清华大学附属中学专用(教师版） 1.3 动量守恒定律在碰撞中的应用 1.5自然界中的守恒定律.docx

PAGE \* MERGEFORMAT 11 三元整合导学模式高二理科物理学科导学稿 主编人：高二备课组 定稿日期：2015年05月08日 学校审批领导： 编号 13 班级 姓名 【课题】1.3 动量守恒定律在碰撞中的应用 1.5自然界中的守恒定律 【学习目标】 1．知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题． 2．掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤． 3．会应用动量守恒定律分析、解决碰撞、爆炸等相互作用的问题． 4．能综合应用动量守恒定律和其他规律解决一维运动有关问题． 5．理解所学过的守恒定律的内容，从守恒定律中认识到其本质是某种物理量保持不变． 6．理解常见的几种模型并能结合守恒观点初步去解决问题． 一、【课前自主学习】 1．碰撞类问题中，相互作用力往往是 变力____，过程相当复杂，很难用牛顿运动定律来求解，而应用动量守恒定律只需考虑过程的_初、末状态_____，不必涉及_过程的细节_______，因而在解决碰撞问题中有广泛的应用． 2．不同类型的碰撞问题一定满足_动量守恒_______定律，但不一定满足_机械能守恒__定律． 【课前练习1】 如图所示，光滑圆槽的质量为M，静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为(　A　) A．0 B．向左 C．向右 D．无法确定 解析：小球和圆槽组成的系统在水平方向上不受外力，故系统在水平方向上动量守恒．细线被烧断的瞬间，系统在水平方向的总动量为零．又知小球到达最高点时，球与槽水平方向上有共同速度，设为v′，由动量守恒定律有：0＝(M＋m)v′，所以v′＝0，故A对． 3、应用动量守恒定律解题的一般步骤有哪些？ ①确定研究对象，由于研究对象是由几个物体组成的系统，所以在确定研究对象时，要根据题意明确所研究的系统是由哪些物体组成的 ②对系统内各个物体进行受力分析，分清内力和外力；并判断系统在哪一过程中动量守恒． ③确定正方向．一般速度都是以地面作为参照物的 ④确定系统的初、末状态的总动量． ⑤根据动量守恒定律列方程． 【课前练习2】 质量为30 kg的小孩以8 m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为90 kg，求小孩跳上车后他们共同的速度． 解析：取小孩和平板车作为系统，由于整个系统所受合外力为零，所以系统动量守恒． 规定小孩初速度方向为正，则： 相互作用前：v1＝8 m/s，v2＝0， 设小孩跳上车后他们共同的速度为v′，由动量守恒定律得：m1v1＝(m1＋m2) v′ 解得：v′＝＝2 m/s， 数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致． 二、【合作探究】 探究1：弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞，分别讨论它们机械能是否守恒？动量是否守恒？然后总结碰撞过程中应满足什么条件？ 答：第一个机械能守恒，第二个机械能不守恒，第三个机械能也不守恒；而全部三个动量都守恒。碰撞过程中应满足的条件如下所示： (1)系统的总动量守恒． (2)系统的机械能不增加，即Ek1′＋Ek2′≤Ek1＋Ek2. (3)符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有v前≥v后，若不满足，该碰撞过程不可能 探究2：为什么物体碰撞过程中所受合外力不等于0，但却可以认为系统的总动量守恒呢？ 答：因为内力远远大于外力 【精讲释疑1】 质量为1 kg的炮弹，以800 J的动能沿水平方向飞行时，突然爆炸分裂为质量相等的两块，前一块仍沿水平方向飞行，动能为625 J，则后一块的动能为(　B　)　　　　　　　　　　　　 A．175 J B．225 J C．125 J D．275 J 解析：炮弹以800 J的动能沿水平方向飞行时，其速度由Ek0＝eq \f(1,2)mv02得v0＝ eq \r(\f(2Ek0,m))＝40 m/s 前一块仍沿水平方向飞行的速度，由Ek1＝eq \f(1,2)×eq \f(m,2)veq \o\al(2,1) 得v1＝eq \r(\f(4Ek1,m))＝50 m/s 根据动量守恒得mv0＝eq \f(1,2)mv1＋eq \f(1,2)mv2 解得v2＝30 m/s 后一块的动能Ek2＝eq \f(1,2)×eq \f(1,2)mv22≈225 J. 【精讲释疑2】 如图所示，一辆质量为M＝60 kg的小车上有一质量为m＝40 kg的人(相对车静止)一起以v0＝2 m/s的速度在光滑的水平面上前进．突然人用相对于