1.2 动量守恒定律 教案 (2)

1.2
动量守恒定律
教案2
反冲运动与火箭、动量守恒定律应用
一、教学目标
1．学会分析动量守恒的条件、选择正方向，化一维矢量运算为代数运算。
2．会应用动量守恒定律解决反冲物体相互作用的问题(仅限于一维情况)，知道应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法。
3.
知道火箭的飞行原理和主要用途。
二、重点、难点分析
1．应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法是本节重点。
2．难点是矢量性问题与参照系的选择对初学者感到不适应。
三、教具
1．碰撞球系统(两球和多球)；
2．反冲小车。
四、教学过程
一.反冲运动
火箭
1、教师分析气球所做的运动
给气球内吹足气，捏紧出气孔，此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。松开出气孔时，气球中的气体向后喷出，气体具有能量，此时气体和气球之间产生相互作用，气球就向前冲出。
2、学生举例：你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动？
学生：节日燃放的礼花。喷气式飞机。反击式水轮机。火箭等做的运动。
3、同学们慨括一下上述运动的特点，教师结合学生的叙述总结得到：
某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体，气体或彈弹射出一个小物体，从而使物体本身获得一反向速度的现象，叫反冲运动
4、分析气球。火箭等所做的反冲运动，得到：
当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向冲量而向相反方向运动，这种向相反方向的运动，通常叫做反冲运动。
在反冲现象中，系统所做的合外力一般不为零；
但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。
5.反冲运动的应用和防止
二.
动量守恒定律应用
1．动量守恒的基本条件
例1．在光滑水平面上有一个弹簧振子系统，如图所示，两振子的质量分别为m1和m2。讨论此系统在振动时动量是否守恒？
分析：由于水平面上无摩擦，故振动系统不受外力(竖直方向重力与支持力平衡)，所以此系统振动时动量守恒，即向左的动量与向右的动量大小相等。
2．设置正方向，变一维矢量运算为代数运算
例2．抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向。
分析：手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G＝(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒。但在水平方向上可以认为系统不受外力，所以在水平方向上动量是守恒的。
强调：正是由于动量是矢量，所以动量守恒定律可在某个方向上应用。
那么手雷在以10m/s飞行时空气阻力(水平方向)是不是应该考虑呢？
(上述问题学生可能会提出，若学生不提出，教师应向学生提出此问题。)
一般说当v＝10m/s时空气阻力是应考虑，但爆炸力(内力)比这一阻力大的多，所以这一瞬间空气阻力可以不计。即当内力远大于外力时，外力可以不计，系统的动量近似守恒。
板书：F内>>F外时p′≈p。
解题过程：设手雷原飞行方向为正方向，则v0＝10m/s，m1的速度v1＝50m/s，m2的速度方向不清，暂设为正方向。
板书：设原飞行方向为正方向，则v0＝10m/s，v1＝50m/s；m1＝0.3kg，m2＝0.2kg。
系统动量守恒：(m1+m2)v0＝m1v1+m2v2
此结果表明，质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反。
3．动量守恒定律是对同一个惯性参照系成立的。
例3
质量为M的平板车静止在水平路面上，车与路面间的摩擦不计。质量为m的人从车的左端走到右端，已知车长为L，求在此期间车行的距离？
分析：由动量守恒定律可知人向右的动量应等于车向左的动量，即mv＝MV
用位移与时间的比表示速度应有
动量守恒定律中的各个速度必须是对同一个惯性参照系而言的速
的速度，以致发生上述错误。
小结：应用动量守恒定律时必须注意：
(1)所研究的系统是否动量守恒。
(2)所研究的系统是否在某一方向上动量守恒。
(3)所研究的系统是否满足F内>>F外的条件，从而可以近似地认为动量守恒。
(4)列出动量守恒式时注意所有的速度都是对同一个惯性参照系的。
(5)一般情形下应先规定一个正方向，以此来确定各个速度的方向(即以代数计算代替一维矢量计算)。