动量守恒定律的应用的教学过程设计物理教案[小编推荐]

第一篇：动量守恒定律的应用的教学过程设计物理教案[小编推荐]

本节是继动量守恒定律之后的习题课.主要巩固所学知识，学会在不同条件下，熟练灵活的运用动量守恒定律解释一些碰撞现象，并能利用动量守恒定律熟练的解决相关习题.1、讨论动量守恒的基本条件

例

1、在光滑水平面上有一个弹簧振子系统，如图所示，两振子的质量分别为m1和m2.讨论此系统在振动时动量是否守恒？

分析：由于水平面上无摩擦，故振动系统不受外力(竖直方向重力与支持力平衡)，所以此系统振动时动量守恒，即向左的动量与向右的动量大小相等.例

2、接上题，若水平地面不光滑，两振子的动摩擦因数μ相同，讨论m1＝m2和m1≠m2两种情况下振动系统的动量是否守恒.分析：m1和m2所受摩擦力分别为f1＝μm1g和f2＝μm2g.由于振动时两振子的运动方向总是相反的，所以f1和f2的方向总是相反的.对m1和m2振动系统来说合外力∑f外＝f1+f2，但注意是矢量合.实际运算时为

∑f外＝μm1g-μm2g

显然，若m1＝m2，则∑f外＝0，则动量守恒；

若m1≠m2，则∑f外≠0，则动量不守恒.向学生提出问题：

(1)m1＝m2时动量守恒，那么动量是多少？

(2)m1≠m2时动量不守恒，那么振动情况可能是怎样的？ 与学生共同分析：

(1)m1＝m2时动量守恒，系统的总动量为零.开始时(释放振子时)p＝0，此后振动时，当p1和p2均不为零时，它们的大小是相等的，但方向是相反的，所以总动量仍为零.数学表达式可写成：

m1v1＝m2v2

(2)m1≠m2时∑f外＝μ(m1-m2)g.其方向取决于m1和m2的大小以及运动方向.比如m1＞m2，一开始m1向右(m2向左)运动，结果系统所受合外力∑f方向向左(f1向左，f2向右，而且f1＞f2).结果是在前半个周期里整个系统一边振动一边向左移动.进一步提出问题：（如果还没有学过机械能守恒此部分可省略）

在m1＝m2的情况下，振动系统的动量守恒，其机械能是否守恒？

分析：振动是动能和弹性势能间的能量转化.但由于有摩擦存在，在动能和弹性势能往复转化的过程中势必有一部分能量变为热损耗，直至把全部原有的机械能都转化为热，振动停止.所以虽然动量守恒(p＝0)，但机械能不守恒.(从振动到不振动)

2、学习设置正方向，变一维矢量运算为代数运算

例

3、抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向.分析：手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力g＝(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒.但在水平方向上可以认为系统不受外力，所以在水平方向上动量是守恒的.强调：正是由于动量是矢量，所以动量守恒定律可在某个方向上应用.那么手雷在以10m/s飞行时空气阻力(水平方向)是不是应该考虑呢？

(上述问题学生可能会提出，若学生没有提出，教师应向学生提出.)

一般说当v＝10m/s时空气阻力是应考虑，但爆炸力(内力)比这一阻力大的多，所以这一瞬间空气阻力可以不计.即当内力远大于外力时，外力可以不计，系统的动量近似守恒.板书：f内&&f外时p′≈p.解题过程：

设手雷原飞行方向为正方向，则v0＝10m/s，m1的速度v1＝50m/s，m2的速度方向不清，暂设为正方向.板书：

设原飞行方向为正方向，则v0＝10m/s，v1＝50m/s；m1＝0.3kg，m2＝0.2kg.系统动量守恒：

(m1+m2)v0＝m1v1+m2v2

此结果表明，质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反.例

4、机关枪重8kg，射出的子弹质量为20克，若子弹的出口速度是1 000m/s，则机枪的后退速度是多少？

分析：在水平方向火药的爆炸力远大于此瞬间机枪受的外力(枪手的依托力)，故可认为在水平方向动量守恒.即子弹向前的动量等于机枪向后的动量，总动量维持“零”值不变.板书：

设子弹速度v，质量m；机枪后退速度v，质量m.则由动量守恒有

mv＝mv

小结：上述两例都属于“反冲”和“爆炸”一类的问题，其特点是f内&&f外，系统近似动量守恒

例

5、讨论质量为ma的球以速度v0去碰撞静止的质量为mb的球后，两球的速度各是多少？设碰撞过程中没有能量损失，水平面光滑.设a球的初速度v0的方向为正方向.由动量守恒和能量守恒可列出下述方程：

mav0＝mava+mbvb ①

解方程①和②可以得到

引导学生讨论：

(1)由vb表达式可知vb恒大于零，即b球肯定是向前运动的，这与生活中观察到的各种现象是吻合的.(2)由va表达式可知当ma＞mb时，va＞0，即碰后a球依然向前滚动，不过速度已比原来小了。当 时，即碰后a球反弹，且一般情况下速度也小于v0了.当ma＝mb时，va＝0，vb＝v0，这就是刚才看到的实验，即a、b两球互换动量的情形.(3)讨论极端情形：若mb→∞时，va＝-v0，即原速反弹；而vb→0，即几乎不动.这就好像是生活中的小皮球撞墙的情形.（在热学部分中气体分子

第二篇：动量守恒定律的应用-教学设计

物理习题课中的五步教学法

----《动量守恒定律的应用》教学设计

江苏省怀仁中学

张忠一

一、教学目标：

1、知识目标：

应用动量守恒定律处理相互作用的物体的位移变化关系问题

2、能力目标：

培养学生的分析、归纳问题的能力和对知识的“迁移”能力

3、情感目标：

通过小组间的讨论竞赛，培养学生的团结协作精神和集体荣誉感，并让学生感受由困惑到豁然开朗的愉悦。

二、教学方法：

1、启发：动机是指引起和维持个体的活动，并使活动朝向某一目标的内部心理过程和内部动力。人的各种活动是在动机的指引下向着某一目标进行的，而兴趣是人们探究某种事物或从事某种活动的心理倾向，是推动人们认识事物、探求真理的重要动机。教师利用生动有趣的实验、生活中的物理现象和创设物理情境等方式来设疑，从而激发学生的学习兴趣、启发学生解释物理现象，探索物理知识的求知欲。“启”是教学过程中最重要的一种教学方法。

2、阅读：指学生在教师的指导下阅读物理问题，并进行独立思考。在读题的过程中，注重思考两点：第一是物理过程，这是把握问题的整体思路，是选择相关物理知识来处理问题的前提和依据。第二是分析各物理量，其中包括已知的量、待求的量、不变（或相同）的量、隐含的量，这是解决问题的基本思路，也是进一步确定所应用物理规律的方法。

3、议论：指教师组织学生针对阅读过程中出现的问题，利用已有的知识能力所进行的小组议论（宜四人一组）、全班讨论和师生共议。“议”一方面可以使学生加深理解所阅读的内容，另一方面还能启发学生的思维，培养学生的创新意识，促进学生的主动学习，加强学生间的团结协作能力，在讨论过程中教师尽量做到充分调动全体学生思维的积极性，鼓励他们积极思考，主动发言，提出问题。还要求教师具有敏锐的洞察力和良好的调控能力，准确把握讨论的信息，注意收集讨论中出现的带有普遍性的问题。

4、讲评：指学生和教师的讲解。学生分组讨论，选出组长，由组长向全班学生阐述讨论结果，并由其他同学进行补充、完善，这样可以促进学生的思维，锻炼学生的口才，还可以培养学生学习的主动性。教师针对学生在讨论过程中出现的带有普遍性的问题及关键性的问题进行讲解，讲的目的在于启发学生积极思维，帮助学生找出解决问题的方法、规律。

5、练习：指学生在掌握了一定的知识技能的情况下进行的形成性练习，从而进一步巩固所学的知识，练习的方式可以多样化，包括课内练习和课外练习，练习的内容应紧扣所学内容。课堂练习应“小”“精”“活”，有利于启迪学生思维，有利于学生理解所学内容，有利于提高学生的综合能力，有利于培养学生的创新意识和创新能力。课外练习应结合学生的日常生活或结合科学技术的应用，拓展学生的视野和思维。

三、教学内容：

1、引入：

江南水乡，风景秀丽，泛舟河中，其乐无穷。很多学生都坐过小渔船，但他们感到困惑的是：人在船上向前走时，为什么船却向后退？人在船上向前走的距离与船向后的距离又有什么关系呢？

题外话：在这节课之前，利用研究性学习课时间，带领学生到学校东面的小河边（这里渔民很多）去亲自体验这种情景，并分组进行测量记录。

2、投影：

例：静止在水平面上的船长为L，质量为M，一个质量为m的站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，人移动的距离是多少？船移动的距离是多少？

学生审题后教师提出问题：

1、人走动是匀速的还是变速的？

2、人走动时与船之间水平方向是否存在力？

3、人走动时船是否运动？

4、若船运动，与人的走动速度关系如何？

5、人移动的距离等于船长L吗?

6、这个问题可能利用什么知识来处理？

将学生分组进行讨论，视回答情况进行积分竞赛。

对于两个物体相互作用，运动情况也相互影响的问题，学生很容易想到可能利用动量守恒定律来处理，但动量中涉及到的只是物体的速度，而题中要求移动的距离。这也是此题的一个“关节”所在，此时教师引导学生考虑速度与距离的关系，学生会想到ｓ＝ｖｔ，设人的速度为ｖ１行走的距离为ｓ１；船的速度为ｖ２，行走的距离为ｓ２，以人的行走方向为正方向，根据动量守恒定律：

０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２）两边同乘以时间ｔ，则

０＝ｍｖ１ｔ－Ｍｖ２ｔ

即 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２

学生可能会出现上面这样一个盲目的解题结果，根本没有理解这里ｖ１、ｖ２的意义。这时教师应提醒学生注意：ｓ＝ｖｔ只对匀速直线运动适用，而人和船的运动状态是个不定量，所以ｖ只能是平均速度。但是动量ｍｖ是状态量，而平均速度是过程量，这里又存在矛盾，如何化解呢？ 我们可以这样来想：对于一个变速运动的过程，它的平均速度比最大速度小，比最小速度大，所以一定会等于此过程中某一时刻的瞬时速度的大小，假设这一时刻人和船的速度分别为ｖ１、ｖ２，根据动量守恒定律：

０＝ｍｖ１＋Ｍ（—ｖ２）

即

０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２）

那么 ０＝ｍｖ１ｔ＋Ｍ（－ｖ２ｔ）所以 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２

①

本题还有一个难点所在：人移动的距离和船移动的距离有什么关系？对于这一点，学生经过亲身经历已有感性认识，通过讨论会解决的。借助画图来分析：

由图易知：ｓ１＋ｓ２＝Ｌ

② 联立①②得

Ms1=L Mmms2=L Mm讨论：末状态会出现如下图所示情况吗？为什么？

（不可能，因为人的速度方向向右，末位置应在出发点的右侧。）

课堂练习1：静止在水面的船长为L，质量为M，一个质量为m，长为l的小车从船头由静止开向船尾时，不计水的阻力，则车移动的距离是多少？船移动的距离是多少？

本题类似于“队伍过桥”问题，与例题的区别在于车相对于船比人相对

Mm于船少走l，所以s1=（L—l）

s2=（L—l）

MmMm

课堂练习2：静止在水面上的船长为b，斜边长为a，质量为M，一个质量为m的小球从船头由静止沿斜面滚向船尾时，不计水的阻力，则球移动的距离是多少？船移动的距离是多少？

系统水平方向上动量守恒。先考虑小球

M水平方向上移动的距离s1=ｂ，再考

Mm虑沿斜面方向上移动的距离

ｓ｀１＝s(ab)

mｂ Mm课外练习：静止在水面上的船长为L，一人站立船头，手持一枪，船尾有一靶，子弹不能穿透靶。已知枪中有n子弹，每发子弹的质量为m，船、人、ｓ２＝枪和靶的总质量为M，问：子弹发射完后，船移动的距离是多少？

每发射一颗子弹，系统的动量守恒。在发射ｎ发子弹的过程中，系统的动量也守恒，并可以等效地看成ｎ发子弹一齐发射出去。

四、教学说明：

１、动量为状态量，对应的速度应为瞬时速度。所以动量守恒定律中的“总动量保持不变”指的应是系统的初、末两个时刻的总动量相等，或系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等。若相互作用的两个物体作用前均静止，则相互作用的过程中系统的平均动量也守恒，利用这一点我们解决不少涉及位移的问题。

２、动量守恒定律的公式中各速度都要相对同一惯性参照系。地球及相对地球静止或相对地球匀速直线运动的物体即为惯性系。所以在应用动量守恒定律研究地面上物体的运动时，一般以地球作参照系。

第三篇：高二物理教案08.5.动量守恒定律的应用.doc

学习资 料

动量守恒定律的应用

一、教学目标

1．学会分析动量守恒的条件。

2．学会选择正方向，化一维矢量运算为代数运算。

3．会应用动量守恒定律解决碰撞、反冲等物体相互作用的问题(仅限于一维情况)，知道应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法。

二、重点、难点分析

1．应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法是本节重点。2．难点是矢量性问题与参照系的选择对初学者感到不适应。

三、教具

1．碰撞球系统(两球和多球)； 2．反冲小车。

四、教学过程

本节是继动量守恒定律理论课之后的习题课。1．讨论动量守恒的基本条件

例1．在光滑水平面上有一个弹簧振子系统，如图所示，两振子的质量分别为m1和m2。讨论此系统在振动时动量是否守恒？

分析：由于水平面上无摩擦，故振动系统不受外力(竖直方向重力与支持力平衡)，所以此系统振动时动量守恒，即向左的动量与向右的动量大小相等。例2．承上题，但水平地面不光滑，与两振子的动摩擦因数μ相同，讨论m1＝m2和m1≠m2两种情况下振动系统的动量是否守恒。

分析：m1和m2所受摩擦力分别为f1＝μm1g和f2＝μm2g。由于振动时两振子的运动方向总是相反的，所以f1和f2的方向总是相反的。

板书画图：

以上资料均从网络收集而来

学习资 料

对m1和m2振动系统来说合外力∑F外＝f1+f2，但注意是矢量合。实际运算时为

板书：∑F外＝μm1g-μm2g 显然，若m1＝m2，则∑F外＝0，则动量守恒； 若m1≠m2，则∑F外≠0，则动量不守恒。向学生提出问题：

(1)m1＝m2时动量守恒，那么动量是多少？

(2)m1≠m2时动量不守恒，那么振动情况可能是怎样的？ 与学生共同分析：

(1)m1＝m2时动量守恒，系统的总动量为零。开始时(释放振子时)p＝0，此后振动时，当p1和p2均不为零时，它们的大小是相等的，但方向是相反的，所以总动量仍为零。

数学表达式可写成

m1v1＝m2v2

(2)m1≠m2时∑F外＝μ(m1-m2)g。其方向取决于m1和m2的大小以及运动方向。比如m1＞m2，一开始m1向右(m2向左)运动，结果系统所受合外力∑F外方向向左(f1向左，f2向右，而且f1＞f2)。结果是在前半个周期里整个系统一边振动一边向左移动。

进一步提出问题：

在m1＝m2的情况下，振动系统的动量守恒，其机械能是否守恒？

分析：振动是动能和弹性势能间的能量转化。但由于有摩擦存在，在动能和弹性势能往复转化的过程中势必有一部分能量变为热损耗，直至把全部原有的机械能都转化为热，振动停止。所以虽然动量守恒(p＝0)，但机械能不守恒。(从振动到不振动)2．学习设置正方向，变一维矢量运算为代数运算

例3．抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向。

分析：手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G＝(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒。但在水平方向上可以认为系统不受外力，所以在水平方向上动量是守恒的。

强调：正是由于动量是矢量，所以动量守恒定律可在某个方向上应用。

以上资料均从网络收集而来

学习资 料

那么手雷在以10m/s飞行时空气阻力(水平方向)是不是应该考虑呢？(上述问题学生可能会提出，若学生不提出，教师应向学生提出此问题。)一般说当v＝10m/s时空气阻力是应考虑，但爆炸力(内力)比这一阻力大的多，所以这一瞬间空气阻力可以不计。即当内力远大于外力时，外力可以不计，系统的动量近似守恒。

板书：

F内>>F外时p′≈p。

解题过程：

设手雷原飞行方向为正方向，则v0＝10m/s，m1的速度v1＝50m/s，m2的速度方向不清，暂设为正方向。

板书：

设原飞行方向为正方向，则v0＝10m/s，v1＝50m/s；m1＝0.3kg，m2＝0.2kg。系统动量守恒：(m1+m2)v0＝m1v1+m2v2

此结果表明，质量为200克的部分以50m/s的速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反。

例4．机关枪重8kg，射出的子弹质量为20克，若子弹的出口速度是1 000m/s，则机枪的后退速度是多少？

分析：在水平方向火药的爆炸力远大于此瞬间机枪受的外力(枪手的依托力)，故可认为在水平方向动量守恒。即子弹向前的动量等于机枪向后的动量，总动量维持“零”值不变。

板书：

设子弹速度v，质量m；机枪后退速度V，质量M。则由动量守恒有

MV＝mv

小结：上述两例都属于“反冲”和“爆炸”一类的问题，其特点是F内>>F外，系统近似动量守恒。

以上资料均从网络收集而来

学习资 料

演示实验：反冲小车实验

点燃酒精，将水烧成蒸汽，气压增大后将试管塞弹出，与此同时，小车后退。

与爆炸和反冲一类问题相似的还有碰撞类问题。演示小球碰撞(两个)实验。说明在碰撞时水平方向外力为零(竖直方向有向心力)，因此水平方向动量守恒。

结论：碰撞时两球交换动量(mA＝mB)，系统的总动量保持不变。

例5．讨论质量为mA的球以速度v0去碰撞静止的质量为mB的球后，两球的速度各是多少？设碰撞过程中没有能量损失，水平面光滑。

设A球的初速度v0的方向为正方向。由动量守恒和能量守恒可列出下述方程：

mAv0＝mAvA+mBvB ①

解方程①和②可以得到

引导学生讨论：

(1)由vB表达式可知vB恒大于零，即B球肯定是向前运动的，这与生活中观察到的各种现象是吻合的。

以上资料均从网络收集而来

学习资 料

(2)由vA表达式可知当mA＞mB时，vA＞0，即碰后A球依然向前

即碰后A球反弹，且一般情况下速度也小于v0了。当mA＝mB时，vA＝0，vB＝v0，这就是刚才看到的实验，即A、B两球互换动量的情形。

(3)讨论极端情形：若mB→∞时，vA＝-v0，即原速反弹；而vB→0，即几乎不动。这就好像是生活中的小皮球撞墙的情形。在热学部分中气体分子与器壁碰撞的模型就属于这种情形。

(4)由于vA总是小于v0的，所以通过碰撞可以使一个物体减速，在核反应堆中利用中子与碳原子(石墨或重水)的碰撞将快中子变为慢中子。

3．动量守恒定律是对同一个惯性参照系成立的。

例6 质量为M的平板车静止在水平路面上，车与路面间的摩擦不计。质量为m的人从车的左端走到右端，已知车长为L，求在此期间车行的距离？

分析：由动量守恒定律可知人向右的动量应等于车向左的动量，即

mv＝MV 用位移与时间的比表示速度应有

动量守恒定律中的各个速度必须是对同一个惯性参照系而言的速 的速度，以致发生上述错误。

以上资料均从网络收集而来

学习资 料

五、小结：应用动量守恒定律时必须注意：(1)所研究的系统是否动量守恒。

(2)所研究的系统是否在某一方向上动量守恒。

(3)所研究的系统是否满足F内>>F外的条件，从而可以近似地认为动量守恒。(4)列出动量守恒式时注意所有的速度都是对同一个惯性参照系的。(5)一般情形下应先规定一个正方向，以此来确定各个速度的方向(即以代数计算代替一维矢量计算)。

以上资料均从网络收集而来

第四篇：动量守恒定律教学设计范文

《动量守恒定律》教学设计

物理组 梁永

一、教材分析 地位与作用

本节课的内容是全日制普通高级中学物理第二册（人教版）第一章第三节。本节讲述动量守恒定律，它既是本章的核心内容，也是整个高中物理的重点内容。它是在学生学习了动量、冲量和动量定理之后，以动量定理为基础，研究有相互作用的系统在不受外力或所受合外力等于零时所遵循的规律。它是动量定理的深化和延伸，且它的适用范围十分广泛。

动量守恒定律是高中物理阶段继牛顿运动定律、动能定理以及机械能守恒定律之后的又一重要的解决问题的基本工具。动量守恒定律对于宏观物体低速运动适用，对于微观物体高速运动同样适用；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。因此，动量守恒定律不仅在动力学领域有很大的应用，在日后的物理学领域如原子物理等方面都有着广泛的应用，为解决物理问题的几大主要方法之一。因此，动量守恒定律在教学当中有着非常重要的地位。

二、学情分析

学生在前面的学习当中已经掌握了动量、冲量的相关知识，在学习了动量定理之后，对于研究对象为一个物体的相关现象已经能够做出比较准确的解释，并且学生已经初步具备了动量的观念，为以相对较为复杂的由多个物体构成的系统为研究对象的一类问题做好了知识上的准备。

碰撞、爆炸等问题是生活中比较常见的一类问题，学生对于这部分现象比较感兴趣，理论和实际问题在这部分能够很好地结合在一起。学生在前期的学习和实践当中已经具备了一定的分析能力，为动量守恒定律的推导做好了能力上的准备。

从实验导入，激发学生求知欲，对于这部分的相关知识，学生具备了一定的主动学习意识。

三、教学目标、重点、难点、关键

（一）教学目标

1.知识与技能：理解动量守恒定律的确切含义和表达式，能用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律，掌握动量守恒定律的适用条件。

2.过程与方法：分析、推导并应用动量守恒定律

3.情感态度与价值观：培养学生实事求是的科学态度和严谨务实的学习方法。

（二）重点、难点、关键

重点：动量守恒定律的推导和守恒条件 难点：守恒条件的理解 关键：应用动量定理分析

四、设计理念

在教学活动中，充分体现学生的主体地位，积极调动学生的学习热情，让学生在学习过程当中体会成功的快乐，渗透严谨务实的科学思想；同时，教师发挥自身的主导作用，引导学生在学习探究活动当中找到正确的分析方向，五、教学流程设计 教学方法

分析归纳法、质疑讨论法、多媒体展示 教学流程

（一）引入新课

回顾动量定理的内容和表达式，指出动量定理的研究对象为一个物体。质疑：当物体相互作用时，情况又怎样呢？

（二）新课教学

1、分析教材中实验部分，对比多媒体展示的实验，总结通过实验得到的相关结论。

2、创设物理情景，搭设认知台阶，引导学生利用动量定理和牛顿第三定律推导动量守恒定律的形式。

3、讨论合外力不为零的情形，利用动量定理和牛顿第三定律重新推导，判断系统动量在碰撞前后是否守恒，从而确定动量守恒定律成立的条件。

4、总结动量守恒定律内容

5、介绍动量守恒定律的适用范围

（三）小结

师生共同总结动量守恒定律的内容、条件以及适用范围。

（四）作业P10 练习三（3）（4）

六、板书设计 动量守恒定律

1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变

(1)系统：有相互作用的物体通常称为系统(2)系统中各物体之间的相互作用力叫做内力(3)外部其他物体对系统的作用力叫做外力

2、表达式：pp'''12p1p2或pp

3、条件：一个系统不受外力或外力之和为零，系统的总动量保持不变

4、适用范围：(1)小到微观粒子，大到天体

(2)不仅适用于低速运动，也适用于高速运动

第五篇：高一物理教案第3单元：动量守恒定律的应用

高一物理 第3单元 动量守恒定律的应用教案

一、内容黄金组

恒，如碰撞、爆炸问题。

2． 理解并能运用分方向动量守恒求解有关问题。会求解多个物体组成系统的动量守恒问题。能综合应用动量守恒和其他规律分析解决有关问题。

3． 知道反冲运动的含义和反冲运动的应用，会解释反冲现象并能计算有关问题，知道火箭的飞行原理和主要用途。4． 会处理动量守恒中的临界问题。

二、要点大揭秘

1．反冲运动及其规律

（1）反冲运动：两个物体相互作用，由于一个物体的运动，而引起另一个物体的后退运动．如原来静止的大炮，向前发射炮弹后，他身要后退，炮身的后退就是反冲运动再如，发射火箭时，火箭向下高速喷射气体，使火箭获得向上的速度，这也是反冲运．

（2）反冲运动遵循的规律：反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的．此外如系统所受的外力的合力不为零，但在某一方向上不受外力或在该方向上所受外力的合力为零，则在该方向上的动量（即总动量在该方向上的分量）是守恒的，这种某方向上的动量守恒应用很广泛．

2．反冲运动与人船模型

如图所示，长为L，质量为m1的小船停在静水中，一个质量为m2的人立在船头，若不计水的粘滞阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多少？

选人和船组成的系统为研究对象，由于人从船头走到船尾的过程中，系统在水平方向上不受外力作用，所以水平方向动量守恒，人起步前系统的总动量为零．当人起步加速前进时，船同时向后加速运动；当人匀速前进时，船同时向后匀速运动；当人停下来时，船也停下来．设某一时刻人对地的速度为v2，船对地的速度为v1，选人前进的方向为正方向，根据动量守恒定律有 m1v1-m2v2=0

即 v2/v1=m1/m2.因为在人从船头走到船尾的整个过程中，每一个时刻系统都满足动量守恒定律，所以每一时刻人的速度与船的速度之比，都与它们的质量成反比从而可以判断：在人从船头走到船尾的过程中，人的位移S2与船的位移S1之比，也应与它们的质量成反比，即

s2/s1=m1/m2

上式是人船模型的位移与质量的关系式，此式的适用条件是：一个原来处于静止状态的系统，在系统发生相对运动的过程中，有一个方向动量守恒（如水平方向或竖直方向）．使用这一关系应注意：s1和s=s2是相对同一参照物的位移．

由图可以看出 s1+s2=L与m1s1=m2s2联立解得

s1=m2L/(m1+m2)s2=m1L/(m1+m2)3．火箭原理

火箭是反冲运动的重要应用，它是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的．现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧时产生的高温高压气体以很大的速度从尾部向后喷出，火箭就向前飞去．

1． 掌握运用动量守恒定律解题的一般步骤，知道当系统内力远大于外力时动量近似守

火箭向前飞行所能达到的最大速度，也就是燃料烧尽时火箭获得的最终速度，它跟什么因素有关呢？根据动量守恒定律，理论上的计算表明，最终速度主要取决于两个条件，一个是喷气速度，一个是质量比，即火箭开始飞行时的质量与燃料烧尽时的质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭的最终速度也越大．为了提高喷气速度，需要使用高质量的燃料，目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂，质量比与火箭的结构和材料有关系，现代 火箭能达到的质量比不超过10．在现代技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需的速度．所以，要发射卫星，必须采用多级火箭．．

三、好题解给你

1． 本课预习题

(1)如图所示，小沙车沿光滑水平面以速度v0作匀速直线运动，运动中，从沙车上方落入一只质量不可忽略的铁球，使沙车的速度变为v’后，下列说法中正确的是（）．

A.v’=v0

B．v’＞ v0

C.v’＜v0

D．无法判断

(2)．如图所示，没车厢长度为L，质量为M，静止于光滑的水平面上，车厢内有一质量为m的物体以初度v0向右运动，与车厢壁来回碰撞n次后，静止于车厢中，这时车厢的速度是（）． A．v0，水平向右

B．0 C．mv0／(M＋m)，水平向右

D．mv0／(M－m)，水平向右(3)．光滑水平面上停放着两木块A和B，A的质量大，现同时施加大小相等的恒力F使它们相向运动，然后又同时撤去外力F，结果A、B迎面相碰后合在一起，问A、B合在一起后的运动情况将是（）． A．停止运动

B．因A的质量大而向右运动

C．因B的速度大而向左运动

D．运动方向不能确定

(4)．满载砂子总质量为M的小车，在光滑水平面上做匀速运动，速度为v0，在行驶途中有质量为m的砂子从车上漏掉，则砂子漏掉后小车的速度应为（）．

A．v0

B．Mv0／（M＋m）C．mv0／(M－m)

D．（M－m）v0／M(5)．一物体以20m/s的速度在空中飞行，突然由于内力的作用，物体分裂成质量为3：7的两块，在这一瞬间，大块以80m／s的速度向原方向飞去，则小块物体的速度大小是＿＿＿＿，方向＿＿＿＿．

本课预习题参考答案：（1）C（2）C（3）A（4）A（5）1120m/s，与原运动方向相反 2． 基础题

4．A、B两球在光滑水平面上相向运动，两球相碰后有一球停止运动，则下述说法中正确的是（）A．若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量 B．若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量 C．若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量 D．若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量

5．在光滑水平面上有A、B两球，其动量大小分别为10kg·m/s与15kg·m/s，方向均为向东，A球在B球后，当A球追上B球后，两球相碰，则相碰以后，A、B两球的动量可能

分别为（）A．10kg·m/s，15kg·m/s B．8kg·m/s，17kg·m/s C．12kg·m/s，13kg·m/s D．-10kg·m/s，35kg·m/s（3）、一门旧式大炮水平射出一枚质量为10kg的炮弹，炮弹飞出的速度是500m／s，炮身的质量是2k，则他身后退的速度大小是______m／s，若大炮后退中所受的阻力是它重力的30％，则大炮能后退_________m．（取g＝10m／s2）

基础题参考答案：（1）AD

（2）B

（3）2.5 1.04 3． 应用题

（1）鱼雷快艇的总质量为M,以速度v匀速前进,快艇沿前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后,快艇速度减为原来的1/3,则鱼雷的发射速度为

.(不计水的阻力)（2）从倾角为30º、长0.3m的光滑斜面上滑下质量为 2kg的货包，掉在质量为13kg的小车里，若小车与水平面之间动摩擦因数μ＝0.02，小车能前进多远？（g取 10m／s2）

（3）连同装备在内总质量为M的宇航员在太空中进行太空行走,开始时他和飞船相对静止,利用所带的氧气枪喷出质量为m、相对飞船的速度为v的氧气后,宇航员获得的速度大小为

A.mv/M

B.mv/(m+M)

C.mv/(M-m)

D.(M-m)v/(M+m)

应用题参考答案：（1）(2M+m)v/3m

（2）0.2m

（3）C

4． 提高题

（1）如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3kg的薄板和质量m=1kg的物块，都以v=4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4m/s时，物块的运动情况是（）．

A．做加速运动

B．做减速运动

C．做匀速运动

D．以上运动都可能（2）

一个质量M=1kg的鸟在空中v0=6m/s沿水平方向飞行，离地面高度h=20m，忽被一颗质量m=20g沿水平方向同向飞来的子弹击中，子弹速度v=300m/s，击中后子弹留在鸟体内，鸟立即死去，g=10m/s2．求：鸟被击中后经多少时间落地；鸟落地处离被击中处的水平距离．

（3）小型迫击炮在总质量为1000kg的船上发射，炮弹的质量为2kg．若炮弹飞离炮口时相对于地面的速度为600m/s，且速度跟水平面成45°角，求发射炮弹后小船后退的速度？

提高题参考答案：（1）A

（2）23.52m 提示：子弹击中鸟的过程，水平方向动量守恒，接着两者一起作平抛运动。（3）－0.86m/s 分析与提示： 取炮弹和小船组成的系统为研究对象，在发射炮弹的过程中，炮弹和炮身(炮和船视为固定在一起)的作用力为内力．系统受到的外力有炮弹和船的重力、水对船的浮力．在船静止的情况下，重力和浮力相等，但在发射炮弹时，浮力要大于重力．因此，在垂直方向上，系统所受到的合外力不为零，但在水平方向上系统不受外力(不计水的阻力)，故在该方向上动量守恒．

解：发射炮弹前，总质量为1000kg的船静止，则总动量Mv=0．

发射炮弹后，炮弹在水平方向的动量为mv1'cos45°，船后退的动量(M-m)v2'． 据动量守恒定律有

0=mv1'cos45°＋(M-m)v2'． 取炮弹的水平速度方向为正方向，代入已知数据解得

四、课后演武场

1．甲球与乙球相碰，甲球的速度减少5m/s，乙球的速度增加了3m/s，则甲、乙两球质量之比m甲∶m乙是（）

A．2∶

1B．3∶

5C．5∶

3D．1∶2

2．如图所示,在质量为M的小车中挂一单摆,摆球质量为m0,小车(和摆)一起以恒定速度v沿光滑水平地面运动,与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞.设碰撞时间极短,则在碰撞过程中,以下情况可能发生的有

（）A.车、木块、摆球的速度均可能变化,设变化后的速度分别为v1、v2、v3,则它们满足(M+m)v=Mv1+mv2+m0v3

B.摆球的速度不变,车和木块的速度变为v1和v2,且满足Mv=Mv1+mv2 C.摆球的速度不变,车和木块的速度均变为v1,且满足Mv=(M+m)v1 D.车和摆球的速度均变为v1,木块的速度变为v2,且满足(M+m0)v=(M+m0)v1 3．如图所示，质量均为m的小车A、B在光滑水平面上以相同的速率v=1.5m／s相向运动，在小车B的支架上用细线悬挂着质量为m/7的小球C，C相对于B静止．若两车相碰后连在一起运动，当C摆到最高点时，两车速度大小为______m／s．

4．质量为m的木块和质量为M的金属块用细绳系在一起，处于深水中静止，则剪断细绳木块上浮h时（没有浮出水面）铁块下沉的深度为（不计水的阻力）＿＿＿＿＿＿＿＿．

5．如图所示，物体A与B质量分别为m和M，直角边分别长为a和b，设B与水平面无摩擦，当A由B顶端从静止开始滑到B底端时，两者的水平位移各是多少？

6．如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上．小车的最右端站着质量为m的人,若人水平向右以相对车的速度v跳离小车，则人脱离小车后小车的速度多大？方向如何？

7．如图所示，在光滑水平面上有两个并排放置的木块A和B，已知mA=500g,mB=300，有一个质量mc=80g的小铜块C以25m／s水平速度开始在A表面滑动，由于C与A、B间有摩擦，铜块最后停在B上，B和 C一起以 2.5m／s的速度共同前进，求：（1）木块A最后的vA’；（2）C离开A时速

度vc’．

8．如图所示，平直轨道上有一节车厢，质量为M，车厢以1.2m/s的速度向右做匀速运动，某时刻与质量为m=M/3的静止的平板车相撞在一起，车顶离平板车的高度为1.8sin，车厢项边缘上有小钢球向前滑出，问：钢球将落在平板车上何处？（空气阻力不计，平板车足够长，g取 10m／s2）

9．如图，甲乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车质量之和为M＝30kg，乙和他的冰车质量之和也是M＝30kg．游戏时，甲推着一个质量m＝15kg的箱子以大小为v0=2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住．若不计冰面摩擦，求甲至少要以多大速度（相对于地）将箱子推出，才能避免与乙相撞？

10．人和冰车的总质量为M，另有一水球质量为m．已知M：m=3：2，人坐在静止于水平冰面的冰车上，以速度v（相对地面）将原来静止的水球滑冰面推向正前方的固定挡板．（不计一切摩擦，球与挡板碰撞时以原速率反弹）．人接住球后再以同样的速度（相对于地面）将球沿冰面向正前方推向挡板，求人推多少次后不能再接到球？

课后演武场参考答案：

1、B

2、BC 3、0.1

4、mh/M

5、m(b-a)/(M+m)

M(b-a)/(M+m)

6、mv/(M+m)方向和v的方向相反。

7、vA’=2.1m/s

vC’=4m/s

8、离车顶边缘水平距离为0.18m。9、5.2m/s 10、9次