1、优质文档优质文档第十六章 动量守恒定律新课标要求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，体会自然界的和谐与统一。 2、活动建议 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、。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
3、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
4、（1） 一维碰撞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。这种碰撞叫做一维优质文档优质文档碰撞。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 mAmB，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
5、时，速度变化的情况也不同。（2）追寻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、 m2，碰撞前它们速度分别为 v1、 v2，碰撞后的速度分别为 、 ， 规定某一速度方向为正。碰撞前后速度的变化和物体的质1v2量 m 的关系，我们可以做如下猜测： 2121vmm2v2121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。2、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；
6、（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。测量物体的速度可以有哪些方法？总结：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。课件：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，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）
7、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 21mv2 21vvv/m 21m21m优质文档优质文档实验记录及分析（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 21vvv/m 21m21m实验记录及分析（b）碰撞前 碰撞后质量 m1=
8、4 m2=2 m1=4 m2=2速度 v1=0 v2=0 = 2v= - 4vmv 21mv2 21vvv/m 21m21m实验记录及分析（c）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优质文档优质文档（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（如上图） 。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。优质文档优质文档16.2 动量守恒定律（
9、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（momen
10、tum）及其变化（1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。记为 p=mv 单位：kgm/s 读作“千克米每秒” 。理解要点：状态量：动量包含了“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。综上所述：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
11、果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。（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，则称：p= pp 为物体在该过程中的动量变化。2、指出：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 矢量差例 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？2、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
12、对系统内物体的作用力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，或说它们所受的合外力为零。优质文档优质文档3、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。公式：m 1 1+ m2 2= m1 1+ m 2 2（2）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
13、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：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。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。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
14、 的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，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：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
15、质量为 50kg 的人。小车以 5m/s 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）AB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。教学用具：投影片、多媒体辅助教学设备。教学过程：
16、第三节 动量守恒定律（二）（一）引入新课动量守恒定律的内容是什么？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：1mFa， 2a根据牛顿第三定律，F 1、F 2等大反响，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
17、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优质文档优质文档又几乎无质量，在实验中极难测量，直到 1956 年人们才首次证明了中微
18、子的存在。 （2000 年高考综合题 23 就是根据这一历史事实设计的） 。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，总动量就又守恒了。2、应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法（1）分析题意，明确研究对象在分析相互作用的物体总动量是否守恒时，通常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程，要采用程序法对全过程进行分段分析，要明确在哪些阶段中，哪些物体发生相互作用，从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。（2）要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的
19、内力，哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力。在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件，判断能否应用动量守恒。（3）明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。注意：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动的速度均应取地球为参考系。（4）确定好正方向建立动量守恒方程求解。3、动量守恒定律的应用举例例 2：如图所示，在光滑水平面上有 A、B 两辆小车，水平面的左侧有一竖直墙，在小车 B 上坐着一个小孩，小孩与B 车的总质量是 A 车质量的 10 倍。两车开始都处于静止状态，小孩把 A 车以相对于地面的速度 v 推出，A 车与墙壁碰后仍以原速率
20、返回，小孩接到 A 车后，又把它以相对于地面的速度 v 推出。每次推出，A 车相对于地面的速度都是 v，方向向左。则小孩把 A 车推出几次后，A 车返回时小孩不能再接到 A 车？ 分析：此题过程比较复杂，情景难以接受，所以在讲解之前，教师应多带领学生分析物理过程，创设情景，降低理解难度。解：取水平向右为正方向，小孩第一次推出 A 车时： mBv1 mAv=0即： v1=第 n 次推出 A 车时： mAv mBvn1 = mAv mBvn则： vn vn1 ，2所以： vn v1（ n1） vBA当 vn v 时，再也接不到小车，由以上各式得 n5.5 取 n6点评：关于 n 的取值也是应引导学
21、生仔细分析的问题，告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入” ，一定要注意A B优质文档优质文档结论的物理意义。课后补充练习（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 15000 kg 向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为 3000 kg 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 20 m/s 的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率为 （ ）A小于 10 m/s B大于 10 m/s 小于 20 m/sC大于 20 m/s 小于 30 m/s D大于 30 m/s 小于 40 m/s（2）如图所示，A
22、、B 两物体的质量比 mAmB=32，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力很小，使系统的动量变化很小，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，
23、这两个外力的合力为零（4）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=_.（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 2 kg，静止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一个质
24、量为 1 kg 的小物体.乙车质量为 4 kg，以 5 m/s 的速度向左运动，与甲车碰撞以后甲车获得 8 m/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 10 m/s2）参考答案：1A 2BC 3D 4545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。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）v 0 = (Mv+mv)-mv 解得：v =（1+ ）v 0Mm26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
