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2019-2020年高中物理第16章动量守恒定律教案第一课时新人教版选修3-5
一、教学目标1.知道动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并在具体问题中判断动量是否守恒2.学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导3.知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之
一二、重点、难点分析1.重点是动量守恒定律及其守恒条件的判定2.难点是动量守恒定律的矢量性
三、教具1.气垫导轨、光门和光电计时器,已称量好质量的两个滑块附有弹簧圈和尼龙拉扣2.计算机程序已输入
四、教学过程一引入新课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?二教学过程设计1.以两球发生碰撞为例讨论“引入”中提出的问题,进行理论推导画图设想水平桌面上有两个匀速运动的球,它们的质量分别是m1和m2,速度分别是v1和v2,而且v1>v2则它们的总动量动量的矢量和P=p1+p2=m1v1+m2v2经过一定时间m1追上m2,并与之发生碰撞,设碰后二者的速度分别为v′1和v′2,此时它们的动量的矢量和,即总动量p′=p′1+p′2=m1v′1+m2v′2板书p=p1+p2=m1v1+m2v2p′=p′1+p′2=m1v′1+m2v′2下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p和p′有什么关系设碰撞过程中两球相互作用力分别是F1和F2,力的作用时间是t根据动量定理,m1球受到的冲量是F1t=m1v′1-m1v1;m2球受到的冲量是F2t=m2v′2-m2v2根据牛顿第三定律,F1和F2大小相等,方向相反,即F1t=-F2t板书F1t=m1v′1-m1v1
①F2t=m2v′2-m2v2
②F1t=-F2t
③将
①、
②两式代入
③式应有板书m1v′1-m1v1=-m2v′2-m2v2整理后可得板书m1v′1+m2v′2=m1v1+m2v2或写成 p′1+P′2=p1+p2就是 p′=p这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的分析得到上述结论的条件两球碰撞时除了它们相互间的作用力这是系统的内力外,还受到各自的重力和支持力的作用,但它们彼此平衡桌面与两球间的滚动摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力,或说它们所受的合外力为零2.结论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做此结论时引导学生阅读“选修本第三册”第110页并板书∑F外=0时 p′=p3.利用气垫导轨上两滑块相撞过程演示动量守恒的规律1两滑块弹性对撞将弹簧圈卡在一个滑块上对撞光电门测定滑块m1和m2第一次碰撞前通过A、B光门的时间t1和t2以及第二次碰撞后通过光门的时间t′1和t′2光电计时器记录下这四个时间将t
1、t2和t′
1、t′2输入计算机,由编好的程序计算出v
1、v2和v′
1、v′2将已测出的滑块质量m1和m2输入计算机,进一步计算出碰撞前后的动量p
1、p2和p′
1、p′2以及前后的总动量p和p′由此演示出动量守恒注意在此演示过程中必须向学生说明动量和动量守恒的矢量性问题因为v1和v2以及v′1和v′2方向均相反,所以p1+p2实际上是|p1|-|p2|,同理p′1+p′2实际上是|p′1|-|p′2|2两滑动完全非弹性碰撞就弹簧圈取下,两滑块相对面各安装尼龙子母扣为简单明了起见,可让滑块m2静止在两光电门之间不动p2=0,滑块m1通过光门A后与滑块m2相撞,二者粘合在一起后通过光门B光门A测出碰前m1通过A时的时间t,光门B测出碰后m1+m2通过B时的时间t′将t和t′输出计算机,计算出p1和p′1+p′2以及碰前的总动量p=p1和碰后的总动量p′由此验证在完全非弹性碰撞中动量守恒3两滑块反弹将尼龙拉扣换下,两滑块间挤压一弹簧片将两滑块置于两光电门中间,二者间挤压一弯成∩形的弹簧片铜片同时松开两手,钢簧片将两滑块弹开分别通过光电门A和B,测定出时间t1和t2将t1和t2输入计算机,计算出v1和v2以及p1和p2引导学生认识到弹开前系统的总动量p0=0,弹开后系统的总动量pt=|p1|-|p2|=0总动量守恒,其数值为零4.例题 甲、乙两物体沿同一直线相向运动,甲的速度是3m/s,乙物体的速度是1m/s碰撞后甲、乙两物体都沿各自原方向的反方向运动,速度的大小都是2m/s求甲、乙两物体的质量之比是多少?引导学生分析对甲、乙两物体组成的系统来说,由于其不受外力,所以系统的动量守恒,即碰撞前后的总动量大小、方向均一样由于动量是矢量,具有方向性,在讨论动量守恒时必须注意到其方向性为此首先规定一个正方向,然后在此基础上进行研究板书解题过程,并边讲边写讲解规定甲物体初速度方向为正方向则v1=+3m/s,v2=-1m/s碰后v′1=-2m/s,v′2=2m/s根据动量守恒定律应有移项整理后可得m1比m2为代入数值后可得m1/m2=3/5即甲、乙两物体的质量比为3∶55.练习题 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车,已知平板车的质量是80kg,求小孩跳上车后他们共同的速度分析对于小孩和平板车系统,由于车轮和轨道间的滚动摩擦很小,可以不予考虑,所以可以认为系统不受外力,即对人、车系统动量守恒板书解题过程跳上车前系统的总动量p=mv跳上车后系统的总动量p′=m+MV由动量守恒定律有mv=m+MV解得6.小结1动量守恒的条件系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒2动量守恒定律适用的范围适用于两个或两个以上物体组成的系统动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律,对高速或低速运动的物体系统,对宏观或微观系统它都是适用的 。