一、教學目標
1、進一步認識動量守恒定律,并運用動量守恒定律來解釋現(xiàn)象、解決問題。
2. 正確分析物理過程并確定動量守恒系統(tǒng)。
3.理解萬有引力定律的含義,能夠推導出萬有引力定律。
二、重點和難點
重點:通過對物理過程的分析,找到符合物理過程動量守恒的系統(tǒng)。
難點:正確選擇一個動量守恒的系統(tǒng)。
3. 教學與學習
教學流程:
動量守恒定律反映了系統(tǒng)中物體之間相互作用所遵循的物理定律,與牛頓運動定律一致。 但當它具體處理問題時,在某些方面卻顯得比用牛頓運動定律解決問題更簡單、更清晰。 特點,特別是當系統(tǒng)中的力未知或相互作用力為變力時,利用牛頓第二定律的計算非常復雜甚至無法處理,而動量守恒定律只涉及系統(tǒng)前后的狀態(tài)發(fā)生交互,而不必擔心具體的交互。 動作細節(jié),從而避免了直接應用牛頓運動定律解決問題時遇到的困難,使問題簡單化。
(一)進一步認識動量守恒定律
1.動量守恒定律有適用條件,應用范圍廣泛
當系統(tǒng)不受外力作用或外力之和為零或外力遠小于內(nèi)力時,動量守恒定律成立。 它既適用于宏觀系統(tǒng),也適用于微觀系統(tǒng),也適用于變質量系統(tǒng); 它不僅可以解決低速運動問題,而且可以解決高速運動問題,但也需要注意的是,它只在慣性參考系中成立。
2.動量守恒定律可以有不同的表達方式
(1)從保護角度來看:
. 系統(tǒng)的總動量在動作前后保持不變。
(2)從變化的角度來看,
,系統(tǒng)在作用前后的總動量變化為零。
(3)從傳輸角度來看:
,系統(tǒng)中物體A動量的增加一定等于物體B動量的減少,即系統(tǒng)中物體A和B的動量變化大小相等,方向相反。
3.動量守恒定律具有物理量的矢量性、狀態(tài)的同時性和參考系的同一性。
(1) 由于動量是矢量,所以動量守恒定律的表達式是矢量表達式。 當物體在動作前后作直線運動時,指定正方向后,矢量表達式就簡化為代數(shù)運算。
(2)由于動量是狀態(tài)量,動量守恒定律表達式中的動量就是某種狀態(tài)的動量動量守恒定律計算題,它們都對應同一個矩。 這稱為狀態(tài)的同時性。
(3) 由于動量是一個相對量動量守恒定律計算題,動量守恒定律表達式中的每個動量都必須相對于同一個慣性參考系。 這稱為參考系的恒等性。
(2)對于動量守恒的過程,可以用位移來表示動量守恒。
假設系統(tǒng)的總動量為零。 如果系統(tǒng)中兩個物體在相互作用過程中的任意時刻總動量守恒,那么用平均速度來表達動量守恒的表達式也應該成立,即
,因為交互時間相等
,所以
。
1. 利用位移求動量守恒的表達式仍然是向量表達式,必須選擇正方向來求解。
2.兩個物體交互過程中的位移
它是相對于同一慣性參考系而言的,一般以地面為參考系。
(3)應用動量守恒定律解決問題的一般步驟
1、選擇研究對象,確定物理過程,即選擇物理過程中滿足動量守恒的系統(tǒng)。
2.選擇正方向(或建立坐標系)和參考系(通常以地面作為參考系)
3.動量守恒定律方程
4.統(tǒng)一單位,代入數(shù)據(jù),求解得到結果。
【注】如果速度是相對于某物的速度,則指某物相對于動作的運動速度。