粵教版 (2019)選擇性必修 第一冊第三節(jié) 動量守恒定律優(yōu)秀課件ppt

這是一份粵教版 (2019)選擇性必修 第一冊第三節(jié) 動量守恒定律優(yōu)秀課件ppt，共34頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，動量守恒定律，2表達(dá)式，3適用條件，內(nèi)力和外力，實驗主要事項，實驗器材，實驗原理，質(zhì)量的測量，速度的測量等內(nèi)容，歡迎下載使用。
了解系統(tǒng)的內(nèi)力、外力的概念，加深相互作用觀念；通過經(jīng)歷推導(dǎo)動量守恒定律的過程，理解動量守恒定律的含義和表達(dá)式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維；通過實驗探究動量守恒定律，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神；會用動量守恒定律解釋現(xiàn)象。
在連續(xù)的敲打下，平板車會怎樣運動呢？
兩個人的速度之間有怎樣的關(guān)系呢？
在冰壺比賽中，一只冰壺撞擊另一只冰壺后，兩只冰壺的運動狀態(tài)都將發(fā)生變化，這種碰撞類運動有什么規(guī)律？
兩個穿滑冰鞋的同學(xué)靜止站在溜冰場上，不論誰推對方，兩人都會向相反方向滑去，在推動前，兩人的動量都為0; 推動后，每個人 的動量都主生了變化。那么，他們的總動量在推動前后是否也發(fā)生了變化呢?
【思考問題】（1）物體1的動量變化是多少？（2）物體2的動量變化是多少？（3）物體1和物體2的動量變化有什么聯(lián)系？
1.動量守恒定律的推導(dǎo)
（1）內(nèi)容：物體在碰撞時，如果系統(tǒng)所受的合外力為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變。
①p＝p′，系統(tǒng)相互作用前的總動量 p 等于相互作用后的總動量 p′
②m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前的動量和等于作用后的動量和。
③Δp1＝－Δp2，相互作用的兩個物體動量的增量等大反向。
④Δp＝0，系統(tǒng)總動量的增量為零。
①理想條件：系統(tǒng)不受外力作用或所受合外力為零；
②近似條件：系統(tǒng)所受合外力雖然不為零，但系統(tǒng)所受的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力；
③單方向的動量守恒條件：系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受合外力為零，或者在某一方向上所受的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)在這一方向動量守恒。
（4）性質(zhì)：系統(tǒng)性：動量守恒定律的研究對象是一個系統(tǒng)。矢量性：動量守恒定律的表達(dá)式是一個矢量式子。相對性：系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量，必須相對同一參考系。同時性：系統(tǒng)在初、末狀態(tài)的總動量必須是相互作用前后同一時刻的總動量。
（1）系統(tǒng)：相互作用的兩個（或多個）物體做成的整體通常稱為系統(tǒng)。
（2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力叫作內(nèi)力。
（3）外力：系統(tǒng)外部其他物體對系統(tǒng)的作用力叫作外力。
例題：冬季雨雪天氣時，公路上容易發(fā)生交通事故。在結(jié)冰的公路上，一輛質(zhì)量為 1.8 X 103 kg的輕型貨車尾隨另一輛質(zhì)量為1.2 X 103 kg 的轎車同向行駛，因貨車未及時剎車而發(fā)生追尾(即碰撞)。若追尾前瞬間貨車速度大小為 36 km/h ，轎車速度大小為 18km/h,剛追尾后兩車視為緊靠在一起，此時兩車的速度多大?
分析:以兩車組成的系統(tǒng)為研究對象，該系統(tǒng)受到的外力有重力、支持力和摩擦力。由于碰 撞時間很短，碰撞過程中系統(tǒng)所受合外力通常遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)力，可近似認(rèn)為在該碰撞過程 中系統(tǒng)動量守恒。根據(jù)動量守恒定律，可求出兩車的共同速度。
解：設(shè)貨車質(zhì)量為 m1,轎車質(zhì)量為m2，碰撞前貨車速度為v1、轎車速度為v2，碰撞后兩車速度為 v。選定兩車碰撞前的速度方向為正方向 由題意可知， m1 = 1.8 X 10 3kg ，m2 = 1.2x103kg, v1=36km/h, v2=18km/h
遷移：在微觀粒子發(fā)生碰撞時，運用動量守恒定律還可測量微觀粒子的質(zhì)量。例如，氫原子核的質(zhì)量是 1.67 X 10-27 kg，它以1.0 X 107 m/s 的速度與一個原來靜止的氮原子核相碰撞，碰撞后以 6.0 X 106 m/s 的速度被反彈回來，而氮原子核以 4.0 X 106 m/s 的速度向前運動。求氮原子核的質(zhì)量。
mHe=6.68×10-27kg
⑴找：找研究對象(系統(tǒng)包括那幾個物體)和研究過程；⑵析：進行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；⑶定：規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動量正負(fù)號；⑷列：由動量守恒定律列方程；⑸解：解方程，得出最后的結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。
應(yīng)用動量守恒定律解題的基本步驟和方法
三、動量守恒定律的驗證
【思考問題】如圖所示的裝置常用來驗證動量守恒定律。根據(jù)動量守恒定律的原理，結(jié)合裝置圖，思考下列問題。（1）利用如圖裝置，如何實現(xiàn)兩個小球碰撞過程滿足動量守恒的條件？（2）如何測量兩個鋼球碰撞前后的速度？（3）實驗中需要記錄哪些數(shù)據(jù)？
1.實驗?zāi)康模海?）驗證動量守恒定律；（2）體會將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換為與之有線性關(guān)系的易測量的物理量的實驗設(shè)計思想。
2.實驗器材： 斜槽軌道，半徑相等、質(zhì)量不同的兩個鋼球，支球柱，木板，白紙，復(fù)寫紙，小鉛錘，天平，毫米刻度尺
5.實驗過程： （1）讓入射球從固定點滑下
（2）讓入射球從固定點滑下后，與靶球發(fā)生碰撞
（1）入射球的質(zhì)量必須大于靶球的質(zhì)量。
（2）每次都要控制入射球從相同的高度自由滑下。
（3）在調(diào)節(jié)實驗裝置時，要使固定在桌邊的斜槽末端水平，支球柱與槽口間距等于鋼球直徑，而且兩球相碰時處在同一高度。
（4）實驗過程中確保實驗桌、斜槽、記錄所用的白紙的位置始終保持不變。
氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊兩個(帶擋光片)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。
拓展：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒
Δt—遮光條經(jīng)過光電門的時間
3）利用加重物來改變滑塊的質(zhì)量
天平稱量出滑塊質(zhì)量m1，m2
4)不同碰撞情況的實現(xiàn)：
①原來連在一起的物體由于有相互斥力而分開，這也是一種碰撞，如圖甲，燒斷細(xì)線，彈簧片彈開后落下，兩個滑塊隨即向相反方向運動。
②在兩滑塊相碰的端面裝上彈性碰撞架可以得到能量損失很小的碰撞，如圖乙。
③在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個滑塊連成一體運動，這樣可以得到能量損失很大的碰撞，如圖丙。
(4)使兩滑塊依次發(fā)生甲、乙、丙圖所示的碰撞情況，記錄擋光時間，計算滑塊碰撞前后的速度。
(1)用天平測量兩滑塊的質(zhì)量m1、m2，填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。
(2)安裝光電門，使兩個光電門之間的距離約為50cm。
(5)改變滑塊質(zhì)量，重復(fù)步驟(4)。
(7)數(shù)據(jù)處理，尋找守恒量.
(3)導(dǎo)軌通氣后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上保持不動或稍微左右擺動。
2）氣墊導(dǎo)軌是一種精度較高的現(xiàn)代化教學(xué)儀器。切忌振動、重壓，嚴(yán)防碰傷和劃傷，絕對禁止在不通氣的情況下將滑行器在軌面上滑磨。調(diào)整水平時注意利用水平儀。
3）由于碰撞的情形很多，猜想的不變量只有在各種方案中都不變才能符合要求，成為實驗結(jié)論。
4）考慮到速度的矢量性，記錄數(shù)據(jù)時應(yīng)規(guī)定正方向。若速度方向與規(guī)定的正方向相同，則速度取正值，若速度方向與規(guī)定方向相反，則取負(fù)值。
(1)碰撞可能不是精確的一維碰撞。
(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空氣阻力等)的影響 帶來的誤差。
(3)測量和讀數(shù)的準(zhǔn)確性帶來的誤差，實驗中應(yīng)規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減小偶然誤差的影響。
(2) m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(3) Δp1＝－Δp2
4．驗證動量守恒定律的前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．5．方案提醒：(1)若利用平拋運動規(guī)律進行驗證：①斜槽末端的切線必須水平；②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；④實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變．(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進行驗證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。
1. 如圖所示，光滑水平面上兩玩具小車中間夾一壓縮了的輕彈簧，兩手分別按住小車，使它們靜止，對兩車及彈簧組成的系統(tǒng)，下列說法中正確的是（　　）
A.兩手同時放開后，系統(tǒng)總動量始終為非零的某一數(shù)值B.先放開左手，后放開右手，之后動量不守恒C.先放開左手，后放開右手，總動量向右D.無論何時放手，兩手放開后的過程中，系統(tǒng)總動量都保持不變，但系統(tǒng)的總動量不一定為零
提示：①只放開一只手，合外力不為零，系統(tǒng)的動量不守恒；②兩只手都放開后，合外力為零，系統(tǒng)動量守恒；③兩手都放開后系統(tǒng)動量的大小取決于兩手放開前動量的大小。
2. 如圖所示，質(zhì)量為m的人站立于質(zhì)量為M的平板車上，人與車以大小為v0的速度在光滑水平面上向東運動。某時刻人相對平板車以大小為v′的速度豎直跳起，人跳起后車的速度大小為（　　）
A.v0-v1 B.v0 C.
解析：人和車在水平方向上動量守恒，當(dāng)人相對車豎直跳起時，取向東為正方向，根據(jù)水平方向動量守恒得（m+M）v0=（m+M）v，故人跳起后車的速度大小為v=v0，方向向東，故B正確。
3. 用如圖所示的裝置可以驗證動量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等寬的擋光片。（1）實驗前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平：在軌道上只放滑塊A，輕推一下滑塊A，其通過光電門Ⅰ和光電門Ⅱ的時間分別為t1、t2，當(dāng)t1　　t2（選填“>”“=”或“mb。（2）（4）小球離開軌道后做平拋運動，設(shè)木板與拋出點之間的距離為x，由平拋運動規(guī)律得：水平方向：
碰撞前，小球a落在題圖中的P點，設(shè)其水平初速度為v0，小球a和b發(fā)生碰撞后，小球a的速度變小，下落的豎直高度更多，a的落點在題圖中的N點，設(shè)其水平初速度為v1。小球b的落點是題圖中的M點，設(shè)其水平初速度為v2。小球碰撞的過程中若動量守恒，則有：
則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為
（3）只要由靜止從同一位置釋放小球a，小球到達(dá)軌道底端時速度相等，摩擦力對實驗結(jié)果不會產(chǎn)生影響。
5. 如圖所示，在光滑水平面上有兩個木塊A、B，木塊B靜止，且其上表面左端放置著一小物塊C。已知mA=mB=0.2 kg，mC=0.1 kg，現(xiàn)使木塊A以初速度v=2 m/s沿水平方向向右滑動，木塊A與B相碰后具有共同速度（但不粘連），C與A、B間均有摩擦。求：
（1）木塊A與B相碰瞬間木塊A的速度及小物塊C的速度大小；（2）若木塊A足夠長，小物塊C的最終速度。