人教版高中物理选修3-5动量守恒定律课件(14张ppt)+教案+测试

文档属性

名称 人教版高中物理选修3-5动量守恒定律课件(14张ppt)+教案+测试
格式 zip
文件大小 532.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2018-08-27 20:38:32

文档简介

【教材分析】
前一节已涉及动量守恒定律在物理学史上是如何被提出来的,本节则以一维情况下两个相互作用的小球为例,根据牛顿第二定律和牛顿第三定律,导出具体的动量守恒定律的表达式。这样的处理,使学生对动量守恒定律的理解更深刻,同时也使学生对知识间的联系有了更深入的理解。
【教学目标】
(1)能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析碰撞,导出动量守恒的表达式。
(2)了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。
(3)加深对动量守恒定律的理解,进一步练习用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。
(4)知道求初、末动量不在一条直线上的动量变化的方法。
【教学重点】 掌握动量守恒定律的推导、表达式、适用范围和守恒条件
【教学难点】动量守恒定律的理解及守恒条件的判定
【教学思路】首先通过演示实验使学生了解系统相互作用过程中动量守恒,再使学生清楚地理解动量守恒定律的推导过程、守恒条件及适用范围,即用实验法、推理法、归纳法、举例讲授法。
【教学器材】多媒体、碰撞试验装置。
【教学过程】
新课导入
前面已经学习了动量定理,下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的情况下,二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何 ? 这就是我们今天要介绍的动量守恒定律。它是自然界中最重要最普遍的定律之一。
新课展示
动量守恒定律
1.实验探究:
学生分组实验,探究碰撞前后系统的动量关系
2.理论探究:
课件展示:光滑的水平桌面上做匀速运动的两个小球,质量分别为m1和m2。沿同一直线向相同的方向运动,速度分别是vl和v2,且vl> v2,(1)两个小球的总动量为多少?一段时间后碰撞,碰后的速度为v1’和v2’,(2)则碰撞后的总动量为多少?(3)碰撞前后的总动量p和p’有什么关系?
引导学生合作探究:
碰撞之前总动量:p=p1+p2 = m1 vl + m2 v2
碰撞之后总动量:p’=p1’+ p2’= m1 v1’+ m2 v2’
根据牛顿第二定律,碰撞过程中两球的加速度分别是
a1=F1/m1 , a2=F2/m2 (1)
根据牛顿第三定律得 F1=-F2
所以 m1a1=-m2a2 (2)
又由加速度公式
a1= v1’- vl/t a2= v2’- v2/t (3)
由以上(1)(2)(3)得
m1 vl + m2 v2= m1 v1’+ m2 v2’即p= p’
通过定量计算得出结论:碰撞前后的总动量相等
二、动量守恒定律
1、内容:相互作用的物体所组成的系统,如果不受外力作用,或它们所受外力之和为零,则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。
2、矢量表达式:m1 vl+ m2 v2 = m1 v1’+ m2 v2’
即p = p’
3、介绍概念:
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
内力:系统内各个物体之间的相互作用力
外力:系统外其它物体作用在系统上任何一个物体上的力
*注:内力和外力的区分依赖于系统的选取,只有在选取了系统后,才能确定内力和外力 。
4、守恒条件:一个系统不受外力或所受外力之和为零
三、动量守恒定律的应用
例题: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,速率为v1.求炸裂后另一块的速度v2.
练习:?质量m1=1kg的小球在光滑的水平桌面上以v1=3m/s的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个球.第二个小球的质量为m2=5kg,速率v2=1m/s.碰撞后,小球m2恰好停止.那么,碰撞后小球m1的速度是多大,方向如何?
*对定律进行几点说明:
(1)表达式是矢量式,解题时要选取正方向
(2)各式中的速度V必须对应同一参考系,一般取地面为参考系
(3)动量守恒指的是过程守恒,要理解保持不变的含义
四、课堂总结:
上一节我们学习的动量定理适用于单个物体,而今天学的动量守恒定律适用于由两个或两个以上的物体组成的系统,本节课要求大家自己会应用动量定理和牛顿第三定律独立推导动量守恒定律,并且要求掌握对动量守恒定律的理解及其守恒条件的判定。判断动量守恒,必须明确研究对象——系统,从而确定哪些力是内力,哪些力是外力。系统的选取与内力、外力的区分是本节课重点要求掌握的。
五、家庭作业与活动 课后练习
课件14张PPT。动量守恒定律实验演示:牛顿摆实验:探究碰撞中系统的动量需测量哪些数据呢?m1 m2 v1 v2 v1’ v2’实验1数据处理实验2数据处理实验结论碰撞前后m1m2组成的系统动量总量保持不变系统:两个或多个物体所组成的整体内力:碰撞过程为什么系统动量保持不变呢?系统内物体之间的力外力:系统外物体施加的力理论推导m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’动量守恒定律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。m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’2 公式3条件:系统不受外力或者所受外力的矢量和为0
系统所受外力远小于内力例题: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,速率为v1.求炸裂后另一块的速度v2.解题步骤确定相互作用的系统作为研究对象
分析研究对象所受的外力
判断系统动量是否守恒
规定正方向,明确初、末动量正负
根据动量守恒定律列式求解练习:?质量m1=1kg的小球在光滑的水平桌面上以v1=3m/s的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个球.第二个小球的质量为m2=5kg,速率v2=1m/s.碰撞后,小球m2恰好停止.那么,碰撞后小球m1的速度是多大,方向如何? 提升:如图所示,在光滑的水平面上有A、B两小车,质量均为M=30kg,A车上有一质量为m=60kg的人。A车以大小为υ=2m/s的速度正对着静止的B车冲去,A车上的人至少要以多大的水平速度(相对地)从A车跳到B车上,才能避免两车相撞?小结你有哪些收获呢?生活中的动量守恒现象一、选择题:
1.A、B两球在光滑水平面上做相向运动,已知mA>mB.当两球相碰后,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
2.放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹着一个压缩轻质弹簧,用两手分别控制小车使小车处于静止状态.下列说法中正确的是( )
A.两手同时放开后,两车的总动量为零
B.先放开右手,后放开左手,两车的总动量为零
C.先放开左手,后放开右手,两车的总动量为零
D.两手放开有先后,两车总动量不守恒
3.两名质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平冰面上.现在,其中一人向另一个人抛出一个篮球,另一人接球后再抛回.如此反复进行几次后,甲和乙最后的速率关系是( )
A.若甲最先抛球,则一定是v甲>v乙
B.若乙最后接球,则一定是v甲>v乙
C.只有甲先抛球,乙最后接球,才有v甲>v乙
D.无论怎样抛球和接球,都是v甲>v乙
4.如图所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为mB=2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6 kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为-4 kg·m/s.则( )
A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
C.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
5.质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、向同一方向运动, A球的动量为7 kg·m/s,B球的动量为 5 kg·m/s,当A球追上B球发生碰撞后, A、B两球的动量可能为(A)
A.pA=6 kg·m/s pB=6 kg·m/s?
B.pA=3 kg·m/s pB=9 kg·m/s?
C.pA=-2 kg·m/s pB=14 kg·m/s?
D.pA=-4 kg·m/s pB=16 kg·m/s?
二、填空题:
6.甲乙两船自身质量为120 kg,都静止在静水中,当一个质量为30 kg的小孩以相对于地面6 m/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=_______.
7.质量m1=1 kg的物体,以某一初速度在水平面上滑行,与另一物体相碰,碰撞前后它们的位移随时间变化的情况如图所示.若取g=10 m/s2,则m2=_______kg
三、论述题:
8.如图所示,两只质量均为120kg的小船静止在水面上,相距10m,并用钢绳连接。一个质量为60kg的人在船头以恒力F拉绳,不计水的阻力,求:
(1)当两船相遇时,两船各行进了多少米?
(2)当两船相遇不相碰的瞬间,为了避免碰撞,人从甲船跳向乙船需要对地的最小水平速度为6m/s,计算原来人拉绳的恒力F。
9.一人坐在静止于冰面的小车上,人与车的总质量M=70 kg,当它接到一个质量m=20 kg、以速度v0=5 m/s迎面滑来的木箱后,立即以相对于自己=5 m/s的速度逆着木箱原来滑行的方向推出,不计冰面阻力.则小车获得的速度多多大?
10.如图所示,质量分别为mA=0.5 kg、mB=0.4 kg的长板紧挨在一起静止在光滑的水平面上,质量为mC=0.1 kg的木块C以初速vC0=10 m/s滑上A板左端,最后C木块和B板相对静止时的共同速度vCB=1.5 m/s.求:
(1)A板最后的速度vA;
(2)C木块刚离开A板时的速度vC.
11.A、B两球沿同一条直线运动,如图记录了它们碰撞前后的运动情况,其中a、b分别为A、B碰前的s-t图象,c为碰后它们的s-t图象。若A球质量为1 kg,则B球质量是多少?
12.如图所示, 质量为M的平板车的长度为L, 左端放一质量为m的小物块, 今使小物块与小车一起以共同速度v0沿光滑水平面向右运动, 小车将与竖直墙发生弹性碰撞, 而小物块最终又恰与小车相对静止于小车的最右端, 求小物块与小车上表面间的动摩擦因数.?
13.甲乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他乘的冰车质量共为M=30 kg,乙和他乘的冰车质量也是30 kg(图5-2-14).游戏时,甲推着一个质量为m=15 kg的箱子,和他一起以大小为v0=2.0 m/s的速度滑行.乙以同样大小的速度迎面滑来,为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住.若不计冰面的摩擦力,求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出,才能避免与乙相撞?
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