新教材人教版高中物理选择性必修第一册教案设计第1章动量守恒定律本章专题整合提升

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人教版高中物理选择性必修第1册 第一章 动量守恒定律 本章整合

人教版高中物理选择性必修第1册 第一章 动量守恒定律 本章整合
速度v0=4 m/s开始向着小球B运动,经过时间t=0.8 s与B发生弹性碰撞。两
小球均可以看成质点,它们的碰撞时间极短,且已知小球A与水平面间的动
摩擦因数μ=0.25,求:
(1)两小球碰撞前A的速度大小;
(2)小球B运动到最高点C时对轨道的压力;
(3)小球A所停的位置距半圆形轨道最低点的距离。
解析 (1)以v0的方向为正方向,碰撞前对A由动量定理有-μMgt=MvA-Mv0
重点题型 归纳整合
一、
动量与其他力学知识的综合考查
例题1如图的水平轨道中,AC段的中点B的正上方有一探测器,C处有一竖直挡板,
物体P1沿轨道向右以速度v1与静止在A点的物体P2碰撞,并接合成复合体P,以此
碰撞时刻为计时零点。探测器只在t1=2 s至t2=4 s内工作。已知P1、P2的质量都
为m=1 kg。P与AC间的动摩擦因数为μ=0.1。AB段长l=4 m,g取10 m/s2,P1、P2
解得vA=2 m/s
(2)对A、B,碰撞前后动量守恒,有MvA=MvA'+mvB
因A、B发生弹性碰撞,故碰撞前后动能保持不变
1
1
2
2
2 1

=
Mv
'
+

A

联立解得 vA'=1 m/s,vB=3 m/s
2
2
2
1
1
2
又因为 B 球在半圆形轨道上机械能守恒,有 +2mgR= 2
2
损失的动能为 ΔE
1
=2 1 2
1
− 2·2mv2

代入数据得 ΔE=9 J④
·2
(2)根据牛顿第二定律,P 做匀减速运动,加速度为 a= 2

人教版高中物理选择性必修第1册 1.3 动量守恒定律-教学设计

人教版高中物理选择性必修第1册 1.3 动量守恒定律-教学设计

《动量守恒定律》教学设计【课题】动量守恒定律【教学时间】40分钟【教学对象】高中二年级学生【教材】人教版物理选择性必修1第一章第3节【教学目标】1.物理观念理解什么是系统,理解系统内的相互作用,分辨内力和外力。

2、科学思维、科学探究建构两个物体的碰撞模型,利用演示实验理解动量守恒定律的适用条件,培养学生观察分析、总结归纳能力。

归纳人船模型的特点,通过例题和变式总结如何应用动量守恒定律解题。

3、科学态度与责任体会科学定律的普适性和局限性,相比只适用于宏观、低速的牛顿运动定律,动量守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域。

【教学重点】对动量守恒定律的理解和应用【教学难点】判断系统动量守恒的条件【教学过程设计】【构建模型 理论推理】 碰撞模型:理论推理:定理推导两物体碰撞前后的总动量的关系。

''11221122v v v v m +m m +m =教师引导学生研究生活中常见的两个物体的碰撞的情景,帮助学生建构物理模型。

学生:联系生活情景,将碰撞过程抽象化,构建碰撞理模型。

从生活走向物理,让学生很快能够参与学习,从而培养模型构建能力。

【总结定律 解释条件】 1.理解什么是系统、内力以及外力2. 定律内容:如果一个系统不受外力,或者外力矢量和为零,系统总动量保持不变。

'p p =3.解释动量守恒定律的三个适用条件并举例说明: (1)理想条件:不受外力/外力矢量和为零(2)近似条件:系统内力远大于外力(3)单向条件:某一方向上外力为零或该方向内力远大于外提问,讲授动量守恒定律的内容及使用条件。

根据教师的引导总结定律的内容和使用条件。

准确理解定律的内容和使用条件,从而能够在实际问题中判断是否符合应用动量守恒定律的条件。

力【练习判断守恒条件】情景中找出系统的外力,判断系统是否动量守恒。

1.两辆小车和压缩的弹簧2.子弹、木块和弹簧演示并引导学生观察,找出哪些物体组成系统,进而分析系统的内力和外力,最后提出问题:系统动量守恒吗?提出问题:系统受到的外力有没有包括力,分类讨论:光滑和粗糙面,进行科学论证:若地面光滑,烧断细线后,系统动量守恒。

新教材人教版高中物理选择性必修第一册全册各章节学案(知识点考点汇总及配套习题)

新教材人教版高中物理选择性必修第一册全册各章节学案(知识点考点汇总及配套习题)
(5)动量定理中说的“力的冲量”指的是合力的冲量,或者是各个力的冲量的矢量和。( √ )
『选一选』
如图所示,篮球运动员接传来的篮球时,通常要先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球迅速引至胸前,这样做可以( C )
A.减小球的动量的变化量
B.减小球对手作用力的冲量
1.2
【学习目标】
1.了解冲量的概念,理解动量定理的内涵。
2.知道动量定理和动能定理的区别。
3.能用动量定理解释生产生活中的有关现象,并会应用它解决实际问题。
【思维脉络】
课前预习反馈
知识点 1冲量
1.定义
力与力的作用时间的乘积叫力的冲量。
2.表达式
I=FΔt
3.方向
冲量是矢量,冲量的方向与力的方向一致,冲量的方向跟动量变化的方向一致。
p2=mv″=0.4×(-3) kg·m/s=-1.2 kg·m/s,方向向左,
动量的改变量为Δp′=p2-p1=-5.2 kg·m/s,负号表示方向向左。
ΔEk= mv′2- mv″2=18.2 J。
对点训练
2.(2020·吉林省实验中学高二下学期期中)物体的动量变化量的大小为6 kg·m/s,这说明( D )
3.数据处理
(1)将以上两个实验过程中测得的数据填入下表中
碰撞前
碰撞后
质量
m1
m2
m1
m2
速度
v1
v2
v1′
v2′
根据表中的数据,找出碰撞前和碰撞后相等的关系量。
(2)结论
在实验误差允许的范围内,碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和,即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
典例剖析
4.冲量的单位

《动量守恒定律》大单元整体教学设计 高中物理(人教版2019选择性必修第一册)

《动量守恒定律》大单元整体教学设计 高中物理(人教版2019选择性必修第一册)

高中大单元整体教学设计案例单元教学课题高中物理选择性必修一第一章《动量守恒定律》学科物理年级高二单元动量守恒定律授课人Xxx单元内容本单元教学内容:本章共6节,大致可以划分为三个部分第一部分包括第1、2节,即“动量”“动量定理”,这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理,并能用其解释生产生活中的有关现象。

第二部分包括第3、4节,即“动量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”,这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程,并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象。

第三部分包括第5、6节,即“弹性碰撞和非弹性碰撞”“反冲现象火箭”,这部分内容介绍动量守恒定律的应用。

本单元内容的逻辑结构:本单元内容可开发的教学活动与资源:学校实验室活动,学生自主探究、小组活动、网络共享资源。

本单元教学重点:动量冲量概念,动量定理理解运用。

动量守恒定律的理解运用。

本单元教学难点:动量定理处理流体问题。

综合运用动量守恒处理碰撞、反冲、火箭发射等综合性问题。

2020新课标要求1. 1.1理解冲量和动量。

通过理论推导和实验,理解动量定理和动量守恒定律,能用其解释生产生活中的有关现象。

知道动量守恒定律的普适性。

1.1.2通过实验,了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。

定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。

1.1.3体会用守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐与统一。

单元学情高中物理必修课程中力学、电学的内容为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观奠定了重要的基础.“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提供帮助.动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据着非常重要的地位.等级一能用动量的视角描述物体运动状态的变化,知道动量的变化量的描述和表达。

等级二能根据动量定理解释运动中的缓冲现象,运用动量守恒定律处理碰撞、打击和爆炸中的运动问题。

初步构建大动力观念。

等级三能对常见的生活生产、体育交通中的动量问题进行分析推理,过程中提出质疑,养成科学思维的严谨性和科学探究意识。

2024-2025学年新教材高中物理第一章动量守恒定律1动量教案新人教版选择性必修第一册

2024-2025学年新教材高中物理第一章动量守恒定律1动量教案新人教版选择性必修第一册
2.动量的计算公式:动量的计算公式为P = mv,适用于任何物体在任何速度下的动量计算。
3.动量守恒的条件:在一个封闭系统中,如果没有外力作用,系统的总动量保持不变。这意味着系统内部各个物体的动量变化之和为零。
4.动量守恒定律的应用:动量守恒定律在实际问题中的应用非常广泛。例如,在碰撞问题中,碰撞前后系统的总动量保持不变;在爆炸问题中,爆炸前后系统的总动量也保持不变。
核心素养目标
本节课的核心素养目标在于培养学生的物理学科素养,主要包括:
1.理解能力:通过实例分析,使学生能够理解并掌握动量的概念及其计算公式,理解动量守恒的条件。
2.分析能力:培养学生运用物理知识分析实际问题的能力,能够从生活中发现并运用动量守恒定律解决问题。
3.实践能力:通过动手实验,使学生能够将理论知识应用于实践,提高学生的动手操作能力和实验观察能力。
难点:
1.动量守恒定律在复杂情况下的应用:如何分析多个物体相互作用时的动量守恒问题。
2.动量守恒定律与实际问题的联系:将理论知识应用于解决生活中的物理问题。
解决办法:
1.利用实际例子和动画演示,帮助学生直观地理解动量的定义和计算方法。
2.通过互动讨论和小组合作,让学生在解决复杂问题时,学会运用动量守恒定律进行分析。
4.创新意识:鼓励学生在学习过程中提出新观点,培养学生的创新思维和探究精神。
5.团队协作:在课堂讨论和实验过程中,培养学生的团队协作能力,学会与他人共同探究问题。
重点难点及解决办法
重点:
1.动量的定义与计算公式:理解并掌握动量的概念,以及如何通过质量与速度的乘积计算动量。
2.动量守恒的条件:掌握在没有外力作用下,系统的总动量保持不变的原理。
4.题型四:动量守恒定律与能量守恒定律的结合

动量 教学设计 高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

动量 教学设计 高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律第一节 动量教学目标:1.了解生产生活中的各种碰撞现象。

2.经历寻求碰撞中不变量的过程,体会探究过程中猜想推理和证据的重要性。

3.知道动量概念及其单位会计算动量的变化量。

4.认识动量是描述物体运动状态的物理量,深化运动与相互作用的观念。

教学重点:对动量的推理、理解和应用。

教学难点:理解动量的矢量性。

教学过程:一、导入新课、板书课题回顾:物体动能的相关知识导入:创设两个完全相同的钢球碰撞的场景,思考碰撞中的不变量到底是什么?二、出示目标、明确任务1.掌握通过设计实验证明猜想的科学思维。

2.理解并掌握动量的内容及表达式,掌握其运用。

三、学生自学、独立思考认真阅读课本P2-P5内容,标记出知识点,找出自己的疑惑点四、自学指导、紧扣教材1.阅读课本2-4页问题实验及寻求碰撞中的不变量部分,回答以下问题: ①问题实验的现象是什么?②找到在碰撞中有哪些物理量?其中有哪些物理量是不变的?那些是变化的? ③找到书上列举出来的“不变量”的猜想,你有哪些猜想呢?2、阅读课本4、5页动量部分和例题,回答以下问题:①找到动量的定义,表示符号,表达式。

②找到动量是矢量还是标量?如果是矢量方向如何?③阅读课本4页例题,合理利用做题五步法进行解题分析,掌握如何计算动量和动量的变化量。

五、自学展示、精讲点拨1.①碰撞后A 球的速度大小不变的传给了B 球,意味着碰撞前后,两球速度之和是不变的。

②有关的物理量只有物体的质量和速度。

在碰撞前后物体的质量是不变的,速度是变化的。

③22112211v m v m v m v m '+'=+ 222211222211v m v m v m v m '+'=+ 22112211m v m v m v m v '+'=+1.①动量:mv 很可能具有特别的物理意义。

物理学中把它定义为动量。

符号:用字母 p 表示。

动量表达式:mvp动量是矢量,动量的方向与速度的方向相同。

人教版《物理》选择性必修第一册“第一章动量守恒定律”编写说明

人教版《物理》选择性必修第一册“第一章动量守恒定律”编写说明

中学物理 Vol .38 No . 112020年6月•专论一聚焦新教材•人教版《物理》选择性必修第一册 “第一章动量香恒走律”编写说明孙新(人民教育出版社课程教材研究所北京100081)摘要:针对第一章“动量守恒定律”的编写意图进行梳理、说明.全章概述中明确指出章结构的设计特点.展现教科书编写的逻辑线索,明确教科书对“守恒思想”的渗透.深入挖掘教科书中关于学科核心素养目标的落实,以整章内 容为栽体,说明科学探究素养培养的设计思路.在具体说明中,围绕本章的6节课内容逐节细致说明动量、动量守恒定 律及其应用的设计意图和教学建议.关键词:碰撞;动量;动量守恒定律;学科核心素养;反冲文章编号:1008 -4134(2020)11 -0007 中图分类号:G 633.7文献标识码:B1全章概述高中物理必修课程中力学、电学的内容,为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观的认识 奠定了重要的基础,应该说,教科书在为学生形成“运 动与相互作用观”方面已有相对完整的设计.本章动 量和动量守恒定律的设计,同样也会为学生进一步形 成运动与相互作用观念提供帮助•动量和动量守恒定 律的普适性知识在高中物理教学中占有重要地位.从章结构设计方面考虑,本章结构设计与以往教 科书相比有所调整,在强调知识传授的同时,其核心 是要强调物理学中的“守恒思想” •教科书编写的逻辑 线索如下.寻求碰撞中的不变量(实验基础)1具有特殊的意义(引入动量概念)1动量定理(科学演绎推理)丄动量守恒定律(从动量角度认识相互作用)I指出动量守恒定律的普适性I动量守恒定律的应用作者简介:孙新(1961 -),女,黑龙江五常人,硕士,编审,研究方向:物理教育、中学物理教材研究.接近真实情况,限于学生知识、能力的发展水平,需要 对真实客观世界中的情境进行简化、剪辑、凝练.最后还需要强调的是,以上几个方面的概念教学 内容并不是孤立的,它们之间密切联系,彼此渗透,共 同融合在概念理解的过程中,需要通过教学内容整合 才能实现在概念理解过程中促进学生物理学科核心 素养的整体发展.参考文献:[1] 张玉峰.为了物理学科核心素养发展的学习诊断[•!]• 中学物理,2020(01 ):丨-7.[2] 郭玉英,姚建欣,张静.整合与发展——科学课程中概 念体系的建构及其学习进阶[J ].课程•教材•教法,2013(02):44 - 49.[3] 张玉峰.基于学习进阶的科学概念教学内容整合[J ].课程•教材•教法,2019,39(01): 99 - 105.[4] 郭华.深度学习与课堂教学改进[J ].基础教育课程, 2019(02) :12-17.[5] 张玉峰.基于学习进阶的物理学习情况分析[J ].物理 通报,2019(04) :108 -111.[6] [美]约翰• D •布兰斯福特等编著,程可拉等译.人 是如何学习的[M ].上海:华东师范大学出版社,2013.[7]韦钰.以大概念的理念进行科学教育[J ].人民教育,2016(01) :41 -45.[8] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准 (2017年版)[M ].北京:人民教育出版社,2018.[9] L *W •安德森编著,皮连生译.学习、教学和评估的分类学[M ] •上海:华东师范大学出版社,2008.(收稿日期:2020 - 04 - 07)• 7 •2020年6月Vol .38 No . 11 中学物理本章知识内容共6节,大致可以划分为三个单元_第一单元包括第1、2节,即“动量”“动量定理”, 这部分内容侧重动量概念的引入,引导学生理解冲 量、动量和动量定理,能用其解释生产生活中的有关 现象;第二单元包括第3、4节,8卩“动量守恒定律”“实 验:验证动量守恒定律”,这部分内容侧重动量守恒定 律的建立过程,并要求学生能用其解释生产生活中的 有关现象;第三单元包括第5、6节,目卩“弹性碰撞和非 弹性碰撞”“反冲运动火箭”,这部分内容是从动量 守恒定律的应用角度展开的.1. 1 物理观念本章动量及其守恒定律都是围绕形成运动与相 互作用观念的线索来设计的•该内容也是学生形成运 动与相互作用观念的基础.教科书帮助学生形成这一 物理观念的作法主要体现在章结构的设计上,从上述 教科书编写的逻辑线索所反映的章结构特点,可以使 学生有效地运用“动量”的概念认识“相互作用”.1.2 科学思维在中学物理教学中,如何引入动量的概念是需要 研究的一个问题.本章在处理这个问题上,关注的不 仅仅是它的定义,而是更关注引导学生在“寻求碰撞 中的不变量”标题下的实验设计,深化动量概念的形 成过程.同时教科书以动量概念的建立过程为例,通 过“科学方法”栏目,给出了“抽象与概括”的科学方 法问题.任何科学概念的形成、规律的建立都不会是简单 拼凑得出的,它需要严格的科学归纳、推理和论证等 过程.1.3科学探究科学探究素养的培养要做到不失时机.本章教科 书虽然没有冠以“探究”字样的探究性实验呈现,但是 科学探究思想的渗透是贯穿整章设计的.从图1框图 展示的设计思路,可以反映教科书是如何引导学生经 历科学探究过程,完成动量守恒定律的学习的.r本章关子科学探究*#培养的设汁思路动量守恒定律的应用(解释和交流)1.4科学态度与责任本章教科书的设计,力求学生能运用动量守恒定 律解释生产生活中的有关现象,加深对科学本质的认识,增强社会责任感.例如,“STSE ”栏目中的“汽车碰 撞试验”“科学漫步”栏目中的“历史上关于运动量度 的争论”以及第5、6节内容的设计,集中反映科学态 度与责任的核心素养培养.课时安排建议 第1节动量1学时第2节动量定理1学时第3节动量守恒定律2学时第4节实验:动量守恒定律2学时第5节弹性碰撞和非弹性碰撞1学时第6节反冲运动火箭1学时具体说明第1节动量本节的设计从观察“问题”栏目的实验现象(两个 相同钢球的碰撞)人手,随后围绕该问题展开讨论,在 此基础上设计了条件与上述实验相对应的演示实验, 即“质量不同小球的碰撞”问题,引导学生进一步寻求 碰撞中的“不变量这样处理的目的,一方面为动量 概念的引入提供实验基础;另一方面,引导学生亲身 经历和体验科学探究过程.应该看到,学生在观察实 验现象的过程中,发现问题并引发猜想,感悟自然界 的和谐与统一.本章教科书针对动量概念形成的历史过程没有 展开说明,而是以旁批“物理学家始终在寻求自然界 万物运动的规律,其中包括在多变的世界里找出某些 不变量”的形式给出.还有,关于守恒的思想方法对学 生来说并不陌生,他们在高中物理必修课程中已经学 习了“机械能守恒定律”“电荷守恒定律”“能量守恒 定律”等,对教科书设计的“寻求碰撞中的不变量”的 要求会有较深人的认识,在此基础上动量概念的引人 也就变得自然、合理.不过应该清楚,教科书中设计的寻求碰撞中的 “不变量”并不是“守恒量”,但是“不变量”的结果会 给我们一个强烈的提示:两个物体在碰撞过程中很可 能存在“守恒量”,这个猜测是具有实验基础的.教学中应该引导学生认识到,规律的建立,不可能简单得 出,只有当从结论推导出的很多新结果都与事实一致 时,它才能成为规律.尽管这样的过程学生不能独立 完成,但是,他们在寻求“不变量”的探究过程中亲身 体验,发现问题、猜想和挖掘证据等方面具有十分重 要的教育价值.4.实驗:SME 动a 守 :恒定律章首语*«§;»***)中学物理 Vol.38 No. 112020年6月另外,需要引导学生注意,动量是矢量,学生对此 必须有清楚的理解,这里再次涉及对矢量运算的认识 问题.2.2 第2节动量定理教科书通过物体在恒力作用下做勻变速直线运 动的情况下,推导出动量定理.这是从特殊推广到一 般的科学方法的运用.动量定理不仅适用于恒力,而 且适用于变力,正因为适用于变力,它们才有广泛的 应用.不过,因其理论推导较难,在中学阶段不宜要求 过高,教科书用积分的思想(在物理必修课程中曾有 所渗透)进行了定性的说明.我们从教科书推导动量定理的过程可以看出,物 体动量的变化率等于它所受的力.这表明动量定理的 物理实质与牛顿第二定律是相同的.应该引导学生尝 试用动量概念表示牛顿第二定律,这有助于学生对动 量概念以及描述运动与相互作用关系问题的深入理解.2.3第3节动量守恒定律本章教科书通过动量定理和牛顿第三定律,并运 用科学演绎方法推导出动量守恒定律.教科书引导学 生在理解动量和动量定理的基础上,引人系统、内力、外力的概念.为使学生深人理解动量守恒定律,理解 运动与相互作用的关系,教科书将动量守恒定律与牛 顿运动定律密切结合,通过实例揭示牛顿运动定律从 “力”的角度反映物体间的相互作用,动量守恒定律从 “动量”的角度描述物体间的相互作用的本质.动量守恒定律不仅适用于碰撞,也适用于任何形 式的相互作用.动量守恒定律的普适性,为学生深层 次认识自然界的和谐与统一提供了很好的例证.同 时,它也为解决力学问题开辟了新的途径.教科书通 过例题,展示了动量守恒定律解决碰撞问题的优势 所在.2.4第4节实验:验证动量守恒定律本节教科书围绕“实验思路”“物理量的测量”“数据分析”的设计,引导学生选取实验方案进行实验 操作.本节给出了两个参考案例,“研究气垫导轨上滑 块碰撞时的动量守恒”和“研究斜槽末端小球碰撞时 的动量守恒”验证动量守恒定律.在本节实验中,应该 引导学生认识到,验证性实验是一种重要的实验形 式,也是科学探究的一种有效方式,教科书在努力展 现验证性实验中科学探究精神的渗透,例如参考案例中要求设计获取多种相关证据的方法等.应该把本节 验证性实验放到整章科学探究素养培养之中去考虑.2.5 第5节烊性碰撞和非惮性碰撞本节设计不是为了让学生提高对碰撞知识的理 解,而是把它作为载体,深入细致地贯彻学科核心素 养中的科学思维和科学探究的要素,在真实、典型的 情境中应用动量守恒定律.教师应关注学生是否能够灵活地运用动量守恒 定律和机械能守恒定律,去解决典型的碰撞问题.实 际上,用本节习题课来处理习题的结论无需记忆,不 应让学生以这些结论为前提去解新的题目.教科书在得到碰撞后两个小球速度的关系式后 讨论,当% =W l2、ml、ml矣%三种特例情形下两个小球碰撞后速度的关系.目的是向师生传递一个信 息:通过公式可以看出,不同物理量之间的依存关系,以及某些物理量的变化趋势,从中可以得出很多定性 的结论.这种能力对于学生学好物理课程是非常重要的.本节课为学生营造出经历科学探究过程的真实 情境.学生通过生活经验已经对于这几类碰撞的结果 有了自己的预期,应用物理知识和数学知识进行分析 后,看结论是否与生活经验一致,这是在探究问题过 程中获取“证据”并对问题给予合理的“解释2.6第6节反冲运动火箭本节的设计从如何解释“问题”栏目中章鱼的游 动入手,随后围绕发射炮弹的炮身后退现象引出反冲 运动•教科书引导学生应用动量守恒定律解释反冲运 动•与此同时,教科书通过生产生活中的实例介绍反 冲运动,并通过演示实验加深对反冲运动的理解,最 后介绍了火箭的飞行原理.其中教科书“思考与讨论”栏目的设计,目的是引 导学生能根据动量守恒定律,完成书上的推导,从理 论上明确:火箭获得的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,即火箭起飞时的 质量与燃料烧尽时的质董之比.喷气速度越大,质量 比越大,火箭的最终速度也越大(忽略重力的影响).最后,教科书以“科学漫步”栏目的形式介绍了“三级 火箭”的内容,要求对火箭知识拓展的同时,进一步介 绍我国在航空、航天事业中的进步,激发学生的爱国 热情.(收稿日期:2020 - 04 - 20)• 9 •。

新教材高中物理第一章动量守恒定律本章整合课件新人教版选择性必修第一册

新教材高中物理第一章动量守恒定律本章整合课件新人教版选择性必修第一册

动量定理公内式容::F合t=外_力__的m__冲v_′_量_-_等_m_于_v_物__体_ __动__量____的变化量
系统的概念:相互作用的物体系
公式:p1+p2=__p_1_′__+__p_2_′____

不受外力
量 守 恒 定
动量守恒定律适用条件合某外个力方为向零上合力为零
内力__远__大__于____外力
联立①②③解得:v=5.2 m/s,方向与甲和箱子初速的方向一致。
答案:5.2 m/s,方向与甲的初速度方向相同
三、解答动力学问题的三种思路 1.三种思路的比较
思路
特点分析
适用情况
力的观点:牛顿 分析物体的受力,确定加速度,
建立加速度和运动量间的关
运动定律结合运
恒力作用下的运动
系,涉及力、加速度、位移、
2.动量定理FΔt=mv2-mv1的应用 (1)它说明的是力对时间的累积效应。应用动量定理解题时,只考虑 物体的初、末状态的动量,而不必考虑中间的运动过程。 (2)应用动量定理求解的问题: ①求解曲线运动的动量变化量 ②求变力的冲量问题及平均力问题 ③求相互作用时间 ④利用动量定理定性分析一些物理现象
解得 v′=M+M mv 答案:M+M mv
四、动量和能量的综合问题 1.利用动量的观点和能量的观点解题时应注意的问题: (1)动量定理和动量守恒定律是矢量表达式,还可写出分量表达式; 而动能定理和能量守恒定律是标量表达式,无分量表达式。 (2)动量和能量的综合问题往往涉及的物体多、过程多、题目综合性 强,解题时要认真分析物体间相互作用的过程,将过程合理分段,明确在每 一个子过程中有哪些物体组成的系统动量守恒,哪些物体组成的系统机械 能守恒,然后针对不同的过程和系统,选择动量守恒定律或机械能守恒定 律或能量守恒定律列方程求解。

2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律1、2动量动量定理教案新人教版选择性必修第一册

2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律1、2动量动量定理教案新人教版选择性必修第一册
本节课的教学重点是动量和动量定理的基本概念及其应用,教学难点是动量的矢量性质和动量定理在复杂情境中的应用。教师在教学过程中应针对这些重点和难点内容进行有针对性的讲解和强调,通过实例分析、问题讨论等方式帮助学生理解和掌握。
四、教学方法与手段
教学方法:
1. 讲授法:教师通过讲解动量和动量定理的基本概念、原理和公式,为学生提供系统的知识框架。在讲授过程中,教师可以通过生动的例子和实际应用场景,激发学生的兴趣和理解。
对于应用动量定理的难点,我计划让学生更多的参与进来,通过小组合作和讨论,共同解决问题。我会提供一些实际问题的案例,让学生分小组进行分析和讨论,找出解决问题的方法。此外,我还会安排一些课后作业,让学生在课后进一步巩固所学知识。
八、课堂
1. 提问评价:通过提问学生关于动量和动量定理的概念、公式和应用等问题,了解学生对知识点的掌握程度。对于回答正确的学生,给予肯定和鼓励;对于回答错误的学生,及时给予指导和纠正,帮助他们理解并掌握相关知识点。
答案:根据动量定理 FΔt=Δp,其中 F=10N,Δt=2s,所以 Δp=10N×2s=20kg·m/s。
3. 动量守恒定律
(3) 题目:一个质量为1kg的物体以5m/s的速度与另一个质量为2kg的物体以3m/s的速度相撞,求两个物体的最终速度。
答案:根据动量守恒定律,系统总动量保持不变,即 m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2。将已知数值代入公式,解得 v'1=1m/s,v'2=4m/s。
2. 观察评价:在课堂教学中,通过观察学生的参与程度、反应和表现,了解他们的学习状态。对于积极参与课堂讨论、提问和回答问题的学生,给予肯定和鼓励;对于沉默寡言、反应迟钝的学生,及时给予关注和指导,激发他们的学习兴趣和主动性。

2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律3动量守恒定律教案新人教版选择性必修第一册

2024-2025学年高中物理第一章动量守恒定律3动量守恒定律教案新人教版选择性必修第一册
2.引导与启发:在讨论过程中,我将作为一个引导者,帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
3.成果分享:每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上,以便全班都能看到。
五、总结回顾(用时5分钟)
今天的学习,我们了解了动量守恒定律的基本概念、重要性和应用。同时,我们也通过实践活动和小组讨论加深了对动量守恒定律的理解。我希望大家能够掌握这些知识点,并在日常生活中灵活运用。最后,如果有任何疑问或不明白的地方,请随时向我提问。
二、核心素养目标
本节课旨在培养学生的物理学科核心素养,主要包括:科学思维、科学探究、科学态度与价值观。具体目标如下:
1. 科学思维:通过对动量守恒定律的学习,培养学生运用科学思维方法分析和解决问题的能力,使其能够运用动量守恒的观点解释生活中的物理现象。
2. 科学探究:在探讨动量守恒条件的过程中,培养学生进行科学探究的能力,学会从实际问题中提取有用信息,运用实验和数学方法验证动量守恒定律。
5. 问题:一个物体以速度v1撞击另一个物体,撞击后第二个物体的速度变为v2。请根据动量守恒定律,计算撞击前第一个物体的速度。
解答:设撞击前第一个物体的速度为v1,第二个物体的速度为v2。根据动量守恒定律,可以列出以下方程:
m1v1 = m1v2 + m2v2
通过解方程,可以得到撞击前第一个物体的速度。
三、实践活动(用时10分钟)
1.分组讨论:学生们将分成若干小组,每组讨论一个与动量守恒定律相关的实际问题。
2.实验操作:为了加深理解,我们将进行一个简单的实验操作。这个操作将演示动量守恒的基本原理。
3.成果展示:每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

物理人教版高中选择性必修一(2019年新编)1-1 动量(教案)

物理人教版高中选择性必修一(2019年新编)1-1 动量(教案)

第一章动量守恒定律§1-1 动量一、学习目标1.通过实验寻求碰撞中的不变量.2.理解动量的概念及其矢量性,会计算一维情况下的动量变化量.二、学习过程【知识点1】寻求碰撞中的不变量1.质量大的C球与静止的质量小的B球碰撞,B球获得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度,两球碰撞前后的速度之和不相等(填“相等”或“不相等”).2.由教材第3页小车碰撞实验中记录的数据知:两小车碰撞前后,动能之和不相等(填“相等”或“不相等”),质量与速度的乘积之和基本不变.例题1、(多选)在做探究碰撞中的不变量实验时,实验条件是( )A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端的切线是水平的C.入射球每一次都要从同一高度由静止滚下D.碰撞的瞬间,入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行【答案】BCD【解析】探究碰撞中的不变量实验,要求入射小球每次到槽口时,具有相同的速度,所以应从槽上同一位置滚下,但斜槽不需要光滑,选项A错误,选项C正确;由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动,且抛物线在同一平面,选项B、D正确.例题2、某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成.(1)下面是实验的主要步骤:①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;②向气垫导轨通入压缩空气;③接通数字计时器;④把滑块2静止放在气垫导轨的中间;⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑥释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2,两滑块通过光电门后依次被制动;⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为:滑块1通过光电门1的挡光时间Δt 1=10.01 ms ,通过光电门2的挡光时间Δt 2=49.99 ms ,滑块2通过光电门2的挡光时间Δt 3=8.35 ms ;⑧测出挡光片的宽度d =5 mm ,测得滑块1(包括撞针)的质量为m 1=300 g ,滑块2(包括弹簧)质量为m 2=200 g. (2)数据处理与实验结论:①实验中气垫导轨的作用是:A.__________ __________________________, B .______________________________________________________________.②碰撞前滑块1的速度v 1为________m/s ;碰撞后滑块1的速度v 2为________m/s ;滑块2的速度v 3为________m/s.(结果保留两位有效数字)③在误差允许的范围内,通过本实验,同学们可以探究出哪些物理量是不变的?通过对实验数据的分析说明理由.(至少回答2个不变量)a .______________________________________________________________; ________________________________________________________________.b .______________________________________________________________; ________________________________________________________________. 【答案】(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 B .保证两个滑块的碰撞是一维的 ②0.50 0.10 0.60 ③见解析【解析】(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差, B .保证两个滑块的碰撞是一维的.②滑块1碰撞前的速度v 1=d Δt 1=5×10-310.01×10-3 m/s≈0.50 m/s;滑块1碰撞后的速度v 2=d Δt 2=5×10-349.99×10-3 m/s ≈0.10 m/s; 滑块2碰撞后的速度v 3=d Δt 3=5×10-38.35×10-3 m/s ≈0.60 m/s.③a.系统碰撞前后质量与速度的乘积之和不变.原因:系统碰撞前的质量与速度的乘积m 1v 1=0.15 kg·m/s,系统碰撞后的质量与速度的乘积之和m 1v 2+m 2v 3=0.15 kg·m/s. b .碰撞前后总动能不变.原因:碰撞前的总动能E k1=12m 1v 21=0.037 5 J 碰撞后的总动能E k2=12m 1v 22+12m 2v 23=0.037 5 J所以碰撞前后总动能相等.【问题探究】某同学将0.5 kg的足球以5 m/s的速度踢到竖直墙上,足球以5 m/s的速度被弹回.(1)足球的初动量和末动量是否相同?(2)足球的动量变化量是多少?【答案】(1)足球初、末动量大小相同,但方向不同,故初、末动量不同.(2)设初速度方向为正方向,Δp=m v2-m v1=0.5×(-5) kg·m/s-0.5×5 kg·m/s=-5 kg·m/s.即大小为5 kg·m/s,方向与垒球初速度方向相反.【知识点2】动量1.动量(1)定义:物体的质量和速度的乘积.(2)公式:p=m v,单位:kg·m/s.(3)动量的矢量性:动量是矢(填“矢”或“标”)量,方向与速度的方向相同,运算遵循平行四边形定则.2.动量的变化量(1)物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差,Δp=p′-p(矢量式).(2)动量始终保持在同一条直线上时的运算:选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算转化为代数运算,此时的正、负号仅表示方向,不表示大小.例题3、一个质量是0.2kg的钢球,以2m/s的速度水平向右运动,碰到一块坚硬的大理石后被弹回,沿着同一直线以2m/s的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?【答案】有变化,-0.8kg·m/s,且动量变化的方向向左【详解】取水平向右的方向为正方向,碰撞前钢球的速度v=2m/s,碰撞前钢球的动量为==⨯⋅=⋅0.22kg m/s0.4kg m/sp mv碰撞后钢球的速度为v′=0.2m/s,碰撞后钢球的动量为0.22kg m/s 0.4kg m/s p mv '='=-⨯⋅=-⋅0.4kg m/s 0.4kg m/s 0.8kg m/s p p p ∆='-=-⋅-⋅=-⋅且动量变化的方向向左例题4、 两个质量不同的物体,如果它们的( ) A .动能相等,则质量大的动量小B .动量大小相等,则质量大的动能小C .动量变化量相同,则受到合力做的功相等D .动能变化量相同,则受到合力的冲量相等 【答案】B 【详解】A .由动能和动量定义有2k 1=2E mv ,P mv =,P =两个质量不同的物体,在动能相等时,质量大的动量大,A 错误;B .动量大小相等,由2k =2P E m 可知,则有质量大的动能小,B 正确;CD .在动量变化量相同时,即合外力的冲量相同()()121234m v v m v v -=-而合外力做功相同即动能变化相同()()22221212341122m v v m v v -=-如果同时成立,化简可得1234v v v v +=+该式不一定成立,因此CD 错误。

新教材高中物理第一章动量守恒定律第1节动量导学案新人教版选择性必修第一册

新教材高中物理第一章动量守恒定律第1节动量导学案新人教版选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律1.动量1.通过实验寻求碰撞中的不变量。

2.理解动量、动量的变化量及其矢量性。

3.会计算物体沿直线运动时的动量变化量。

1.动量(1)定义:物理学中把□01质量和□02速度的乘积mv 定义为物体的动量。

(2)表达式:□03p =mv 。

(3)单位:□04千克米每秒,符号是□05kg·m/s。

(4)矢量性:动量是矢量,动量的方向与□06速度的方向相同,运算遵守□07平行四边形定则。

2.动量的变化量 (1)定义:物体在某段时间内□08末动量与□09初动量的矢量差。

(2)物体沿直线运动时动量变化量的运算:选定坐标轴的方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化成□10代数运算(此时的正、负号仅表示方向,不表示大小)。

(3)表达式:□11Δp =p ′-p 。

(4)矢量性:动量的变化量也是矢量,方向与□12速度变化量的方向相同。

判一判(1)动量越大的物体,其速度越大。

( )(2)一个物体的运动状态发生变化,它的动量一定发生改变。

( )(3)动量是矢量,其方向与物体速度的方向相同。

( )提示:(1)× 由动量定义式p =mv 知,动量大的物体,其速度不一定大。

(2)√ 描述物体运动状态的物理量是速度,动量等于质量和速度的乘积,物体质量不变,速度发生改变,则动量一定发生改变。

(3)√ 动量p =mv ,所以其方向与物体速度的方向相同。

想一想质量相同的两个物体动能相同,它们的动量也一定相同吗?提示:不一定。

动量是矢量,有方向,而动能是标量,无方向。

质量相同的两个物体动能相同,速度大小一定相同,但速度方向不一定相同。

课堂任务动量仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。

m1/kg m2/kg v/(m·s-1)v′/(m·s-1)10.5190.5190.6280.30720.5190.7180.6360.26530.7180.5190.5720.321活动1:如图甲所示,A球与B球碰撞后出现什么情况?可以得出什么结论?提示:可以看到,碰撞后A球停止运动而静止,B球开始运动,最终摆到和A球拉起时同样的高度。

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本章专题整合提升——本章知识网络构建————专题整合提升——专题一动量守恒定律应用中的临界问题概述:解决相互作用物体系统的临界问题时,应处理好下面两个方面的问题:1.寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态.2.挖掘临界条件与动量相关的临界问题,临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系.3.常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统,在物体间发生相互作用的过程中,当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时,弹簧两端的两个物体的速度必然相等.(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中,由于物体间弹力的作用,斜面在水平方向上将做加速运动,物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度,物体到达斜面顶端时,在竖直方向上的分速度等于零.(3)子弹打木块类的临界问题子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同,子弹位移为木块位移与木块厚度之和.1.如图所示,光滑水平面上停放一个木箱和小车,木箱质量为m,小车和人总质量为m0,m0m=41,人以速率v沿水平方向将木箱推出,木箱被挡板以原速反弹回来以后,人接住木箱再以同样大小的速度v第二次推出木箱,木箱又被原速反弹……问人最多能推几次木箱?答案:3次解析:选木箱、人和小车组成的系统为研究对象,取向右为正方向.设第n次推出木箱后人与小车的速度为v n,第n次接住后速度为v n′,则由动量守恒定律可知:第一次推出后有:0=m0v1-m v,则v1=m v m0.第一次接住后有:m0v1+m v=(m0+m)v1′.第二次推出后有:(m0+m)v1′=m0v2-m v,则v2=3m v m0第二次接住后有:m0v2+m v=(m0+m)v2′,……第n-1次接住:m0v n-1+m v=(m0+m)v n-1′,第n 次推出:(m 0+m )v n -1′=m 0v n -m v ,即v n =2n -1m 0m v 当v n ≥v 时,人就接不到木箱了,由此得,n ≥2.5,分析可知应取n =3.所以,人最多能推3次木箱.2.两个质量分别为M 1和M 2的劈A 和B ,高度相同,放在光滑水平面上.A 和B 的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示.一质量为m 的物块位于劈A 的倾斜面上,距水平面的高度为h .物块从静止开始下滑,然后又滑上劈B .求物块在B 上能够达到的最大高度.答案:M 1M 2(M 1+m )(M 2+m )h 解析:设物块到达劈A 的下端时,物块和A 的速度大小分别为v 和v 1,由机械能守恒和水平方向动量守恒得mgh =12m v 2+12M 1v 21① M 1v 1=m v ②设物块在劈B 上到达的最大高度为h ′,此时物块和B 的共同速度大小为v 2,由机械能守恒和水平方向动量守恒得mgh ′+12(M 2+m )v 22=12m v 2③ m v =(M 2+m )v 2④联立①②③④式得h ′=M 1M 2(M 1+m )(M 2+m )h ⑤ 3.如图所示,一弹簧竖直固定在地面上,质量m 1=1 kg 的物体A 放在弹簧上处于静止状态,此时弹簧被压缩了0.15 m ,质量m 2=1 kg 的物体B 从距物体A 正上方h =0.3 m 处自由下落,物体A 、B 碰撞时间极短,碰后物体A 、B 结合在一起向下运动,已知重力加速度g =10 m/s 2,弹簧始终处于弹性限度内.求:(1)碰撞结束瞬间两物体的总动能;(2)物体A 、B 从碰后到动能最大的过程中,弹簧弹力做功W =-2.25 J ,求碰后物体A 、B 的最大动能.答案:(1)1.5 J (2)2.25 J解析:(1)A 、B 的质量相等,设为m ,物体B 自由下落时,由机械能守恒定律得mgh =12m v 20 解得v 0=2gh = 6 m/s碰撞过程A 、B 组成的系统动量守恒,以向下为正方向,由动量守恒定律得m v 0=(m +m )v解得v =62m/s 碰后A 、B 的总动能E k =12(m +m )v 2 解得E k =1.5 J. (2)A 处于静止状态时,由胡克定律得mg =kx 1解得k =mg x 1=2003N/m 碰后A 、B 一起向下运动,弹簧的弹力不断增大,当弹力与A 、B 的总重力大小相等时,A 、B 动能最大,设此时弹簧的压缩量为x 2,则有2mg =kx 2解得x 2=0.3 mA 、B 从碰后到动能最大的过程中下降的高度h′=x2-x1=0.15 m由机械能守恒定律得2mgh′+W=E km-E k解得碰后A、B的最大动能E km=2.25 J.专题二碰撞问题的综合应用概述:当遇到两物体发生碰撞的问题,不管碰撞环境如何,要首先想到利用动量守恒定律.1.三种碰撞类型的特点(1)弹性碰撞:碰撞过程中不仅动量守恒,而且机械能守恒,碰撞前后系统动能相等.同时,在碰撞问题中常做动量和动能的换算.(2)非弹性碰撞:碰撞过程中动量守恒,碰撞结束后系统动能小于碰撞前系统动能.减少的动能转化为其他形式的能量.(3)完全非弹性碰撞:碰撞过程中动量守恒,碰撞结束后两物体结合为一整体以相同的速度运动,系统动能损失最大.2.处理碰撞问题的思路(1)对一个给定的碰撞,首先要看动量是否守恒,其次再看总动能是否变化.(2)一个符合实际的碰撞,除动量守恒外还要满足能量守恒,注意碰撞完成后不可能发生二次碰撞的速度关系判定.(3)要灵活运用E k=p22m或p=2mE k;E k=12p v或p=2E kv几个关系转换动能、动量.4.如图所示,倾角为θ的斜面上静止放置三个质量均为m的木箱,相邻两木箱的距离均为l.工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑,逐一与其他木箱碰撞.每次碰撞后木箱都粘在一起运动.整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速上滑.已知木箱与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.设碰撞时间极短,求:(1)工人的推力;(2)三个木箱匀速运动的速度;(3)在第一次碰撞中损失的机械能.答案:(1)3mg (sin θ+μcos θ) (2)232gl (sin θ+μcos θ) (3)mgl (sin θ+μcos θ) 解析:(1)设工人的推力为F ,则有F =3mg (sin θ+μcos θ). ①(2)设第一次碰撞前瞬间木箱的速度为v 1,由功能关系得Fl =mgl sin θ+μmgl cos θ+12m v 21. ② 设碰撞后两木箱的速度为v 2,由动量守恒得m v 1=2m v 2. ③设再次碰撞前瞬间速度为v 3,由功能关系得Fl =2mgl sin θ+2μmgl cos θ+12×2m (v 23-v 22). ④ 设碰撞后三个木箱一起运动的速度为v 4,由动量守恒得2m v 3=3m v 4. ⑤联立以上各式得v 4=232gl (sin θ+μcos θ). ⑥ (3)设在第一次碰撞中损失的机械能为ΔE ,有 ΔE =12m v 21-12×2m v 22. ⑦ 联立①②③⑦式得ΔE =mgl (sin θ+μcos θ).5.如图,物块A 通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止;从发射器(图中未画出)射出的物块B 沿水平方向与A 相撞,碰撞后两者粘连在一起运动,碰撞前B 的速度的大小v 及碰撞后A 和B 一起上升的高度h 均可由传感器(图中未画出)测得.某同学以h 为纵坐标,v 2为横坐标,利用实验数据作直线拟合,求得该直线的斜率为k=1.92×10-3 s2/m.已知物块A和B的质量分别为m A=0.400 kg和m B =0.100 kg.重力加速度大小g=9.8 m/s2.(1)若碰撞时间极短且忽略空气阻力,求h-v2直线斜率的理论值k0;(2)求k值的相对误差δ(δ=|k-k0|k0×100%),结果保留1位有效数字.答案:(1)2.04×10-3 s2/m(2)6%解析:(1)设物块A和B碰撞后共同运动的速度为v′,由动量守恒定律有m B v=(m A+m B)v′①在碰撞后A和B共同上升的过程中,由机械能守恒定律有12(m A+m B)v′2=(m A+m B)gh②联立①②式得h=m2B v22g(m A+m B)2③由题意得k0=m2B2g(m A+m B)2④代入题给数据得k0≈2.04×10-3 s2/m.⑤(2)按照定义δ=|k-k0|k0×100%⑥由⑤⑥式和题给条件得δ≈6%.⑦6.如图所示,竖直平面内带有14光滑圆弧轨道的滑块BC静止放在水平地面上,轨道半径为R,滑块BC与地面相切于地面上的P点.滑块A (视为质点)从距B 端高度为R 处自由静止释放,恰好从B 端沿圆弧切线方向进入轨道,离开C 端后沿地面运动.已知滑块BC 的质量为滑块A 的质量的两倍,P 点左侧地面光滑,滑块A 与P 点右侧地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g ,求:(1)滑块A 到达B 端时的速度大小v ;(2)滑块BC 的最大速度v m ;(3)滑块A 停下时,滑块A 到滑块BC 的C 端的距离L .答案:(1)2gR (2)2gR 3 (3)⎝ ⎛⎭⎪⎫12+83μR 解析:(1)根据自由落体运动的规律有v 2=2gR解得v =2gR .(2)滑块A 与滑块BC 相互作用的过程,水平方向动量守恒,且滑块A 滑到滑块BC 的C 端时滑块BC 的速度最大.设滑块A 的质量为m ,滑块A 滑到滑块BC 的C 端时速度大小为v 1,根据动量守恒定律有m v 1-2m v m =0.根据机械能守恒定律有mg ×2R =12m v 21+12×2m v 2m 联立解得v 1=8gR 3,v m =2gR 3. (3)设滑块A 沿圆弧轨道下滑的过程中的水平位移大小为x ,则该过程中滑块BC 的位移大小为R -x ,该过程所用时间为t ,则由系统水平方向动量守恒有m ·x t -2m ·R -x t =0.解得x =23R ,滑块A 离开C 端后,滑块BC 一直以速度v m 匀速运动,滑块A先匀速运动一段距离R -x 到达P 点,该过程所用时间为t 1=R -x v 1设滑块A 通过P 点后匀减速运动t 2时间停下,则有v 1=at 2,其中a =μg经分析可知L =v m (t 1+t 2)+(R -x )+12at 22 解得L =⎝ ⎛⎭⎪⎫12+83μR . 专题三 力学规律的选用概述:1.解决动力学问题的三种方法(1)力的观点:应用受力分析、运动学公式和牛顿运动定律来求解.(2)能量观点:应用动能定理和能量守恒定律求解.(3)动量观点:应用动量定理和动量守恒定律求解.2.三种方法的选择(1)若研究的对象为一系统,且它们之间有相互作用力,一般用两个守恒定律(动量守恒定律、能量守恒定律)去解决问题.但须注意是否满足守恒的条件.(2)在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律,即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量,即转变为系统内能的量.(3)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时,必须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化.这种问题由于作用时间短,故动量守恒定律一般能派上大用场.(4)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式,可应用牛顿第二定律.(5)研究某一物体受力的持续作用发生运动状态改变时,一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移问题)去解决问题.7.如图所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2,求:(1)物块在车面上滑行的时间t;(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少.答案:(1)0.24 s(2)5 m/s解析:(1)设物块与小车的共同速度为v,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有m2v0=(m1+m2)v①设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对物块应用动量定理有-Ft =m2v-m2v0②其中F=μm2g③解得t=m1v0μ(m1+m2)g.代入数据得t=0.24 s.④(2)要使物块恰好不从小车右端滑出,须物块到车面右端时与小车有共同的速度v′,则m2v0′=(m1+m2)v′⑤由功能关系有12m2v0′2=12(m1+m2)v′2+μm2gL⑥代入数据解得v0′=5 m/s.故要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车的速度v0′不能超过5 m/s.8.如图所示,有一固定在水平面上的平直轨道,该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成.各段轨道的编号已在图中标出.仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中,一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端,绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端.某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F,使其从静止开始沿轨道向右运动,在小滑块A运动到与小滑块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受的水平恒力.滑块A、B碰撞时间极短,碰后粘在一起沿轨道向右运动.已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L=0.10 m,匀强电场的电场强度的大小E=1.0×104 N/C;滑块A、B的质量均为m =0.010 kg,滑块A、B与轨道间的动摩擦因数处处相等,均为μ=0.40,绝缘滑块B所带电荷量q=+1.0×10-5 C,小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v=6.0 m/s.A、B均可视为质点,且不计A、B间的静电力作用.在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变,取重力加速度g=10 m/s2.(1)求F的大小;(2)求碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量;(3)若A和B最终停在轨道上编号为k的一段,求k的数值.答案:(1)1.84 N(2)大小为0.030 N·s,方向水平向左(3)17解析:(1)以滑块A为研究对象,在第1段轨道上,滑块A受到的摩擦力大小为f=μmg对于滑块A在第1段轨道上从最左端到最右端的过程,根据动能定理有(F-f)L=12m v2解得:F=1.84 N.(2)设滑块A、B碰撞后瞬间A和B的共同速度为v AB,根据动量守恒定律有m v=2m v AB设滑块B对滑块A的冲量为I,规定水平向右为正方向.以滑块A为研究对象,根据动量定理有:I=m v AB-m v,解得:I=-0.030 N·s负号表示滑块B对滑块A的冲量方向水平向左.(3)设滑块A和B每经过一段长为L的黑色轨道损失的动能为ΔE1,则ΔE1=μ(2mg-Eq)L设滑块A和B每经过一段长为L的白色轨道,损失的动能为ΔE2,则ΔE2=2μmgL设滑块A和B碰撞后瞬间的总动能为E k AB,令N=E k ABΔE1+ΔE2解得:N=7.5即滑块通过标号为15的白色轨道后,仍有动能E k=0.5(ΔE1+ΔE2)=6×10-3 J因E k>ΔE1,故滑块可通过第16号轨道而进入第17号轨道,进入第17号轨道时的动能E k′=E k-ΔE1=2×10-3J<ΔE2,故不能通过第17号轨道,即最终停在第17号轨道上.9.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动.某种弹跳杆的结构如图甲所示,一根弹簧套在T形跳杆上,弹簧的下端固定在跳杆的底部,上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部.一质量为M的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上,当他和跳杆处于竖直静止状态时,弹簧的压缩量为x0.从此刻起小孩做了一系列预备动作,使弹簧达到最大压缩量3x0,如图乙(a)所示;此后他开始进入正式的运动阶段.在正式运动阶段,小孩先保持稳定姿态竖直上升,在弹簧恢复原长时,小孩抓住跳杆,使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度,如图乙(b)所示;紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度,如图乙(c)所示;然后自由下落.跳杆下端触地(不反弹)的同时小孩采取动作,使弹簧的压缩量再次达到3x0;此后又保持稳定姿态竖直上升,……,重复上述过程.小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内.已知跳杆的质量为m,重力加速度为g.空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计.(1)求弹跳杆中弹簧的劲度系数k ,并在图丙中画出该弹簧弹力F 的大小随弹簧压缩量x 变化的示意图;(2)借助弹簧弹力的大小F 随弹簧压缩量x 变化的F -x 图像可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求在图乙所示的过程中,小孩在上升阶段的最大速率;(3)求在图乙所示的过程中,弹跳杆下端离地的最大高度.答案:(1)Mg x 0,示意图见解析 (2)2gx 0 (3)3M 2x 02(M +m )2解析:(1)小孩处于静止状态时,根据平衡条件有Mg =kx 0 解得:k =Mg x 0F -x 图如图所示.(说明:画出过原点的直线即可)(2)利用F -x 图像可知,图线与横轴所包围面积的大小等于弹簧弹力做功的大小.弹簧压缩量为x 时,弹性势能为E p =12kx 2 图(a)状态弹簧的弹性势能为E p1=12k (3x 0)2从图(a)至图(b)的过程,小孩先做加速运动后做减速运动,当弹簧弹力与重力等大时小孩向上运动的速度最大,设其最大速度为v max .此时弹簧压缩量为x 0,弹簧的弹性势能为E p2=12kx 20 从图(a)至小孩向上运动速度达到最大的过程中,小孩和弹簧组成的系统机械能守恒,因此有:12k (3x 0)2=Mg (3x 0-x 0)+12M v 2max +12kx 20 解得:v max =2gx 0.(3)图(a)状态至弹簧长度为原长的过程中,小孩和弹簧组成的系统机械能守恒.设小孩在弹簧长度为原长时的速度为v 0,则有:12k (3x 0)2=Mg (3x 0)+12M v 20 小孩迅速抓住跳杆的瞬间,内力远大于外力,小孩和弹跳杆组成的系统动量守恒.设小孩和弹跳杆共同速度为v 1,规定竖直向上方向为正,有M v 0=(M +m )v 1小孩和弹跳杆一起竖直上升至最高点,小孩和弹跳杆组成的系统机械能守恒,因此有:12(M +m )v 21=(M +m )gh max 解得:h max =3M 2x 02(M +m )2. 专题四 多物体连续碰撞问题概述:实际物体发生碰撞时,常常出现众多物体发生一系列碰撞的情况,这些碰撞可能是弹性碰撞,也可能是非弹性碰撞;碰撞后物体质量可能不变,也可能发生变化……尽管这类碰撞看起来非常复杂,但在一定条件下大多数或全部的碰撞情况都是相同或相似的,应用的物理规律也是相似的.解此类问题既要明确大量碰撞所遵循的普遍规律,也要注意每一次碰撞的特点,分别列方程进行计算或归纳.10.如图所示,粗糙的水平面上静止放置着三个质量均为m 的小木箱,相邻两个小木箱的距离均为l .工人用沿水平方向的力推最左边的小木箱使之向右滑动,逐一与其他小木箱碰撞.每次碰撞后小木箱都粘在一起运动.整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速运动.已知小木箱与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g .设碰撞时间极短,小木箱可视为质点.求第一次碰撞和第二次碰撞中木箱损失的机械能之比.答案:3 2解析:最后三个木箱匀速运动,则有F =3μmg水平力推最左边的木箱时,根据动能定理有(F -μmg )l =12m v 21 木箱发生第一次碰撞,根据动量守恒定律有m v 1=2m v 2碰撞中损失的机械能为ΔE 1=12m v 21-12·2m ·v 22 第一次碰后,水平力推着两个木箱向右运动,根据动能定理有(F-2μmg )l =12·2m ·v 23-12·2m ·v 22 木箱发生第二次碰撞,根据动量守恒定律有2m v 3=3m v 4碰撞中损失的机械能为ΔE 2=12·2m ·v 23-12·3m ·v 24 联立解得木箱两次碰撞过程中损失的机械能之比为ΔE 1ΔE 2=32. 11.雨滴在穿过云层的过程中,不断与飘浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体,其质量逐渐增大.现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞.已知雨滴的初始质量为m 0,初速度为v 0,下降距离l 后与静止的小水珠碰撞且合并,质量变为m 1.此后每经过同样的距离l 后,雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并,质量依次变为m 2、m 3、…、m n 、…(设各质量为已知量).不计空气阻力. (1)若不计重力,求第n 次碰撞后雨滴的速度v n ′;(2)若考虑重力的影响,①求第1次碰撞前、后雨滴的速度v 1和v 1′;②求第n 次碰撞后雨滴的动能12m n v n ′2. 答案:(1)m 0m nv 0 (2)①v 20+2gl m 0m 1v 20+2gl ②12m n(m 20v 20+2gl n -1i =0m 2i ) 解析:(1)若不计重力,雨滴下落全过程中的动量守恒,且由m 0v 0=m n v n ′得v n ′=m 0m nv 0.(2)若考虑重力的影响,雨滴下降过程中做加速度为g 的匀加速运动,碰撞瞬间动量守恒.①第1次碰撞前v 21=v 20+2gl ,v 1=v 20+2gl ,第1次碰撞后m 0v 1=m 1v 1′,v ′1=m 0m 1v 1=m 0m 1v 20+2gl . ① ②第2次碰撞前v 22=v 1′2+2gl ,利用①式化简得v 22=⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 12v 20+⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20+m 21m 212gl , ② 第2次碰撞后,利用②式得v 2′2=⎝ ⎛⎭⎪⎫m 1m 22v 22=⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 22v 20+⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20+m 21m 222gl , 同理,第3次碰撞后v 3′2=⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 32v 20+⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20+m 21+m 22m 232gl , ……第n 次碰撞后v n ′2=⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m n 2v 20+⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫n -1i =0m 2i m 2n 2gl ,动能12m n v n ′2=12m n(m 20v 20+2gl n -1i =0m 2i ). 12.如图所示,有一块足够长的木板放在光滑水平面上,在木板上自左向右放有序号是1、2、3、…、n 的木块,所有木块的质量均为m ,与木板间的动摩擦因数均为μ,木板的质量与所有木块的总质量相等.在t =0时刻木板静止,第1、2、3、…、n 号木块的初速度分别为v 0、2v 0、3v 0、…、n v 0,方向都水平向右.最终所有木块与木板以共同速度匀速运动.(1)求所有木块与木板一起匀速运动的速度v n ;(2)题干条件不变,若取n =4,则第3号木块在整个运动过程中的最小速度v 3min 为多少?答案:(1)14(n +1)v 0 (2)98v 0 解析:(1)取水平向右为正方向,对系统由动量守恒定律得m (v 0+2v 0+3v 0+…+n v 0)=2nm v n ,由上式解得v n =14(n +1)v 0. (2)第3号木块刚与木板相对静止时,它在整个运动过程中的速度最小,设此时第4号木块的速度为v .对系统,由动量守恒定律得m (v 0+2v 0+3v 0+4v 0)=7m v 3min +m v .对第3号木块,由动量定理得-μmgt ′=m v 3min -m ·3v 0,对第4号木块,由动量定理得-μmgt ′=m v -m ·4v 0,由以上三式解得v 3min =98v 0.。

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