2019-2020年高中物理碰撞与动量守恒复习学案粤教版选修3

1、2019-2020 年高中物理碰撞与动量守恒复习学案粤教版选修 3一、复习目标：1 1 知识与技能：(1 1 )、了解四种物理模型：弹性碰撞、非弹性碰撞、爆炸、反冲运动；(2) 、理解三个概念：动量、动量的改变量、冲量，注意它们的矢量性。(3) 、掌握两个规律：动量定理、动量守恒定律的内容及其适用条件；2.2. 过程与方法：逐步掌握运用“守恒”观点处理物理问题的科学思想，学会运用动量定理、动量守恒定律解题 的基本思路与方法；3 3、情感与价值观：了解我国先进的运载火箭系列及飞速发展的航天事业，立志献身祖国科学事 业，爱国从爱科学开始。二、知识梳理：1 1、什么叫“动量的改变量厶 P P”？AP

2、 P 的方向就是动量 P P 的方向吗？请例举物体动量发生改变的 三种形式。2 2、什么叫“动量定理”？写出表达式；3 3、“动量守恒定律”的内容是什么？写出动量守恒定律的表达式。4 4、 “动量守恒定律”的适用条件：在下列四种情况下，可以使用动量守恒定律的有哪些？()(A)系统不受外力或所受外力的矢量和为零；(B)系统所受外力远小于内力，如碰撞或爆炸瞬间，外力可以忽略不计；(C)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零，或外力远小于内力， 则该方向动量守恒；(D)系统只受重力作用或只有重力做功；5 5、 运用“动量守恒定律”解题的一般步骤是： _ ；1.设定正方向，分别写出系统初、末状态的

3、总动量；2.确定研究对象组成的系统，分析其物理过程是否满足动量守恒的应用条件；3.解方程，统一单位后代入数值进行运算，列出结果；4.根据动量守恒定律列方程；6 6、弹性碰撞、非弹性碰撞、爆炸三个物理过程有何共同点？有何不同点?三、讲与练1 1、动量的改变、动量定理【例 1 1】质量 1.2Kg1.2Kg 的篮球以 10m/s10m/s 的水平速度与墙壁碰撞，又以原速率弹回,(1(1)篮球的动量改变量 P P= = KgKg m/sm/s，方向是 _ ，墙壁对篮球的冲量 I=I= N N S,S,方向是_。（2 2）如果篮球与墙壁的作用时间为0.1s0.1s，篮球对墙壁的平均冲力 F=F= N

4、N 。我懂了！还不明白拓展：质量 0.5Kg0.5Kg 的皮球从 5m5m 高处由静止下落到水平地面，弹跳后达到的最大高度是3.2m3.2m，如果皮球与地面的作用时间为0.05S0.05S，求地面对皮球的平均作用力。（g=10m/sg=10m/s2）我懂了！还不明白2 2、系统动量守恒的判定【例 2 2】在光滑水平面上两辆小车中间有一弹簧，如图，用手抓住小车并使弹簧压缩后让小车处于 静止状态。将两小车及弹簧看作一个系统，下列说法正确的是（A.A. 两手同时放开后，系统总动量始终为零；B.B. 先放开左手，再放开右手，从放开左手开始系统动量守恒；C.C. 先放开左手，再放开右手，总动量方向向左；

5、D.D. 无论何时放手，两手放开后，系统总动量保持不变，但不一定为零。弹、车，下列说法正确的是：（）A.A. 枪和弹组成的系统，动量守恒；B.B. 枪和车组成的系统，动量守恒；C.C. 三者组成的系统，动量不守恒；D.D. 三者组成的系统，动量守恒。3 3、感受“守恒”之美【例 3 3】总质量为M的列车，在平直轨道上以速度v匀速行驶，尾部有一节质量为m m 的车厢突然脱钩，设机车的牵引力恒定不变，阻力与质量成正比，则脱钩车厢停下时，列车前段的速度多大？我懂了！还不明白拓展：在光滑水平冰面上的甲、乙两个人，质量分别为 60Kg60Kg 和 62Kg62Kg，甲手里拿一个质量为 2Kg2Kg 的球

6、，两人同以 2m/s2m/s 的速度相向滑行，甲将球抛给乙，乙将球抛给甲，抛接若干次后，乙的速度为零， 则甲的速度是_ 。我懂了！还不明白我懂了！还不明白拓展：把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平地面上,枪发射出一颗子弹时，关于枪、我懂了！还不明白J4 4、动量守恒定律的应用【例 4 4】 质量 m=1Kgm=1Kg 的钢球 A A 以 V=10m/sV=10m/s 的速度与质量 m=4Kgm=4Kg 静止的钢球 B B 发生弹性正碰，试求 碰撞以后 A A 球与 B B球的速度V、Vz。【例 5 5】中国是火箭的故乡，目前我国发射“神舟”载人飞船的长征系列火箭处于世界先进水平。如果火

7、箭发动机每次喷出 m=2Kgm=2Kg 的气体，喷出气体的速度 V=1500m/sV=1500m/s，设火箭初始质量 M=5M=5 吨，发 动机每秒喷气 2020 次，忽略地球引力及空气阻力，火箭在第一秒末的速度是多大？我懂了！还不明白拓展：宇航员在太空无保护行走（无绳行走）是非常危险的举动，目前只有极少数宇航员敢无绳行走。设某宇航员与装备的总质量M=102KgM=102Kg 正以 1 1 m/sm/s 的速度远离飞船而去，在离开飞船240240米时，他打开氧气阀，向运动的方向以100m/s100m/s 的速度喷出 m=2Kgm=2Kg 的氧气，结果宇航员安全返回飞船，问宇航员从喷完氧气到返回

8、飞船的时间是多少？我懂了！还不明白四、作业与发展:1 1:水平面上质量为 5Kg5Kg 的物体在水平恒力 F=20NF=20N 作用下，从静止开始经时间t t1=4S=4S 后撤去恒力 F F,速度达到 12m/s12m/s。（ 1 1）求物体受到的摩擦力；（2 2）撤去 F F 后物体还要运动多长时间才停止？我懂了！还不明白拓展.在光滑水平面，动能为E E。、动量大小为 P Po的小球 1 1 与静止的小球 2 2 发生碰撞，碰撞前后球 1 1 的运动方向相反，碰后球 1 1 的动能、动量大小分别记为 E Ei、P Pi, 球 2 2 的动能、动量大小分别记为E Ez、F F2;则下列关系式

9、正确的有（）A A.E EiV吕B.B. E E2EoC.C. P P1vP PoD.D. P P2P Po我懂了！还不明白2 2:如图，A A、B B 两物体的质量之比 m:mm:mB=3:2=3:2，原来静止在平板小车 C C 上，A A、B B 间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后：（）A.A. 若两物体与平板车表面的动磨擦因数相同， 则A B组成的系统动量守恒；B.B. 若两物体与平板车表面的动磨擦因数相同，则A A、B B、C C 组成的系统动量守恒;C.C.若两物体所受摩擦力大小相等，则A A、B B 组成的系统动量守恒;D.D.若两物体所受摩擦力大小相等，则A A、B

10、 B、C C 组成的系统动量守恒。3 3:质量为 M M 的金属球，和质量为 m m 的木球用细线系在一起，以速度 细线断了，则当木块停止下沉的时刻，金属下沉的速率为多少？（水足够深，水的阻力不计）v v 在水中匀速下沉，某一时刻HQ4 4 如图，一辆质量为 M M 的小车以速率 v vi在光滑的水平面上运动时， 恰遇一质量为 m,m,速率为 V V2的球从后方以俯角 6060。的方向落在车上 并陷于车里的砂中，求此后车的速度。金属5 5某炮车的质量为 M,M,炮弹的质量为 m,m,设炮车最初静止在地面上，不计地面对炮车的摩擦力，炮 弹射出炮口时相对于地面的速度为V V,仰角为a,则炮身后退的

11、速度为 _ 。6 6 .如图，质量为 m m 的青蛙停在静浮于水面的长为L L、质量为M M 的长木板左端，不计水的阻力，当青蛙刚好跳到木板的右端时， 求木板移动的位移大小。7 7 有一质量为 M M 的长木板静止在光滑水平面上，如图，一个质量为m m 的小滑块以水平速度 V Vo从左端滑上长木板，最后与长木板一起运动，已知滑块与木板的滑动摩擦因数为 u u，试求：（1 1）它们的最 终速度是多少？（ 2 2 ）滑块相对于木板滑动了多远？L8 8如图，一质量为 M M 的木板固定时，一颗质量为 m m 的子弹恰好能射穿木板，如果将木板放在光滑 的水平地面上，子弹以相同速度能射进多深？I I01

12、9-2020 年高中物理碰撞与类碰撞教案新人教版选修 3-5高中动量部分内容是历年高考的热点内容，碰撞问题是动量部分内容的重点和难点之一，在课本中，从能量角度把碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，而学生往往能够掌握这种问题的解决方法，但只要题型稍加变化，学生就感到束手无策。在此， 作者从另外一个角度来研究碰撞问题，期望把动量中的碰撞问题和类似于碰撞问题归纳和总结一下，供读者参考。从两物体相互作用力的效果可以把碰撞问题分为：般意义上的碰撞：相互作用力为斥力的碰撞类碰撞：1 1相互作用力为引力的碰撞（例如绳模型）相互作用力既有斥力又有引力的碰撞（例如弹簧模型）般意义上的碰撞如图所示，光滑水平面上两个质量

13、分别为m m、m m 小球相碰。这种碰撞可分为正碰和斜碰两种，在高中阶段只研究正碰。正碰又可分为以下几种类型：1 1、 完全弹性碰撞：碰撞时产生弹性形变，碰撞后形变完全消失，碰撞过程系统的动量和机械能均守恒2 2、 完全非弹性碰撞：碰撞后物体粘结成一体或相对静止，即相互碰撞时产生的形变一点没 有恢复，碰撞后相互作用的物体具有共同速度，系统动量守恒，但系统的机械能不守恒，此 时损失的最多。3 3、 一般的碰撞：碰撞时产生的形变有部分恢复，此时系统动量守恒但机械能有部分损失。例：在光滑水平面上 A A、B B 两球沿同一直线向右运动，A A 追上 B B 发生碰撞，碰前两球动量分别为、，则碰撞过程

14、中两物体的动量变化可能的是（）A，B B,C C,D D,析与解:碰撞中应遵循的原则有：1 1、 统动量守恒原则：即。此题 ABCDABCD 选项均符合2 2、 物理情景可行性原则：（1 1 ）、碰撞前，A A 追上 B B 发生碰撞，所以有碰前（2 2）、碰撞时，两球之间是斥力作用，因此前者受到的冲量向前，动量增加；后者受到的冲 量向后，动量减小，既，。此题 B B 选项可以排除（3 3）、碰撞后，A A 球位置在后，所以有3 3、系统能量守恒原则：在碰撞中，若没有能量损耗，则系统机械能守恒；若能量有损失, 则系统的机械能减小；而系统的机械能不可能增加。一般而言，碰撞中的重力势能不变， 所以

15、有。此题中 D D 选项可以排除。综上所述，本题正确答案为（AC C）二、类碰撞中绳模型例：如图所示，光滑水平面上有两个质量相等的物体，其间用一不可伸长的细绳相连，开始B B 静止，A A 具有（规定向右为正）的动量，开始绳松弛，那么在绳拉紧的过程中，AB B 动量变化可能是（）B B、C C,D D析与解:绳模型中两物体组成的系统同样要满足上述的三个原则，只是在第2 2 个原则中,由于绳对两个小球施加的是拉力，前者受到的冲量向后，动量减小；后者受到的冲量向前， 动量增加，当两者的速度相等时，绳子的拉力为零，一起做匀速直线运动。综上所述，本题 应该选择 C C 选项。三、类碰撞中弹簧模型例：在

16、光滑水平长直轨道上，放着一个静止的弹簧振子，它由 一轻弹簧两端各联结一个小球构成，两小球质量相等，现突然 给左端小球一个向右的速度V,V,试分析从开始运动到弹簧第次恢复原长这一过程中两球的运动情况并求弹簧第一次恢复到 自然长度时，每个小球的速度？析与解:刚开始，A A 向右运动，B B 静止，A A、B B 间距离减小，弹簧被压缩，对两球产生斥力， 相当于一般意义上的碰撞，此时 A A 动量减小，B B 动量增加。当两者速度相等时，两球间距离 最小，弹簧形变量最大。接着，A A、B B 不会一直做匀速直线运动，弹簧要恢复原长，对两球产生斥力，A A 动量继续减小，B B 动量继续增加。所以，到

17、弹簧第一次恢复原长时，A A 球动量最小，B B 球动量最大。在整个过程中，系统动量守恒，从开始到第一次恢复原长时，弹簧的弹性势能均为零，即系 统的动能守恒。解得:（这组解即为刚开始两个物体的速度）（此组解为弹簧第一次恢复原长时两个物体的速度）当然，读者还可以继续讨论接下来两个物体的运动情况。实际上，不管是一般意义上的碰撞，还是类碰撞，在相互作用时两个物体的受力情况、冲量方向及动量变化情况是学生处理这类问题的难点所在。下面作者再补充一些相关习题作巩固用1 1 甲、乙两球在光滑水平面上，在同一直线同一方向上运动，它们的动量分别为，。已知甲3 3、如图所示，滑块 A A、B B 的质量分别为、，且，由轻质弹簧相连接，置于水平气垫导轨上， 用一细线把两滑v777T7777777T77