1、优质文档优质文档第十六章 动量守恒定律物理名言：想象远比知识重要，知识有涯，而想象能环抱整个世界爱因斯坦台球的碰撞、火箭的起飞、微观粒子的散射，这些运动似乎有天壤之别，物理学的研究表明，它们遵从相同的科学规律动量守恒定律。动量守恒是自然界中最普遍的规律之一。新课标要求1、内容标准（1）探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞；（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题，知道动量守恒定律的普遍意义； 例 1： 火箭的发射利用了反冲现象。 例 2： 收集资料，了解中子是怎样发现的。讨论动量守恒定律在其中的作用。 （3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界
2、的和谐与统一。 16.1 实验：探究碰撞中的不变量三维教学目标1、知识与技能（1）明确探究碰撞中的不变量的基本思路；（2）掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；（3）掌握实验数据处理的方法。2、过程与方法（1）学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法；（2）学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。3、情感、态度与价值观（1）通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性；（2）通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识；（3）在对实验数据
3、的猜测过程中，提高学生合作探究能力；（4）在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。教学重点：碰撞中的不变量的探究。教学难点：实验数据的处理。教学方法：启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等。教学过程：第一节 探究碰撞中的不变量 （一）引 入演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度
4、都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒） 。（二）进行新课1、实验探究的基本思路（1） 一维碰撞优质文档优质文档我们只研究最简单的情况两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。演示：如图所示，A、B 是悬挂起来的钢球，把小球 A 拉起使其悬线与竖直线夹一角度 a，放开后 A 球运动到最低点与 B 球发生碰撞，碰后 B 球摆幅为 角。如两球的质量 mA=mB，碰后 A 球静止，B 球摆角 =，这说明 A、B 两球碰后交换了速度；如果 mA
5、mB，碰后 A、B 两球一起向右摆动； 如果 mAmB，碰后 A 球反弹、B 球向右摆动。以上现象可以说明什么问题？结论：以上现象说明 A、B 两球碰撞后，速度发生了变化，当 A、B 两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同（碰撞过程中，速度的变化与质量的大小有关） 。（2）追寻不变量分析：碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量” 。必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量。在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度。设两个物体的质量分别为 m1、m 2，碰撞前它们速度分别为 v1、v 2，碰撞后的速度分别为 、 ，
6、 规定某一速度方向为正。碰撞前后速度的变化和物体1v2的质量 m 的关系，我们可以做如下三种猜测： 2121vmm2v21212、实验条件的保证、实验数据的测量（1）实验必须保证碰撞是一维的即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动（对心碰撞） ；（2）用天平测量物体的质量；（3）测量两个物体在碰撞前后的速度。问题：测量物体的速度可以有哪些方法？提示：速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。参考案例一种测速原理如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为 L，
7、气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。优质文档优质文档当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为 t，则滑块相当于在 L 的位移上运动了时间 t，所以滑块匀速运动的速度 v=L/t。3、实验方案（1）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）实验记录及分析（a-1）碰撞前 碰撞后质量 m1=4 m2=4 m1=4 m2=4速度 v1=9 v2=0 =3v=6vmv 21mv2 21vvv/m 21m21m实验记录及分析（a-2）碰撞前 碰撞后质量 m1=4 m2=2 m1=4 m2=2速度 v1=9 v2=0 =4.5v=9vmv 21m
8、v2 21vvv/m 21m21m实验记录及分析（a-3）碰撞前 碰撞后质量 m1=2 m2=4 m1=2 m2=4速度 v1=6 v2=0 = -2v=4vmv 21mv2 21vv优质文档优质文档v/m 21mv21mv实验记录及分析（b）碰撞前 碰撞后质量 m1=4 m2=2 m1=4 m2=2速度 v1=9 v2=0 =6v= 6vmv 21mv2 21vvv/m 21m21m（2） 用小车研究碰撞将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车 A 运动，小车 B 静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（
9、如上图） 。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。4、结论：第一种猜测是对，即 2121vmvm课后练习1、在一个物理过程中始终保持不变的物理量叫不变量，也叫_量。2、在气垫导轨上进行探究实验时，用的仪器除了光电门、滑块、挡光片外，还有_。3、在气垫导轨上进行实验时，首先应该做的是( )A给气垫导轨通气 B给光电计时器进行归零处理C把滑块放到导轨上 D检查挡光片通过光电门时是否能挡光计时4、在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是( )A滑块的质量 B挡光的时间C挡光片间的距离 D光电门的高度5、若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作是正确的是 ( )A相互作用的两车上，一个
10、装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源优质文档优质文档6、关于打点计时器使用的电源，下列说法正确的是( )A火花式打点计时器使用低压交流电源，电磁式打点计时器使用低压直流电源B火花式打点计时器使用低压交流电源，电磁式打点计时器使用 220V 交流电源C火花式打点计时器使用 220V 交流电源，电磁式打点计时器使用低压交流电源D火花式打点计时器使用 220V 交流电源，电磁式打点计时器使用 220V 直流电源7、对于实验最终的结
11、论 m1v1m 2v2m 1 v1m 2 v2 ，下列说法正确的是 ( )A仅限于一维碰撞 B任何情况下 m1v12m 2v22m 1 v1 2m 2 v2 2也一定成立C式中的 v1、v 2、v 1、v 2 都是速度的大小 D式中的不变量是 m1和 m2组成的系统的总动量8、如图所示，两个质量相同的小钢球，按图示方式悬挂，让其中一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放，下列说法正确的是 ( )A碰撞后，两球相互交换速度，入射球静止，被碰球以入射球碰前的速度运动B碰撞后，入射球被反弹，被碰球以入射球碰前 2 倍的速度运动C碰撞前后，两球有 mv1mv 2（v 1和 v2分别表示
12、两球相碰前后的速度）D碰撞前后，两球有 mv1mv 2（v 1和 v2分别表示两球相碰前后的速度）9、在气垫导轨上的两个滑块 P、Q，质量分别为 m1、m 2，已知它们碰撞后的速度分别为 v1、v 2，碰撞前 P 的速度为 v1，则碰撞前 Q 的速度 v2为 ( )A0 Bv 1v 2 v 1 C D21)(v 212)(m10、在光滑水平桌面上有两个小球，甲球的质量为 2kg，乙球的质量为 1kg，甲球以 4m/s 的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是 ( )A碰撞后甲球的速度为零，乙球的速度为 8m/s，方向与甲球原来的速度方向相同B碰撞后甲球的速度一定变小C仅根据上述条
13、件无法求出碰撞后两球的速度大小D以上说法均不正确11、试写出下列物理过程中的不变量：（1）一物体做自由落体；（2）一个物体在竖直方向做匀速直线运动；（3）一物体沿光滑曲面自由下滑。12、用气垫导轨做实验时，某一滑块通过光电门时，双挡光片两次挡光的记录为 284.1ms 和 294.6ms，测得挡光片的挡光距离为 5cm，则此滑块的速度多大？13、在气垫导轨上有两个质量均为 m 的滑块，两个滑块都带有尼龙搭扣，使一滑块以速度 v 运动，和静止的另一滑块相碰，碰后两滑块以共同速度 v运动，请猜测这一过程中的守恒量和不守恒量。14、物理量分哪两类，怎么样描述它们的变与不变？探究碰撞中的不变量1、守恒
14、 2、光电计时器 3、A 4、D 5、BC 6、C 7、AD 8、AC 9、D 10、BC 11、 （1）运动的加速度 （2）速度或合力 （3）机械能 12、4.76m/s 13、守恒量：mv2mv，不守恒量：mv22mv 2 14、矢量：当矢量的大小或方向有一个发生变化，这个矢量就变化；当矢量的大小和方向都不变时，这个矢量就不变。标量：当标量的大小变化时，这个标题就变化；当标量的大小不变时，这个标题就不变。优质文档优质文档16.2 动量守恒定律（一）三维教学目标1、知识与技能：理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围；2、过程与方法：在理解动量守恒定律的确切含义的基础
15、上正确区分内力和外力；3、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：动量的概念和动量守恒定律。教学难点：动量的变化和动量守恒的条件。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。教学过程：第二节 动量守恒定律（一）（一）引入新课上节课的探究使我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前后 m 的矢量和保持不变，因此 m 很可能具有特别的物理意义。（二）进行新课1、动量（momentum）（1）定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。P = m v 单位：kgm/s 读作“千克米每秒” 。（2）特点： 状态量：动量包
16、含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。大家知道，速度也是个状态量，但它是个运动学概念，只反映运动的快慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动.显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息，更能从本质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念。 矢量性：动量的方向与速度方向一致。 我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向。2、动量的变化量：（1）定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为 p 和 p，则 p= p p 为物体在该过程中动量的变化。（2）注意：动量变化p
17、 是矢量。方向与速度变化量v 相同。一维情况下：p=m= m 2- m 1 例 1：一个质量是 0.1kg 的钢球，以 6m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s 的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？3、系统 内力和外力（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。（4）说明：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。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计，所以说 m1和 m2系统不受外力
18、，或说它们所受的合外力为零。4、动量守恒定律（law of conservation of momentum）优质文档优质文档（1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。（2）公式：m 1 1+ m2 2= m1 1+ m 2 2（3）注意点： 研究对象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞） ； 矢量性：以上表达式是矢量表达式，列式前应先规定正方向； 同一性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的） ； 条件：系统不受外力，或受合外力为 0。要正确区分内力和外力；当 F 内F 外时，系统动量可视为守恒。思考与讨论：例 1：如图
19、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。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。子弹从碰到木块到进入木块的时间很短，弹簧未被压缩，这个过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒。子弹和木块一起压缩弹簧的过程中，三者组成的系统动量不守恒。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。例 2：质量为 30kg 的小孩以 8m/s 的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板
20、车，已知平板车的质量为 90kg，求小孩跳上车后他们共同的速度？解析：取小孩和平板车作为系统，由于整个系统所受合外为为零，所以系统动量守恒。规定小孩初速度方向为正，则：相互作用前：v 1=8m/s，v 2=0，设小孩跳上车后他们共同的速度速度为 v，由动量守恒定律得 m1v1=(m1+m2) v解得 smvv/21数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致。课后补充练习（1）一爆竹在空中的水平速度为 ，若由于爆炸分裂成两块，质量分别为 m1和 m2，其中质量为 m1的碎块以 1速度向相反的方向运动，求另一块碎片的速度。（2）小车质量为 200kg，车上有一质量为 50kg 的人。小车以 5m/s
21、 的速度向东匀速行使，人以 1m/s 的速度向后跳离车子，求：人离开后车的速度。 （5.6m/s）板书设计第二节 动量守恒定律（一）1、动量（momentum）（1）定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。P = m v 单位：kgm/s （2）特点： 状态量：AB优质文档优质文档 矢量性： 我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向。2、动量的变化量：（1）定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为 p 和 p，则 p= p p 为物体在该过程中动量的变化。（2）注意：动量变化p 是矢量。方向与速度变化量v 相同。一维情况下：p=m= m 2- m 1
22、3、系统 内力和外力（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。4、动量守恒定律（law of conservation of momentum）（1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。（2）公式：m 1 1+ m2 2= m1 1+ m 2 2（3）注意点： 研究对象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞） ； 矢量性：以上表达式是矢量表达式，列式前应先规定正方向； 同一性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的） ； 条件：系统不受外力，或受合外力为 0
23、。要正确区分内力和外力；当 F 内F 外时，系统动量可视为守恒。课后练习1、物理学中把物体的质量与速度的乘积_叫做_。它是_量，它的方向为_。2、两个或两个以上的物体组成一个力学系统，系统内两个物体之间的相互作用力称为_，系统以外的物体对系统的作用力称为_。3、如果一个系统_，或_，则这个系统的_保持不变，这就是动量守恒定律。4、一小船相对地面以速度 v1向东行驶，若在船上以相对于地面的速率 v 水平向西抛出一个质量为 m 的重物，则小船的速度将 ( )A不变 B增大 C减小 D改变方向5、关于系统动量守恒的条件，下列说法正确的是 ( )A只要系统内存在着摩擦力，系统的动量的就不守恒B只要系统
24、中有一个物体具有加速度，系统的动量就不守恒C只有系统所受的合外力为零，系统的动量就守恒D只要系统所受外力的冲量的矢量和为零，系统的动量就守恒6、一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块，并留在其中，A、B 用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图所示，则在子弹打中木块 A 及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统 ( )A动量守与恒、机械能守恒B动量不守恒、机械能守恒C动量守恒、机械能不守恒D无法判断动量、机械能是否守恒7、两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A 球的动量是 8kgm/s，B 球的动量是5kgm/s，A 球追上 B 球时发生碰撞，则碰撞后 A、B
25、两球的动量可能值是 ( )Ap A=6kgm/s，P B=7kgm/s Bp A=3kgm/s，P B=10kgm/s Cp A=2kgm/s，P B=14kgm/s Dp A=5kgm/s，P B=18kgm/s 8、两个小球在一条直线上相向运动，若它们相互碰撞后都停下来，则两球碰前 ( )A质量一定相等 B速度大小一定相等 v0AB m0优质文档优质文档m v0C动量一定相同 D总动量一定为零9、甲、乙两球在光滑水平面上发生碰撞。碰撞前，甲球向左运动，乙球向右运动，碰撞后一起向右运动，由此可以判断 ( )A甲的质量比乙小 B甲的初速度比乙小C甲的初动量比乙小 D甲的动量变化比乙小10、一人
26、站在某车的一端，车原来相对于光滑地面静止，则( )A人从车的一端走向另一端的过程中，车向相反方向运动B人在车上往返行走时，车的运动方向保持不变C人在车上走动时，若人相对车突然静止，则车因惯性沿人运动的相反方向作匀速运动D人在车上走动时，若人相对车突然静止，则车也同时停止运动11、如图所示，车厢长度为 L，质量为 M，静止于光滑水平面上，车厢内有一质量为 m 的物体以初速度 v0向右运动，与车厢壁来回碰撞 n 次后，静止在车厢中，此时车厢速度为 ( )A0Bv 0，水平向右Cmv 0/（Mm） ，水平向右 Dmv 0/（Mm） ，水平向右12、甲、乙两个物体在同一直线上同向运动甲物体在前、乙物体
27、在后，甲物体质量为 2kg，速度是 1m/s，乙物体质量是 4kg，速度是 3m/s。乙物体追上甲物体发生正碰后，两物体仍沿原方向运动，而甲物体的速度为 3m/s，乙物体的速度是多少？13、质量为 m 的物体 A，以一定的速度 v 沿光滑的水平面运动，跟迎面而来速度大小为 v/2 的物体 B，相碰撞，碰后两个物体结合在一起沿碰前 A 的方向运动且它们的共同速度大小为 v/3，则物体 B 的质量是多少？14、质量为 M 的气球下吊一架轻的绳梯，梯上站着质量为 m 的人，气球以 v0速度匀速上升。如果人加速向上爬，当他的速度达到 v 时，气球的速度为多少？1、mv，动量，矢，物体的运动方向（即速度
28、方向） 2、内力，外力 3、不受外力，所受外力之和为零，动量 4、B 5、D 6、C 7、A 8、D C 10、AD 11、C 12、2m/s 13、0.8m 14、v 0 Mvm)(优质文档优质文档16.3 动量守恒定律（二）三维教学目标1、知识与技能：掌握运用动量守恒定律的一般步骤。2、过程与方法：知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题，并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。3、情感、态度与价值观：学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题，培养思维能力。教学重点：运用动量守恒定律的一般步骤。教学难点：动量守恒定律的应用。教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。教学用
29、具：投影片、多媒体辅助教学设备。教学过程：第三节 动量守恒定律（二）（一）引入新课问题 1：动量守恒定律的内容是什么？问题 2：分析动量守恒定律成立条件有哪些？（F 合 =0（严格条件） ，F 内 远大于 F 外 （近似条件，某方向上合力为0，在这个方向上成立。 ）（二）进行新课1、动量守恒定律与牛顿运动定律：用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。（1）推导过程：根据牛顿第二定律，碰撞过程中 1、2 两球的加速度分别是：1mFa2Fa根据牛顿第三定律，F 1、F 2等大反向，即 F 1 = - F2 所以：21碰撞时两球间的作用时间极短，用 t表示，则有：tva11， tva22代入 21m并整理得 2121vm这就是动量守恒定律的表达式。（2）动量守恒定律的重要意义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，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
