《2022年高三物理一轮教案动量守恒定律及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高三物理一轮教案动量守恒定律及其应用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习必备欢迎下载高三物理一轮专练动量守恒定律及其应用教学目标：1. 把握动量守恒定律的内容及使用条件，知道应用动量守恒定律解决问题时应留意的问题2. 把握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤3. 会应用动量定恒定律分析、解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题 教学重点：动量守恒定律的正确应用；娴熟把握应用动量守恒定律解决有关力学问题的正确步骤 教学难点：应用动量守恒定律时守恒条件的判定，包括动量守恒定律的“五性”：条件性；整体性；矢量性；相对性；同时性教学方法：1. 同学通过阅读、对比、争论，总结出动量守恒定律的解题步骤2. 同学通过实例分析，结合碰撞、爆炸等问题的特点，明确动量守恒定律的矢量性、同
2、时性和相对性3. 讲练结合，运算机帮助教学教学过程一、动量守恒定律1. 动量守恒定律的内容一个系统不受外力或者受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变；即： m1v1m2 v2m1v1m2 v22. 动量守恒定律成立的条件（1） 系统不受外力或者所受外力之和为零；（2） 系统受外力，但外力远小于内力，可以忽视不计；（3） 系统在某一个方向上所受的合外力为零，就该方向上动量守恒；（4） 全过程的某一阶段系统受的合外力为零，就该阶段系统动量守恒；3. 动量守恒定律的表达形式（1） m vm vm vm v，即 p 1 +p 2 =p 1 / +p 2 / ，1 1221 122（2） p1+ p2
3、=0， p1= - p2 和 m1v2m2v14. 动量守恒定律的重要意义从现代物理学的理论高度来熟悉，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，每当在试验中观看到好像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，最终总是以有新的发觉而成功告终；例如静止的原子 核发生 衰变放出电子时，按动量守恒，反冲核应当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；为说明这一反常现象，1930 年泡利提出了中微子假说；由于中微子既不带电又几乎无质量， 在试验
4、中极难测量， 直到 1956 年人们才首次证明白中微子的存在；又如人们发觉，两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量好像也是不守恒的；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；5. 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，明确争论对象.在分析相互作用的物体总动量是否守恒时，通常把这些被 争论的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程， 要采纳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，从而确定所争论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
5、用的内力，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依据动量守恒定律条件，判定能否应用动量守恒；（ 3）明确所争论的相互作用过程，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；留意： 在争论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；二、动量守恒定律的应用1. 碰撞两个物体在极短时间内发生相互vvv /v /112作用，这种情形称为碰撞；由于作用时间极短，一般都满意内力远大于外力，所以可以认为系统的动量守恒；碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种；认真分析一下碰撞的全过程：设光滑水平
6、面上，质量为 m 1 的物体 A 以速度 v1 向质量为 m 2 的静止物体 B 运动， B 的左端连有轻弹簧；在位置 A、B 刚好接触，弹簧开头被压缩， A 开头减速， B 开头加速；到位置 A、B 速度刚好相等（设为 v），弹簧被压缩到最短；再往后 A、B开头远离，弹簧开头复原原长，到位置弹簧刚好为原长， A、B 分开，这时 A、B 的速度分别为 v1和v2；全过程系统动量肯定是守恒的；而机械能是否守恒就要看弹簧的弹性如何了；（1） 弹簧是完全弹性的；系统动能削减全部转化为弹性势能，状态系统动能最小而弹性势能最大；弹性势能削减全部转化为动能；因此、状态系统动能相等；这种碰撞叫做弹性碰撞；由
7、动量守恒和能量守恒可以证明A、 B 的最终速度分别为：v1m 1m 2m 1m 2v1 , v 22 m 1m 1m 2v 1 ；（这个结论最好背下来，以后常常要用到； ）（2） 弹簧不是完全弹性的；系统动能削减，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，状态系统动能仍和相同，弹性势能仍最大，但比小；弹性势能削减，部分转化为动能，部分转化为内能；由于全过程系统动能有缺失（一部分动能转化为内能） ；这种碰撞叫非弹性碰撞；（3） 弹簧完全没有弹性；系统动能削减全部转化为内能，状态系统动能仍和相同，但没有弹性势能；由于没有弹性，A、B 不再分开，而是共同运动，不再有过程；这种碰撞叫完全非弹性碰撞；可以
8、证明，A、 B 最终的共同速度为v1v2m1m1m2v1 ；在完全非弹性碰撞过程中，系统的动能缺失最大，为：1212m m v2Ekm1v1 2m1m2 v212 1；2 m1m2（这个结论最好背下来，以后常常要用到；）【例 1】 质量为 M 的楔形物块上有圆弧轨道，静止在水平面上； 质量为 m 的小球以速度v1 向物块运动；不计一切摩擦，圆弧小于90且足够长；求小球能上升到的最大高度H 和物块的最终速度 v；解析： 系统水平方向动量守恒，全过程机械能也守恒；v1在小球上升过程中，由水平方向系统动量守恒得：mv1Mm v1 mv 21M2m v 2mgHHMv 11由系统机械能守恒得：22解得
9、2 Mm g全过程系统水平动量守恒，机械能守恒，得v2 mv Mm1点评： 此题和上面分析的弹性碰撞基本相同，唯独的不同点仅在于重力势能代替了弹性势能；【例 2】 动量分别为 5kg m/s 和 6kg m/s 的小球 A、B 沿光滑平面上的同一条直线同向运动， A 追上 B 并发生碰撞后；如已知碰撞后A 的动量减小了 2kg m/s ，而方向不变，那么A、B质量之比的可能范畴是什么？解析： A 能追上 B，说明碰前vAvB,56；碰后 A 的速度不大于B 的速度，m Am B38；又由于碰撞过程系统动能不会增加，5 26 23 28 2，由以m Am B3m A4上不等式组解得：8m B72
10、 m A2 m B2 m A2 m B点评： 此类碰撞问题要考虑三个因素：碰撞中系统动量守恒；碰撞过程中系统动能不增加；碰前、碰后两个物体的位置关系（不穿越）和速度大小应保证其次序合理；2. 子弹打木块类问题子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞；作为一个典型，它的特点是：子弹以水平速度射向原先静止的木块，并留在木块中跟木块共同运动；下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程；【例 3】 设质量为 m 的子弹以初速度v0 射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块， 并留在木块中不再射出， 子弹钻入木块深度为d；求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中 木块前进的距离；解析：子弹和木块最
11、终共同运动， 相当于完全非弹性碰撞；v v0从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒：mv0Mm vs2ds1从能量的角度看，该过程系统缺失的动能全部转化为系统的内能；设平均阻力大小为f， 设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2，如下列图，明显有s1-s2=d对子弹用动能定理：对木块用动能定理：fs1fs21 mv 2021 Mv 2v021 mv22、相减得：fd1 mv21 M022m v2Mm2 Mm2点评： 这个式子的物理意义是：f d 恰好等于系统动能的缺失；依据能量守恒定律，系统动能的缺失应当等于系统内能的增加；可见fdQ ，即两物体由于相对运动而摩擦产生的热（机械能转化为内
12、能），等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积（由于摩擦力是耗散力，摩擦生热跟路径有关，所以这里应当用路程，而不是用位移）；由上式不难求得平均阻力的大小：Mmv2f02 Mm ds2至于木块前进的距离s2，可以由以上、相比得出：mdMm从牛顿运动定律和运动学公式动身，也可以得出同样的结论；由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动，位移与平均速度成正比：s2ds2v 0v / 2v / 2v 0v ,dv 0vs2vMmm, s2dmMm一般情形下 Mm ，所以 s2d；这说明，在子弹射入木块过程中，木块的位移很小，可以忽视不计；这就为分阶段处理问题供应了依据；象这种运动物体与静止物体相互作用
13、，动量守恒，最终共同运动的类型，全过程动能的缺失量可用公式：EMmk2 Mm2v0 当子弹速度很大时，可能射穿木块，这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等，但穿透过程中系统动量仍旧守恒，系统动能缺失仍旧是 EK= fd（这里的 d 为木块的厚度） ，但由于末状态子弹和木块速度不相等，所以不能再用式运算 EK 的大小；做这类题目时肯定要画好示意图，把各种数量关系和速度符号标在图上，以免列方程时带错数据；3. 反冲问题在某些情形下，原先系统内物体具有相同的速度，发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开；这类问题相互作用过程中系统的动能增大，有其它能向动能转化；可以把这类问题统称为反冲；【例 4】 质量为 m 的人站在质量为 M ，长为 L 的静止小船的右端， 小船的左端靠在岸边；当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？解析： 先画出示意图；人、船系统动量守恒，总动量始
