2012高考总复习物理教学案第28讲

2012高考总复习物理教学案第28讲内容摘要：

1、、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 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 2、(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。 承上题，但水平地面不光滑，与两振子的动摩擦因数 相同，讨论m1m 2和 m1m 2两种情况下振动系统的动量是否守恒。 分析：m 1和 m 1g 和 m 2g。 由于振动时两振子的运动方向总是相反的，所以 书画图：对 外 f 1+注意是矢量合。 实际运算时为板书：F 外 m 1 m1m 2，则F 外 0，则动量守恒；若 m1m 2，则F 外 0，则动量不守恒。 向学生提出问题：(1)m1m 2时动量守恒，那么动量是多少。 (2)m1m 2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)m1m 2时动量守 3、恒，系统的总动量为零。 开始时(释放振子时)p0，此后振动时，当 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m 2)m1m 2时F 外 (m 1g。 其方向取决于 如 m1m 2，一开始 m 2向左)运动，结果系统所受合外力F 外 方向向左(f 2向右，而且 f1f 2)。 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：m 2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(p0 4、)，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(m 1+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，若学生不提出，教 5、师应向学生提出此问题。 )一般说当 v10m/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 pp。 解题过程：设手雷原飞行方向为正方向，则 0m/s，m 1的速度 0m/s，m 2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0m/s，v 150m/s；m 1m 2统动量守恒：(m1+m2)v0m 1v1+，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 8出的子弹质量为 20 克，若子弹的出口速度是 1 6、 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述两例都属于“反冲”和“爆炸”一类的问题，其特点是 F 内 系统近似动量守恒。 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。 ：碰撞时两球交换 7、动量(m Am B)，系统的总动量保持不变。 例 5讨论质量为 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 动量守恒和能量守恒可列出下述方程：m 解方程和可以得到引导学生讨论：(1)由 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 mAm B时，v A0，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 mAm B时，v Bv 0，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 时，v A，即原速反弹；而 ，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 8、于这种情形。 (4)由于 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，即致发生上述错误。 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 9、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)。 反冲运动 火箭一、教学目标1、知道什么是反冲运动，能举出几个反冲运动的实例；2、知道火箭的飞行原理和主要用途。 二、教学重点1、知道什么是反冲。 2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。 三、教学难点如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。 四、教学方法1、通过观察演示实验，总结归纳得到什么是反冲运动。 2、结合实例运用动量守恒定律解释反冲运动。 五、教学用具反冲小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶等六、教学步骤导入新课演示拿一个气球，给它充足气，然后松手，观察 10、现象。 学生描述现象释放气球后，气球内的气体向后喷出，气球向相反的方向飞出。 教师在日常生活中，类似于气球这样的运动很多，本节课我们就来研究这种。 新课教学（一）反冲运动 火箭1、教师分析气球所做的运动给气球内吹足气，捏紧出气孔，此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。 松开出气孔时，气球中的气体向后喷出，气体具有能量，此时气体和气球之间产生相互作用，气球就向前冲出。 2、学生举例：你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运。 学生：节日燃放的礼花。 喷气式飞机。 反击式水轮机。 火箭等做的运动。 3、同学们慨括一下上述运动的特点，教师结合学生的叙述总结得到：某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体，气体或彈弹 11、射出一个小物体，从而使物体本身获得一反向速度的现象，叫反冲运动4、分析气球。 火箭等所做的反冲运动，得到：在反冲现象中，系统所做的合外力一般不为零；但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。 （二）学生课堂用自己的装置演示反冲运动。 1、学生做准备：拿出自己的在课下所做的反冲运动演示装置。 2、学生代表介绍实验装置，并演示。 学生甲：装置：在玻璃板上放一辆小车，小车上用透明胶带粘中一块浸有酒精的棉花。 实验做法：点燃浸有酒精的棉花，管中的酒精蒸气将橡皮塞冲出，同时看到小车沿相反方向运动。 学生乙：装置：到二个空摩丝瓶，在它们的底部用大号缝衣针各钻一个小洞，这样做成二个简易的 12、火箭筒，在右图中的铁支架的立柱端装上顶轴，在放置臂的两侧各装一只箭筒，再把旋转系统放在顶轴上，往火箭筒内各注入约 4酒精，并在火箭筒下方的棉球上注入少量酒精。 点燃酒精棉球，片刻火箭筒内的酒精蒸气从尾孔中喷出，并被点燃，这时可以看到火箭旋转起来。 学生丙：用可乐瓶做一个水火箭，方法是用一段吸管和透明胶带在瓶上固定一个导向管，瓶口塞 一橡皮塞，在橡皮塞上钻一孔，在塞上固定一只自行车车胎上的进气阀门，并在气门芯内装上小橡皮管，在瓶中先注入约 1/3 体积的水，用橡皮塞把瓶口塞严，将尼龙线穿过可乐瓶上的导向管，使线的一端拴在门的上框上，另一端拴在板凳腿上，要使线拉直，将瓶的进气阀与打气筒相接，向筒内打气到一定程度时，瓶塞脱开，水从瓶口喷出，瓶向反方向飞去。 过渡引言：同学们通过自己设计的实验装置得到并演示了什么是反冲运动，那么反冲运动在实际生活中有什么应用呢。 下边我们来探讨这个问题。 （三）反冲运动的应用和防止1、学生阅读课文有关内容。 七、巩固训练水平方向射击的大炮，炮身重 450弹射击速度是 450m/s，射击后炮身后退的距离是 45炮受地面的平均阻力是多大。 八、小结1、当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向冲量而。