3-5-第一章-探究动量守恒定律资料

栏目导引,新知初探,自学导引,要点探究,讲练互动,知能演练,轻松闯关,热点示例,创新拓展,第,1,章碰撞与动量守恒,1,2,探究动量守恒定律,目标导航,1.,理解动量守恒定律的确切含义和表达式，,知道定律的适用条件和适用范围,(,重点,),2,正确区分内力和外力,3,会应用动量守恒定律分析计算有关问题,(,重点和难点,),新知初探自学导引,一、探究物体碰撞时动量的变化规律,1.,实验探究需要进行下列步骤,(1),猜想与假设；,(2),制定计划与设计实验；,(3),进行实验与收集证据；,(4),分析与论证；,(5),评估；,(6),交流与合作,2.,在制定计划与设计方案中，计划使用气垫,导轨进行实验探究,方案：使滑块甲碰撞静止的滑块乙，碰撞后,粘在一起运动,完成该实验需要测量的数据有：滑块甲的,_,、滑块乙的,_,、碰撞前滑块,甲的,_,、碰撞后甲、乙共同运动的,_,二、动量守恒定律,1.,几个概念,质量,质量,速度,速度,(1),系统：几个有,_,的物体的合称,(2),内力：,_,物体间的相互作用力,(3),外力：,_,的物体对系统内物体的,作用力,想一想,1,一个力对某一系统来说是内力，这个力能,变成外力吗？,提示：,能要看所选择系统，当所选系统发生,变化时，这个力可能就变为外力,相互作用,系统内,系统外,2.,动量守恒定律的条件,(1),系统,_,；,(2),系统所受合外力为,_,3.,动量守恒定律表达式,若两个物体碰撞前的动量分别为,p,1,、,p,2,，碰,撞后的动量分别为,p,1,、,p,2,，则动量守恒定,律的表达式为,_,；若用,速度表示动量守恒定律，表达式为,_,不受外力,零,p,1,p,2,p,1,p,2,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,想一想,2,两同学在冰面上嬉戏，甲同学想用力将,乙同学推开，如图所示，,结果是两人同时远离，,这是为什么呢？,提示：,在冰面上摩擦力,可忽略不计，甲、乙两同学组成的系统动量,守恒，相互作用前总动量等于,0,，相互作用,后获得等大反向的动量,要点探究讲练互动,要点一,探究物体碰撞时动量变化的规律,学案导引,1.,实验中需要测量哪些物理量？,2.,实验中需注意哪些问题？,1.,实验目的：定量研究两物体碰撞时动量变化,的规律,2.,实验原理：欲研究碰撞过程中动量变化遵循,的规律，需测量两个物体碰撞前后的动量为,此需测量碰撞物体的质量需要定量测量碰撞,前后物体的速度从而确定碰撞前后物体的动,量变化规律,3,.,实验方案：利用气垫导轨实现一维碰撞,(1),质量的测量：用天平测量,实验结果：两滑块的总动量,p,0.,(2),增加一滑块，质量与前两块相同，使弹簧,一侧滑块的质量是另一侧的,2,倍，重复,(1),步,骤，求出两侧滑块的总动量,p,mv,1,2,mv,2,.,实验结果：两侧滑块的总动量,p,0.,(3),把气垫导轨的一半覆盖上牛皮纸，并用胶带,固定后，用两块质量相等的滑块重复,(1),步骤，,求出滑块的总动量,p,mv,1,mv,2,.,实验结果：两滑块的总动量,p,0.,6.,实验结论：,(1),在光滑气垫导轨上无论两滑块,质量是否相等，它们被弹开前的总动量为零，,分开后的总动量也为零,(2),两滑块构成的系统受到牛皮纸的摩擦力后，,两滑块的总动量发生了变化,特别提醒：,(1),气垫导轨是一种精度较高的教,学仪器，切忌振动、重压、碰伤，禁止在不,通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨,(,2),调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导,轨水平,在实验室用两端带竖直挡板,C,和,D,的,气垫导轨和有固定挡板的质量都是,M,的滑块,A,和,B,做验证动量守恒定律的实验，实验步,骤如下：,(,如图所示,),例,1,把滑块,A,和,B,紧贴在一起，在滑块,A,上放一,个质量为,m,的砝码，置于导轨上，用电动卡,销卡住,A,和,B,，在,A,和,B,的固定挡板间放入一,弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；,按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个,记录两滑块运动时间的电子计时器，当,A,和,B,与挡板,C,和,D,碰撞的同时，电子计时器自,动停表，记下,A,到,C,的运动时间,t,1,，,B,到,D,的,运动时间,t,2,；重复几次，分别取,t,1,和,t,2,的平,均值,(2),应测量的数据还有,_,；,(3),只要关系式,_,成立，即可,验证动量守恒定律,【,思路点拨,】,解答此类题目，关键是通过,仔细阅读题目，弄清实验原理进行解答,【名师点津】,在用气垫导轨验证动量守恒的,实验中，为了减小误差应该将气垫导轨调整到,水平，确保两滑块分开后均做匀速直线运动,变式训练,1.,在用气垫导轨做,“,探究碰撞中的不变量,”,实,验时，左侧滑块质量,m,1,170 g,，右侧滑块,质量,m,2,110 g,，挡光板宽,度为,3.00 cm,，两滑块之间,有一压缩的弹簧片，并用,细线连在一起，如图所示，,开始时两滑块静止，烧断,细线后，两滑块分别向左、右方向运动挡,光板通过光电门的时间分别为,t,1,0.32 s,，,t,2,0.21 s,则两滑块的速度分别为,v,1,_m/s,，,v,2,_m/s.,烧断细线,前,m,1,v,1,m,2,v,2,_kgm/s,，烧断细线,后,m,1,v,1,m,2,v,2,_kgm/s.,可得到的,结论是,_.,答案：,0.094,0.143,0,2.510,4,在实,验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速,度的乘积之和为不变量,学案导引,1,动量守恒定律研究的对象是什么？,2,动量守恒定律成立的条件有哪些？,1.,研究对象,相互作用的物体组成的系统,要点二,对动量守恒定律成立条件的理解,2.,常见的几种守恒条件,(1),系统不受外力作用，这是一种理想化的情,形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的,碰撞都可视为这种情形,(2),系统虽然受到了外力的作用，但所受外力,的矢量和,即合外力为零像光滑水平面,上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受,的重力和支持力的合力为零,(3),系统所受的外力远远小于系统内各物体间,的内力时，系统的总动量近似守恒抛出去,的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药,的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不,计，动量近似守恒,(4),系统所受的合外力不为零，即,F,外,0,，但,在某一方向上合外力为零,(,F,x,0,或,F,y,0),，则系统在该方向上动量守恒,(5),系统受外力，但在某一方向上内力远大于,外力，也可认为在这一方向上系统的动量守,恒,特别提醒：,系统的动量是否守恒，与系统的,选取有关分析问题时，要注意分清研究的,系统，系统的内力和外力，这是正确判断系,统动量是否守恒的关键,把一支枪水平地固定在小车上，小车放,在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于,枪、子弹和车的下列说法中正确的是,(,),A,枪和子弹组成的系统动量守恒,B,枪和车组成的系统动量守恒,C,若忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦，枪、,车和子弹组成系统的动量才近似守恒,D,枪、子弹和车组成的系统动量守恒,例,2,【,思路点拨,】,明确题目选项中的研究对象，,再分析研究对象的受力情况，最后根据动量守,恒的条件进行判断,【,精讲精析,】,枪发射子弹的过程中，它们的,相互作用力是火药的爆炸力和子弹在枪管中运,动时与枪管间的摩擦力，枪和车一起在水平地,面上做变速运动，枪和车之间也有作用力如,果选取枪和子弹为系统，则车给枪的力为外力，,选项,A,错；如果选取枪和车为系统，则子弹对,枪的作用力为外力，选项,B,错；如果选车、枪,和子弹为系统，爆炸力和子弹与枪管间的摩,擦力均为内力，并不存在忽略的问题，系统,在水平方向上不受外力，整体遵守动量守恒,的条件，故选项,C,错；,D,对,【,答案,】,D,【,规律总结,】,同一个作用力，随着系统划分,的不同，可以是外力，也可以是内力本题弹,簧弹力对枪、车系统是外力，对枪、弹系统是,内力如果枪放在,(,而不是固定,),车上，则枪和,弹之间的作用力远大于枪和车之间的摩擦力，,且发射子弹过程极短，则在发射子弹过程中枪,和弹组成的系统仍可看成动量守恒,变式训练,2.(2012,南通高三模拟,),如图所示，,光滑水平面上两小车中间夹一压,缩了的轻弹簧，两手分别按住小,车，使它们静止，若以两车及弹,簧组成的系统为研究对象，则下,列说法中正确的是,(,),A,两手同时放开后，系统总动量始终为零,B,先放开左手，后放开右手，此后总动量不守,恒,C,先放开左手，后放开右手，此后总动量向左,D,无论先放开左手，还是先放开右手，待两手,都放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动,量都保持不变，但系统的总动量不一定为零,解析：选,ACD.,两手同时放开，两车受到的,合外力始终为零，且初始总动量为零，满足,动量守恒条件，故系统总动量始终为零，,A,正确先放开左手，那么总动量将不为零,(,左车获得速度,),，但后放开右手后，系统所,受合力为零，满足守恒条件，总动量守恒但,不为零，,B,错误由于左车先有动量，右车开始为零，因而总动量向左，,C,对,若考虑两手都放开后两车的运动情况，那么,两车的总动量一定守恒，因为两手放开后，,两车组成的系统所受合外力一定为零，若两,手同时放开，则系统总动量一定为零，若两,手不同时放开，则系统总动量不为零，故,D,正确,学案导引,1,总动量保持不变的含义是什么？,2,如何应用动量守恒定律分析解决问题？,1.,对,“,系统总动量保持不变,”,的理解,(1),系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都,相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动,量相等,要点二,对动量守恒定律的理解及应用,(2),系统的总动量保持不变，但系统内每个物,体的动量可能都在不断变化,(3),系统的总动量指系统内各物体动量的矢量,和，总动量不变指的是系统的总动量的大小,和方向都不变,2.,动量守恒定律的,“,五性,”,(1),矢量性：动量守恒定律的表达式是一个矢,量关系式，在求初、末状态系统的总动量,p,p,1,p,2,和,p,p,1,p,2,时，应按平行,四边形定则，对作用前后物体的运动方向都在,同一直线上的问题，要选取一个正方向，凡与,正方向相同的动量取正值，与正方向相反的动,量取负值，将矢量运算转化为代数运算,(2),相对性：应用定律列方程时，各物体的速,度或动量，必须相对于同一参考系通常以地,面为参考系,(3),条件性：动量守恒定律是有条件的，应用时一,定要首先判断系统是否满足守恒条件,(4),同时性：动量守恒定律中,p,1,、,p,2,必须是系统,中各物体在相互作用前同一时刻的动量，,p,1,、,p,2,必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量,(5),普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组,成的系统，也适用于多个物体组成的系统,不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于,微观粒子组成的系统,3,.,动量守恒定律不同表现形式表达式的含义,(1),p,p,：系统相互作用前总动量,p,等于相互,作用后总动量,p,.,(2),p,1,p,2,：相互作用的两个物体组成的,系统，一个物体的动量变化量与另一个物体,的动量变化量大小相等、方向相反,(3),p,0,：系统总动量增量为零,(4),m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,：相互作用的,两个物体组成的系统，作用前的动量和等于,作用后的动量和,4.,应用动量守恒定律解题的基本步骤,(1),分析题意，合理地选取研究对象，明确系,统是由哪几个物体组成的,(2),分析系统的受力情况，分清内力和外力，,判断系统的动量是否守恒,(3),确定所研究的作用过程选取的过程应包,括系统的已知状态和未知状态，通常为初态,到末态的过程，这样才能列出对解题有用的,方程,(4),对于物体在相互作用前后运动方向都在一,条直线上的问题，设定正方向，各物体的动,量方向可以用正、负号表示,特别提醒：,动量守恒定律在处理较复杂的问,题时要比牛顿运动定律更简单明了，动量守,恒定律不需要考虑中间的过程，只要符合守,恒的条件，只需要考虑它们的初、末状态就,可以了,如图所示，设车厢长为,L,，质量为,M,，,静止在光滑水平面上，车厢内有一质量为,m,的,物体，以速度,v,0,向右运动，,与车厢壁来回碰撞,n,次后，,静止于车厢中，这时车厢,的速度为,(,),例,3,【思路点拨】,确定研究系统,车厢和物体,分析,系统受力情况,判断系统动量守恒,用动量守恒定律,求解,【,精讲精析,】,物体和车厢组成的系统所受的合,外力为零，物体与小车发生碰撞,n,次的过程中,系统的动量守恒，只考虑初、末状态，忽略中间,过程，则,m,的初速度为,v,1,v,0,，,M,的初速度为,v,2,0,；作用后它们的末速度相同即,v,1,v,2,v,由动量守恒定律,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,，,得,m,v,0,(,m,M,),v,【,答案,】,C,【,规律总结,】,处理动量守恒应用题的一般,思路：,(1),判断题目涉及的物理过程是否满足动量守,恒的条件,(2),确定物理过程及其系统内物体对应的初、,末状态的动量,(3),确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达,式列式求解,变式训练,3.,质量为,M,的小车，上面站有质量为,m,的人，一起,以速度,v,0,在光滑水平面上向右匀速前进，当人以相,对于车的速度,u,向左水平跳出后，车速为多大？,热点示例创新拓展,关于动量守恒定律与其他知识的综合应用,【,审题指导,】,本题运动过程较多，解题时首,先要分清不同的运动过程，然后再根据不同的,运动过程，恰当地选取物理规律列方程，最后,联立求解,【,答案,】,8,R,【,借题发挥,】,本题是一道综合性较强的题,要求学生对物理过程的分析要清晰，会划分不,同的运动过程，同时对物理规律特别是动量守,恒定律、机械能守恒定律、平抛运动规律的理,解要求较高，可以说正确熟练地运用这些规律,是学生解题能力的试金石,知能演练轻松闯关,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,