- 相關推薦
高三物理動量守恒定律的教案設計
動量守恒定律
三維教學目標
1、知識與技能:掌握運用動量守恒定律的一般步驟。
2、過程與方法:知道運用動量守恒定律解決問題應注意的問題,并知道運用動量守恒定律解決有關問題的優(yōu)點。
3、情感、態(tài)度與價值觀:學會用動量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題,培養(yǎng)思維能力。
教學重點:運用動量守恒定律的一般步驟。
教學難點:動量守恒定律的應用。
教學方法:教師啟發(fā)、引導,學生討論、交流。
教學用具:投影片、多媒體輔助教學設備。
(一)引入新課
動量守恒定律的內容是什么?分析動量守恒定律成立條件有哪些?(①F合=0(嚴格條件)②F內遠大于F外(近似條件,③某方向上合力為0,在這個方向上成立。)
(二)進行新課
1、動量守恒定律與牛頓運動定律
用牛頓定律自己推導出動量守恒定律的表達式。
(1)推導過程:
根據牛頓第二定律,碰撞過程中1、2兩球的加速度分別是:
根據牛頓第三定律,F1、F2等大反響,即F1=-F2所以:
碰撞時兩球間的作用時間極短,用表示,則有:
代入并整理得
這就是動量守恒定律的表達式。
(2)動量守恒定律的重要意義
從現代物理學的理論高度來認識,動量守恒定律是物理學中最基本的普適原理之一。(另一個最基本的普適原理就是能量守恒定律。)從科學實踐的角度來看,迄今為止,人們尚未發(fā)現動量守恒定律有任何例外。相反,每當在實驗中觀察到似乎是違反動量守恒定律的現象時,物理學家們就會提出新的假設來補救,最后總是以有新的發(fā)現而勝利告終。例如靜止的原子核發(fā)生β衰變放出電子時,按動量守恒,反沖核應該沿電子的反方向運動。但云室照片顯示,兩者徑跡不在一條直線上。為解釋這一反,F象,1930年泡利提出了中微子假說。由于中微子既不帶電又幾乎無質量,在實驗中極難測量,直到1956年人們才首次證明了中微子的存在。(2000年高考綜合題23②就是根據這一歷史事實設計的)。又如人們發(fā)現,兩個運動著的帶電粒子在電磁相互作用下動量似乎也是不守恒的。這時物理學家把動量的概念推廣到了電磁場,把電磁場的動量也考慮進去,總動量就又守恒了。
2、應用動量守恒定律解決問題的基本思路和一般方法
(1)分析題意,明確研究對象
在分析相互作用的物體總動量是否守恒時,通常把這些被研究的物體總稱為系統.對于比較復雜的物理過程,要采用程序法對全過程進行分段分析,要明確在哪些階段中,哪些物體發(fā)生相互作用,從而確定所研究的系統是由哪些物體組成的。
(2)要對各階段所選系統內的物體進行受力分析
弄清哪些是系統內部物體之間相互作用的內力,哪些是系統外物體對系統內物體作用的外力。在受力分析的基礎上根據動量守恒定律條件,判斷能否應用動量守恒。
(3)明確所研究的相互作用過程,確定過程的始、末狀態(tài)
即系統內各個物體的初動量和末動量的量值或表達式。
注意:在研究地面上物體間相互作用的過程時,各物體運動的速度均應取地球為參考系。
(4)確定好正方向建立動量守恒方程求解。
3、動量守恒定律的應用舉例
例2:如圖所示,在光滑水平面上有A、B兩輛小車,水平面的左側有一豎直墻,在小車B上坐著一個小孩,小孩與B車的總質量是A車質量的10倍。兩車開始都處于靜止狀態(tài),小孩把A車以相對于地面的速度v推出,A車與墻壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A車后,又把它以相對于地面的速度v推出。每次推出,A車相對于地面的速度都是v,方向向左。則小孩把A車推出幾次后,A車返回時小孩不能再接到A車?
分析:此題過程比較復雜,情景難以接受,所以在講解之前,教師應多帶領學生分析物理過程,創(chuàng)設情景,降低理解難度。
解:取水平向右為正方向,小孩第一次
推出A車時:mBv1-mAv=0
即:v1=
第n次推出A車時:mAv+mBvn-1=-mAv+mBvn
則:vn-vn-1=,
所以:vn=v1+(n-1)
當vn≥v時,再也接不到小車,由以上各式得n≥5.5取n=6
點評:關于n的取值也是應引導學生仔細分析的問題,告誡學生不能盲目地對結果進行“四舍五入”,一定要注意結論的物理意義。
課后補充練習
(1)(2002年全國春季高考試題)在高速公路上發(fā)生一起交通事故,一輛質量為15000kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質量為3000kg向北行駛的卡車,碰后兩車接在一起,并向南滑行了一段距離后停止.根據測速儀的測定,長途客車碰前以20m/s的速度行駛,由此可判斷卡車碰前的行駛速率為()
A.小于10m/sB.大于10m/s小于20m/s
C.大于20m/s小于30m/sD.大于30m/s小于40m/s
(2)如圖所示,A、B兩物體的質量比mA∶mB=3∶2,它們原來靜止在平板車C上,A、B間有一根被壓縮了的彈簧,A、B與平板車上表面間動摩擦因數相同,地面光滑.當彈簧突然釋放后,則有()
A.A、B系統動量守恒B.A、B、C系統動量守恒
C.小車向左運動D.小車向右運動
(3)把一支槍水平固定在小車上,小車放在光滑的水平面上,槍發(fā)射出一顆子彈時,關于槍、彈、車,下列說法正確的是
A.槍和彈組成的系統,動量守恒
B.槍和車組成的系統,動量守恒
C.三者組成的系統,因為槍彈和槍筒之間的摩擦力很小,使系統的動量變化很小,可以忽略不計,故系統動量近似守恒
D.三者組成的系統,動量守恒,因為系統只受重力和地面支持力這兩個外力作用,這兩個外力的合力為零
(4)甲乙兩船自身質量為120kg,都靜止在靜水中,當一個質量為30kg的小孩以相對于地面6m/s的水平速度從甲船跳上乙船時,不計阻力,甲、乙兩船速度大小之比:v甲∶v乙=_______.
(5)(2001年高考試題)質量為M的小船以速度v0行駛,船上有兩個質量皆為m的小孩a和b,分別靜止站在船頭和船尾.現在小孩a沿水平方向以速率v(相對于靜止水面)向前躍入水中,然后小孩b沿水平方向以同一速率v(相對于靜止水面)向后躍入水中.求小孩b躍出后小船的速度.
(6)如圖所示,甲車的質量是2kg,靜止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一個質量為1kg的小物體.乙車質量為4kg,以5m/s的速度向左運動,與甲車碰撞以后甲車獲得8m/s的速度,物體滑到乙車上.若乙車足夠長,上表面與物體的動摩擦因數為0.2,則物體在乙車上表面滑行多長時間相對乙車靜止?(g取10m/s2)
4、反沖運動與火箭
演示實驗1:老師當眾吹一個氣球,然后,讓氣球開口向自己放手,看到氣球直向學生飛去,人為制造一點“驚險氣氛”,活躍課堂氛圍。
演示實驗2:用薄鋁箔卷成一個細管,一端封閉,另一端留一個很細的口,內裝由火柴頭上刮下的藥粉,把細管放在支架上,用火柴或其他辦法給細管加熱,當管內藥粉點燃時,生成的燃氣從細口迅速噴出,細管便向相反的方向飛去。
演示實驗3:把彎管裝在可以旋轉的盛水容器的下部,當水從彎管流出時,容器就旋轉起來。
提問:實驗1、2中,氣球、細管為什么會向后退呢?實驗3中,細管為什么會旋轉起來呢?
看起來很小的幾個實驗,其中包含了很多現代科技的基本原理:如火箭的發(fā)射,人造衛(wèi)星的上天,大炮發(fā)射等。應該如何去解釋這些現象呢?這節(jié)課我們就學習有關此類的問題。
(1)反沖運動
A、分析:細管為什么會向后退?(當氣體從管內噴出時,它具有動量,由動量守恒定律可知,細管會向相反方向運動。)
B、分析:反擊式水輪機的工作原理:當水從彎管的噴嘴噴出時,彎管因反沖而旋轉,這是利用反沖來造福人類,象這樣的情況還很多。
為了使學生對反沖運動有更深刻的印象,此時再做一個發(fā)射禮花炮的實驗。分析,禮花為什么會上天?
(2)火箭
對照書上“三級火箭”圖,介紹火箭的基本構造和工作原理。
播放課前準備的有關衛(wèi)星發(fā)射、“和平號”空間站、“探路者”號火星探測器以及我國“神舟號”飛船等電視錄像,使學生不僅了解航天技術的發(fā)展和宇宙航行的知識,而且要學生知道,我國的航天技術已經跨入了世界先進行列,激發(fā)學生的愛國熱情。閱讀課后閱讀材料——《航天技術的發(fā)展和宇宙航行》。
【高三物理動量守恒定律的教案設計】相關文章:
高中物理動量守恒定律教案優(yōu)秀11-21
物理電流教案設計05-03
物理教案設計12-11
物理浮力教案設計05-03
物理杠桿的應用教案設計05-03
(物理)高三物理復習策略的研究04-30
物理相互作用教案設計05-02
物理課題功的教案設計05-03
高中物理激光教案設計05-03
物理課堂力教案設計05-03