西北师大附中高一物理奥赛教案碰撞.doc

课题 第四节　动量守恒定律的应用——碰撞 教 学 目 标 知识目标： 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、爆炸等物体相互作用的问题。 能力目标： 1．掌握应用动量守恒定律解题的方法和步骤。 2．能综合运用动量定理和动量守恒定律求解有关问题。 德育目标： 1．通过用动量守恒定律求解有关问题，培养学生理论联系实际的能力。2．渗透物理学研究和解决问题方法的教育。 课型 新授课 课时 1课时 重点 动量守恒定律的正确应用；熟练掌握应用动量守恒定律解决有关力学问题的正确步骤。 难点 应用动量守恒定律时守恒条件的判断，包括动量守恒定律的“五性”：①条件性；②整体性；③矢量性；④同系性；⑤瞬时性。 教学 方法 1．学生通过阅读、对比、讨论，总结出动量守恒定律的解题步骤。 2．学生通过实例分析，结合碰撞．爆炸等问题的特点，明确动量守恒定律的整体性、矢量性、瞬时性和相对性。 教具 教 学 过 程 摘要 在本节的教学中，应该使学生知道：分析物理现象不但要明确研究对象，而且要明确研究的是哪一段过程，知道碰撞过程的初状态就是刚开始发生相互作用时的状态，末状态是相互作用刚结束时的状态。对象和过程分析清楚了，才能正确运用定律解决具体问题。 动量守恒定律是宏观世界和微观世界都遵守的共同规律，应用非常广泛，而动量守恒定律的适用条件是相互作用的物质系统不受外力，实际上真正不受外力的情况几乎是不存在的，在本节中应使学生了解当外力远小于内力时，外力可以忽略不计，因而可以用动量守恒定律解题。 引入课题： 上一节我们学习了动量守恒定律，那么同学们回忆下边两个问题： 1．动量守恒的条件是什么？ 2．动量守恒定律的研究对象是什么？ 学生答：动量守恒的条件是系统所受的外力之和等于0；动量守恒定律的研究对象是有相互作用的物体构成的系统。 教师：在实际生活中，物体之间的相互作用种类很多，比如碰撞、爆炸等问题，本节课我们就应用动量守恒定律来解决这些问题。 板书课题：动量守恒定律的应用 新课教学 一、碰撞 演示实验：弹性碰撞实验 大家想一想： 为什么碰撞后一个球会停下来而把它的动量完全传递给另一个球？ 为什么第一个球不向后弹回或者两个球都以较小的速度向前运动呢？ 例如A球的速度是，碰撞后它的以的速度弹回，B球以的速度向前运动，或碰撞后A球以的速度、B球以的速度都向前运动，这两种情况都不违反动量守恒定律。在不违反动量守恒定律的许多可能的情况中，为什么实际发生的只是我们看到的这一种情况呢？ 上述的实验和问题是物理学史上一件著名的事情。1666年，在成立还不久的英国皇家学会的例会上表演了这个实验并引起很大的兴趣，随后出现了许多对这一现象不同甚至是混乱的解释。到1668年，才有三位学者作出了正确的说明，其中对这一问题做出完整分析的是荷兰物理学家惠更斯。惠更斯认为，在这种碰撞中，除了动量守恒外，还有另一物理量守恒，他指出这个物理量就是当时所说的“活力”。后来人们把活力改叫动能，并且把它的定义式由改为。我们把这种碰撞称为弹性碰撞。 1.弹性碰撞 （1）什么是弹性碰撞：在碰撞过程中，动量和动能都守恒（系统内无机械能的损失）的碰撞，叫做弹性碰撞。 若在水平面上运动的物体在作用前后无动能损失，即发生弹性碰撞，符合动量守恒和机械能守恒（或动能守恒）。 （2）弹性碰撞的规律 设A、B两物体在同一水平面上发生弹性正撞（碰撞前后物体的动量都在同一条直线上，不再同一条直线上的碰撞称为斜碰），碰前质量为的物体A速度为，质量为的物体B静止，试确定A、B两球碰撞后的速度。 分析：系统满足动量守恒，且系统没有能量损失，即系统动能守恒 由动量守恒： （1） 由动能守恒： （2） 联立（1）（2）两式可得碰后两球的速度 若=，则，即质量相同的两物体发生弹性碰撞前后，两物体速度互换。 拓展：设A、B两物体在同一水平面上发生弹性正撞（碰撞前后物体的动量都在同一条直线上，不再同一条直线上的碰撞称为斜碰），碰前质量为的物体A速度为，质量为的物体B的速度，试确定A、B两球碰撞后的速度。 2.非弹性碰撞：在碰撞过程中，系统满足动量守恒而机械能有损失。 3.完全非弹性碰撞：碰撞后两物体粘合在一起(有共同速度)，系统只满足动量守恒，机械能损失最大。 例题1：如图7－3－13所示，水平面上放一质量为0.5kg的长条形金属盒，金属盒子宽l=1m它与水平面间的动摩擦因数是0.25，在盒的A端有一个与盒质量相等的小球，球与盒无摩擦，现在金属盒的A端迅速打击一下，给盒子以的向右的冲量，设球与金属盒子间的碰撞没有能量