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ID号:4482
标题:动量守恒定律
频道:高中教案
栏目:高中物理教案
属性: 热
作者:刘星
来源:旧版导入
点击:
编辑:管理员
时间:2006-6-1 |
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动量守恒定律 |
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作者：刘星 文章来源：旧版导入 点击数： 更新时间：2006-6-1  |
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动量守恒定律
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
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
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 和 ，速度分别是 和 ，而且 ．则它们的总动量（动量的矢量和） ．经过一定时间 追上 ，并与之发生碰撞，没碰后二者的速度分别为 和 ，此时它们的动量的矢量和，即总动量
板书：
下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p和 有什么关系．
设碰撞过程中两球相互作用力分别是 和 ，力的作用时间是t．根据动量定理， 球
受到的冲量是 ； 球受到的冲量是 ．
根据牛顿第三定律， 和 大小相等，方向相反，即 ．
板书： ①
②
③
将①、②两式代入③式应有
板书：
整理后可得
板书：
或写成：
就是：
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：
1、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 和 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：
时
3、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 和 第一次（碰撞前）通过A、B光门的时间 和 以及第二次
（碰撞后）通过光门的时间 和 ．光电计时器记录下这四个时间．
将 、 和 、 输入计算机，由编好的程序计算出 、 和 、 ．将已测出的滑块质量 和 输入计算机，进一步计算出碰撞前后的动量 、 和 、 以及前后的总动量p和 ．
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 和 以及 和 方向均相反，所以 实际上是 ，同理 实际上是 ．
（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 静止在两光电门之间不动（ ），滑块 通过光门A后与滑块 相撞，二者粘合在一起后通过光门 B．
光门A测出碰前 通过A时的时间t，光门B测出碰后 通过B时的时间 ．将t和 输出计算机，计算出 和 以及碰前的总动量p（ ）和碰后的总动量 ．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，
弹簧片将两滑块弹开分别通过光电门A和B，测定出时间 和 ．
将 和 输入计算机，计算出 和 以及 和 ．
引导学生认识到弹开前系统的总动量 ，弹开后系统的总动量 ．
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，井边讲边写．
板书：
讲解：规定甲物体初速度方向为正方向．则 m/s， m/s．碰后
根据动量守恒定律应有：
移项整理后可得 比 为
代入数值后可得
即甲、乙两物体的质量比为3:5
5、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
跳上车后系统的总动量
由动量守恒定律有度
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．
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