1.3動量守恒定律導學案高二上學期物理人教版選擇性

動量守恒定律（1）【學習目標】1．能區(qū)分內(nèi)力與外力。2．應用牛頓定律推導出適用于兩球碰撞模型的動量守恒定律，能夠理解動量守恒定律的物理過程。3．理解動量守恒定律（內(nèi)容、守恒條件），會分析計算同一直線上兩個物體的動量守恒問題?！緦W習重點】1．動量守恒定律內(nèi)容及表達式。2．運用動量守恒定律解題的一般步驟。【學習難點】1．動量守恒的條件。2．動量守恒定律的應用?！緦W習過程】【學習任務一】一、相互作用的兩個物體的動量改變1．建立碰撞模型如圖，在光滑水平桌面上做勻速運動的兩個物體A、B，質(zhì)量分別是m1和m2，沿同一直線向同一方向運動，速度分別是v1和v2，v2＞v1。當B追上A時發(fā)生碰撞。碰撞后A、B的速度分別是v1′和v2′。碰撞過程中A所受B對它的作用力是F1，B所受A對它的作用力是F2。碰撞時，兩物體之間力的作用時間很短，用Δt表示。2．推導：根據(jù)動量定理，物體A動量的變化量等于它所受作用力F1的沖量，即F1Δt＝物體B動量的變化量等于它所受作用力F2的沖量，即F2Δt＝根據(jù)牛頓第三定律知F1＝，兩個物體碰撞過程中的每個時刻相互作用力F1與F2總是大小相等、方向相反，故有m1v1′－m1v1＝－(m2v2′－m2v2)m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2結(jié)論：兩物體碰撞后的動量等于碰撞前的動量。二、動量守恒定律1．系統(tǒng)、內(nèi)力和外力(1)系統(tǒng)：由相互作用的物體構(gòu)成的整體。(2)內(nèi)力：中物體間的作用力。(3)外力：系統(tǒng)以外的物體施加給物體的力。2．動量守恒定律(1)內(nèi)容：如果一個系統(tǒng)不受，或者所受外力的矢量和為，這個系統(tǒng)的總動量。(2)表達式：對兩個物體組成的系統(tǒng)，常寫成：p1＋p2＝或m1v1＋m2v2＝。(3)適用條件：系統(tǒng)或者所受外力的矢量和。3．普適性：動量守恒定律的適用范圍非常廣泛。近代物理的研究對象已經(jīng)擴展到我們直接經(jīng)驗所不熟悉的高速(接近光速)、(小到分子、原子的尺度)領域,這些領域，牛頓定律不再適用，而動量守恒定律仍然正確。注意：1．對動量守恒定律條件的理解：①理想條件：系統(tǒng)不受外力時，動量守恒②實際條件：系統(tǒng)所受外力的矢量和為零時，動量守恒。③近似條件：系統(tǒng)受外力，但外力遠小于內(nèi)力，則系統(tǒng)總動量近似守恒。④推廣條件：若系統(tǒng)受力不符合以上三條中的任意一條，則系統(tǒng)的總動量不守恒，但是，若系統(tǒng)在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在該方向上動量守恒．）2．對動量守恒定律的理解：(1)系統(tǒng)性：動量守恒定律的研究對象不是單一物體而是幾個相互作用的物體組成的系統(tǒng)，動量保持不變并不是每個物體動量保持不變，而是系統(tǒng)總動量保持不變．(2)矢量性：表達式p1＋p2＝p1′＋p2′是一個矢量式，其矢量性表現(xiàn)在：系統(tǒng)的總動量在相互作用前后不僅大小相等，而且方向也相同．求初、末狀態(tài)系統(tǒng)的總動量時，如果各物體動量的方向在同一直線上，要選取正方向，將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算．(3)相對性：動量守恒定律中，系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量必須相對于同一慣性系，各物體的速度通常均為相對于地面的速度．(4)同時性：動量守恒定律中p1、p2……必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量，p1′、p2′……必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量，不同時刻的動量不能相加．(5)普適性：動量守恒定律不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)；不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)．(6)動量守恒定律的研究對象是相互作用的物體組成的系統(tǒng)．判斷系統(tǒng)的動量是否守恒，與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運動過程有直接關系．(7)判斷系統(tǒng)的動量是否守恒，要注意守恒的條件是不受外力或所受合外力為零，因此要分清哪些力是內(nèi)力，哪些力是外力．例1.如圖所示，小車與木箱緊挨著靜放在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，關于上述過程，下列說法正確的是()A．男孩和木箱組成的系統(tǒng)動量守恒B．小車與木箱組成的系統(tǒng)動量守恒C．男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒D．木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量相同例2.、如圖所示，木塊靜止于光滑水平地面上，一顆子彈A沿水平方向瞬間射入木塊并留在木塊內(nèi)，現(xiàn)將子彈和木塊視為系統(tǒng)，則該系統(tǒng)從子彈開始射入到二者相對靜止的過程中（）A．動量守恒，機械能守恒 B．動量不守恒，機械能不守恒C．動量守恒，機械能不守恒 D．動量不守恒，機械能守恒例3：在列車編組站里，一輛m1為1.8×104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運動，碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止的貨車，它們碰撞后一起繼續(xù)運動。求貨車碰撞后運動的速度。例4：一枚在空中飛行的火箭，質(zhì)量為m，在某點的速度為v，方向水平，燃料即將耗盡。火箭在該點突然炸裂成兩塊,其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2。動量守恒定律(二)【學習目標】1.進一步理解動量守恒定律的條件．2.會分析常見臨界問題的臨界條件．3.能在具體問題中恰當選擇研究的系統(tǒng)．4.會解決與動量定理、能量問題等相結(jié)合的問題【學習過程】動量守恒定律應用一.進一步理解動量守恒定律的條件例1.如圖所示，在光滑水平面上放一個質(zhì)量為M的斜面體，質(zhì)量為m的物體沿斜面由靜止開始自由下滑，下列說法中正確的是()A．斜面體和物體組成的系統(tǒng)動量守恒B．斜面體和物體組成的系統(tǒng)所受合力方向向上C．斜面體和物體組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒D．斜面體和物體組成的系統(tǒng)豎直方向動量守恒例2.如圖所示，從傾角為30°、長0.3m的光滑斜面頂端滑下質(zhì)量為2kg的貨包，掉在質(zhì)量為13kg的靜止的小車里。求貨包落到小車上后，小車獲得的速度是多少。二.分析和解決常見臨界問題在動量守恒定律的應用中，常常會遇到相互作用的兩物體相距最近、避免相碰和物體開始反向運動等臨界問題．分析臨界問題的關鍵是尋找臨界狀態(tài)，寫出臨界條件．臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關系與相對位移關系，這些特定關系的判斷是求解這類問題的關鍵．例3..如圖所示，甲、乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲，甲和他的冰車總質(zhì)量共為M＝30kg，乙和他的冰車總質(zhì)量也是30kg.游戲時，甲推著一個質(zhì)量為m＝15kg的箱子和他一起以v0＝2m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來，為避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處，乙迅速抓?。?不計冰面摩擦)(1)若甲將箱子以速度v推出，甲的速度變?yōu)槎嗌伲?用字母表示)(2)設乙抓住滑來的速度為v的箱子后反向運動，乙抓住箱子后速度為多少？(用字母表示)(3)若甲、乙最后不相撞，甲、乙的速度應滿足什么條件？箱子被推出的速度至少多大？例4.如圖所示，甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m，兩船沿同一直線同一方向運動，速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞，乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船，甲船上的人將貨物接住，求拋出貨物的最小速度。(不計水的阻力)三.恰當選擇多物體相互作用時的系統(tǒng)例5.如圖所示，在光滑水平面上有兩個并排靜止放置的木塊A、B，已知mA＝0.5kg，mB＝0.3kg。現(xiàn)有質(zhì)量m0＝0.08kg的小物塊C以初速度v0＝25m/s在A表面沿水平方向向右滑動，由于C有摩擦，C最終停在B上，B、C最后的共同速度v＝2.5m/s。求：(1)木塊A的最終速度的大小；(2)小物塊C滑離木塊A的瞬時速度的大小。例6、如圖所示，水平光滑地面上依次放置著質(zhì)量m＝0.08kg的10塊完全相同的長直木板。一質(zhì)量M＝1.0kg、大小可忽略的小銅塊以初速度v0＝6.0m/s從長木板左側(cè)滑上木板，當銅塊滑離第一塊木板時，速度大小為v1＝4.0m/s。銅塊最終停在第二塊木板上。(取g＝10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：(1)第一塊木板的最終速度；(2)銅塊的最終速度。四.與動量定理、能量結(jié)合的問題例7.如圖所示，傳送帶以v0＝2m/s的水平速度把質(zhì)量m＝20kg的行李包運送到原來靜止在光滑