m/s
0.191
0.092
总动量
p=p1+p2/kg·m/s
0.192
0.185
小车1速度 v1/m/s
0.004
0.443
小车2速度
v2/m/s
0.908
0.439
kg 小车2质量:m2=0.21
小车1质量:m1=0.21
kg
碰撞后
碰撞前
1.系 统 :我们把两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。系统可按解决
问题的需要灵活选取。
2.内 力 :系统中物体间的相互作用力叫做内力。
3.外 力 :系统以外的物体施加给系统内任何一个物体的力,叫做外力。
注 意 :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。
三、 研究对象
1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总
动量保持不变,这就是动量守恒定律。
2.表达式:
(1)p=p'或m +m V =m V +m V ’
(系统作用前的总动量等于作用后的总动量).
(2)Ap =-Ap (系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向)
(3)Ap=0 (系统总动量的变化量为零)
四 、动量守恒定律
3. 动量守恒的条件:
(1)系统不受外力;(理想条件)
(2)系统受到外力,但外力的合力为零;(实际条件)
(3)系统所受外力合力不为零, 但系统内力远远大于外力,
外力冲量相对可以忽略不计,系统动量近似守恒;(近似条件)
四、动量守恒定律
(4)系统总的动量不守恒,但在某一方向上外力矢量和为零,则系统在这一方向上动
量守恒.(单一方向上动量守恒条件)
讨论:释放小球后, 小球和滑块系统动量是 否守恒
四、 动量守恒定律
解释单摆小球和滑块系统左右振动的原因
如何使单摆小球和滑块系统朝一个方向运动
五、动量守恒定律的普适性
生活场景的应用
速滑接力比赛
斯诺克比赛
冰壶比赛
五、动量守恒定律的普适性
高速微观领域的应用
正负电子对撞实验
原子核裂变反应
宇宙大爆炸
1.动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题,而且适用于高速、微观 的问题。 高速、微观领域,牛顿运动定律不再适用。
2.动量守恒定律是一个独立的实验规律,适用范围非常广泛。
动量守恒的特性:
矢量性、相对性、瞬时性、普适性
五、动量守恒定律的普适性
课堂实践任务:测物体质量
问题:在气垫导轨上配有两个光电门和计时器,A、B 两个滑块,A 质量已知.不用天
平,请测出B滑块的质量
J0201-CC
DIGITAL TIMER
数 字 计 时 器
(1) 设计方案 (2)分组实验 (3)各小组汇报结果
实验测出滑块质量与实际质量比较,分析误差原因
条件: 1.不受外力受2.外力矢量和为零。 3.系统的内力远大于外力,可忽略外力,系统的总动量守恒。
4. 系统在某一方向上外力为零,则该方向上系统的动量守恒。
m V +m V =m vp+m v
Ap =-Ap
一个系统不受外力或所受外力
之和为零,这个系统的总动量
保持不变。
动量守恒定律不仅适用于宏观、低
速问题,而且适用于高速、微观的 问题。
1.普适性

3.瞬时性 4.相对性
课堂小结
动量守恒
2.矢量性
课后作业
1物理小论文:中子的发现历程
2 课后练习:教材15页4、5、6
【总结定律 解释条件

1、内容: 如果一个系统不受外力,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、表达式:
(1)m1v1+m2v2=m1v1 ′+m2v2 ′
(2) Δp1 =-Δp2
动量守恒定律
F2 F1 ( F1+F2+f1+f2)Δt= m1v1 ′-m1v1+m2v2 ′-m2v2
m2 m1 F1 =-F2 如果f1 + f2=0 Δp =0
f2 f1 如果f1 + f2丰0 Δp 丰0
条件1:
系统不受外力,或所受外力的矢量和为0(理想条件)
根据动量定理和牛顿第三定律,列出矢量式 ( F1+f1)Δt= m1v1 ′-m1v1
( F2+f2)Δt= m2v2 ′-m2v2
动量守恒定律
3、适用条件
碰撞过程
学生活动1: 【总结定律 解释条件
B A

学生活动2: 【总结定律 解释条件
例: 在列车编组站里, 】一辆质量为1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以2 m/s
的速度运动,碰上一辆质量为2.2×104 kg的静止货车,它们碰撞后结合在一
起继续运动,求货车碰撞后的运动速度。
G2
②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? 重力 支持力 地面摩擦力和空气阻力
N1 v v N 系统
2
2
m m2 2力

F

1

1F
动量守恒定律
G1 分析: ①研究对象 外力
f2 f1 对A应用动量定理 (:F1+f1)Δt= m1v1 ′-m1v1
对B应用动量定理:( F2+f2)Δt= m2v2 ′-m2v2 ( F1+F2+f1+f2)Δt= m1v1 ′-m1v1+m2v2 ′-m2v2=Δp
假设向右为正
F1=2000N F2= -2000N Δt= 1s ①如果 f1=- 1N f2=-2N
②如果 f1=-500N f2=- 1000N
动量守恒定律
F2
碰撞过程
B A
m2 m1
F1
学生活动2:
3、适用条件
【总结定律 解释条件 】
学生活动2: 【总结定律 解释条件
3、适用条件 】
条件2:
系统的内力远大于外力时,系统的动量可看成近似守恒;(近似条件) 如碰撞、爆炸等现象
1.8×104 kg 2.2×104 kg
解:以碰前货车的运动方向为正方向, 两车结合后的速度为v,则v1 = 2 m/s ,v2 = 0 两车碰撞前的总动量为 p=m1v1
动量守恒定律
两车碰撞后的总动量为 p′=(m1 +m2)v 由动量守恒定律可得:m1v1 =(m1 +m2)v
代入数值,解得v= 0.9 m/s
m1 m2
学生活动2: 【总结定律 解释条件
例:一枚在空中飞行】的火箭质量为m,在某时刻的速度为v,方向水平,
燃料即将耗。此时,火箭突然炸裂成两块(如图),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。
解:以v的方向为正火箭炸裂前的总动量为
p= mv
炸裂后的总动量为 p′=m1v1 +(m-m1)v2
根据动量守恒定律可得 mv=m1v1 +(m-m1)v2
解得
动量守恒定律
m-m1
m1
条件2:
系统的内力远大于外力时,如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量 可看成近似守恒;(近似条件)
条件3:
推广到某一方向上外力矢量和为0 ,则在此方向上系统动量守恒。
(单向条件)
条件1:
系统不受外力,或所受外力的矢量和为0(理想条件)
动量守恒定律
3、适用条件
⑴找:找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程;
⑵析:进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒); ⑶定:规定正方向,确定初末状态动量正负号; ⑷列:由动量守恒定律列方程; ⑸解:解方程,得出最后的结果,并对结果进行分析。
动量守恒定律具有系统性、矢量性、瞬时性、相对性
动量守恒定律

学生活动3: 【应用定律 分享交流
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
学生活动4: 【应用定律 分享交流

4、动量守恒定律的普适性
(1)动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无 关。这样,问题往往能大大简化。
动量守恒定律
(2)动量守恒定律的适用范围非常广泛。可以运用到高速、微观领 域, 而牛顿运动定律只适用于宏观、低速的情况。
课堂小结
m1v1+m2v2=m1v1 ′+m2v2 ′ 动量守恒定律
建构模型
科学推理
动量
定理
牛顿 定律
对象
守恒条件
分 享 收 获
m2 m1
解释
交流
证据
问题
普适性
系 统
N
1
N
2
G
2
G
1
F2
F1
1. 和同学交流谈谈你对动量守恒定律的认识
2.生活中有许多动量守恒的现象 ,碰撞的过程中 动量守恒,大家试着设计实验方案来定量的验证动量 守恒定律 。
作业布置
4 实验:验证动量守恒定律
人教版高中物理教材选择性必修第一册 第一章
问题2:我们生活中的物体受到各种力的作用,难以满足
这种理想化的条件。 在哪些情况下,可以近似满足动量守恒 的条件?
问题?
问题1:动量守恒定律的适用条件是什么?
实验探究、引入模型
问题1:小车受到的内力和外力分别有哪些?
问题2:如何测量小车受到的内力和阻力?
探究:碰撞过程中内力与外力大小关系
任务1
问题1:如何通过实验验证动量守恒定律,需要测量哪些物理量 ?
问题2:测量速度的方法有哪些?
问题3:需要使用那些实验仪器,如何来测量?
要求:
1.在草稿纸上画出实验装置简图; 2.简述你设计的实验方案是如何解决上面几个问题的。
任务2 自主设计,建立模型
设计实验方案验证碰撞中动量守恒
任务2 自主设计,建立模型
方案二:利用平抛运动间接验证动量守恒
方案一:使用气垫导轨验证动量守恒定律
课后任务
设计更多的实验方案,在生活中以及在实验室里 继续验证动量守恒定律
实验 滑块质量 碰撞前滑块1 通过光电门 的时间 碰撞后两滑块通过光电 门的时间 m1 / kg m2 / kg Δt1 / s Δt′ 1 / s
Δt2 / s
滑块碰撞后 分开
滑块碰撞后 粘连
弹簧使静止 滑块分开
任务3 分组实验,理解模型
A组:使用气垫导轨验证动量守恒定律
【数据处理】
任务3 分组实验,理解模型
入射小球质 量m1/kg 被碰小球质 量m2/kg OM的长度 x1/cm OP的长度 x2/cm
ON的长度
x3/cm
B组:利用平抛运动间接验证动量守恒
【数据处理】
碰撞:内力远大于外力
方案一:使用气垫导轨验证动量守恒定律
多次测量取平均值
碰撞中系统遵循动量守恒定律
方案二:利用平抛运动间接验证动量守恒
分组实验
引入模型
设计方案
实验探究
数据分析
得出结论
课堂小结
课后任务
设计更多的实验方案,在生活中以及在实验室里 继续验证动量守恒定律