高三物理动量和能量考点分析
冲量是力对时间的积累,其作用效果是改变物体的动量;功是力对位移的积累,其作用效果是改变物体的能量;冲量和动量的变化、功和能量的变化都是原因和结果的关系,对此,要像熟悉力和运动的关系一样熟悉。在此基础上,还很容易理解守恒定律的条件,要守恒,就应不存在引起改变的原因。能量还是贯穿整个物理学的一条主线,从能量角度分析思考问题是研究物理问题的一个重要而普遍的思路。
应用动量定理和动能定理时,研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统,而应用动量守恒定律和机械能守恒定律时,研究对象必定是系统;此外,这些规律都是运用于物理过程,而不是对于某一状态(或时刻)。因此,在用它们解题时,首先应选好研究对象和研究过程。对象和过程的选取直接关系到问题能否解决以及解决起来是否简便。选取时应注意以下几点:
1.选取研究对象和研究过程,要建立在分析物理过程的基础上。临界状态往往应作为研究过程的开始或结束状态。
2.要能视情况对研究过程进行恰当的理想化处理。
3.可以把一些看似分散的、相互独立的物体圈在一起作为一个系统来研究,有时这样做,可使问题大大简化。
高三物理《动量和能量验证动量守恒定律》教材分析
考点24动量和能量验证动量守恒定律
考点名片
考点细研究:(1)动量和能量;(2)验证动量守恒定律等。其中考查到的如:20xx年全国卷第35题(2)、20xx年天津高考第9题(1)、20xx年广东高考第36题、20xx全国卷第35题(2)、20xx年大纲卷第21题、20xx年大纲卷第24题、20xx年天津高考第10题、20xx年北京高考第22题、20xx年山东高考第39题、20xx年全国卷、第35题、20xx年广东高考第35题等。
备考正能量:预计今后高考仍以碰撞为模型对动量守恒定律进行考查,与弹簧问题结合考查将是以后命题的新趋势,题型仍为选择题和计算题,难度会加大。
一、基础与经典
1.如图所示,两木块A、B用轻质弹簧连在一起,置于光滑的水平面上。一颗子弹水平射入木块A,并留在其中。在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中,对子弹、两木块和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是()
A.动量守恒、机械能守恒
B.动量守恒、机械能不守恒
C.动量不守恒、机械能守恒
D.动量、机械能都不守恒
答案B
解析子弹击中木块A及弹簧被压缩的整个过程,系统在水平方向不受外力作用,系统动量守恒,但是子弹击中木块A过程,有摩擦力做功,部分机械能转化为内能,所以机械能不守恒,B正确。
2.在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B,质量都为m。现B球静止,A球向B球运动,发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为Ep,则碰前A球的速度等于()
A.B.C.2D.2
答案C
解析设碰前A球的速度为v0,两个弹性小球发生正碰,当二者速度相同时,弹性势能最大,由动量守恒定律得mv0=2mv,Ep=mv-×2mv2,解得v0=2,C正确。
3.如图所示,在足够长的光滑水平面上有一静止的质量为M的斜面,斜面表面光滑、高度为h、倾角为θ。一质量为m(mmQ
D.mPvB,根据pA=mAvA=5kg·m/s,pB=mBvB=7kg·m/s,则有关系式;根据碰撞过程中的动量守恒,则有pA+pB=pA′+pB′,解得碰后A的动量为2kg·m/s,根据碰后的速度必须满足vA′≤vB′,可以得关系式≥,碰撞过程中能量不能增加,故有+≥+,可以得关系式≤,综合得≤≤,据此C、D选项正确。
10.(多选)如图所示,在光滑水平面上,质量为m的小球A和质量为m的小球B通过轻弹簧相连并处于静止状态,弹簧处于自然伸长状态;质量为m的小球C以初速度v0沿AB连线向右匀速运动,并与小球A发生弹性碰撞。在小球B的右侧某位置固定一块弹性挡板(图中未画出),当小球B与挡板发生正碰后立刻将挡板撤走。不计所有碰撞过程中的机械能损失,弹簧始终处于弹性限度内,小球B与挡板的碰撞时间极短,碰后小球B的速度大小不变,但方向相反。则B与挡板碰后弹簧弹性势能的最大值Em可能是()
A.mvB.mvC.mvD.mv
答案BC
解析系统初动能Ek=mv,系统机械能守恒,故A错误;质量相等的C球和A球发生弹性碰撞后速度交换,当A、B两球的动量相等时,B球与挡板相碰,则碰后系统总动量为零,则弹簧再次压缩到最短时弹性势能最大(动能完全转化为弹性势能),根据机械能守恒定律可知,系统损失的动能转化为弹性势能Ep=mv;当B球速度恰为零时与挡板相碰,则系统动量不变化,系统机械能不变,当弹簧压缩到最短时,A、B达到共同速度v1弹性势能最大,由动量守恒可得:mv0=,由功能关系可得出Ep′=mv-×mv,解得Ep′=mv,所以弹性势能的最大值要介于mv和mv之间,选项B、C正确,A、D错误。
二、真题与模拟
11.20xx·大纲卷]一中子与一质量数为A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为()
A.B.C.D.
答案A
解析设中子质量为m,则原子核的质量为Am。设碰撞前后中子的速度分别为v0、v1,碰后原子核的速度为v2,由弹性碰撞可得mv0=mv1+Amv2,mv=mv+Amv,解得v1=v0,故=,A正确。
12.20xx·厦门双十中学期末]如图所示,光滑平面上有一辆质量为2m的小车,小车上左右两端分别站着甲、乙两人,他们的质量都是m,开始两人和小车一起以速度v0向右匀速运动。某一时刻,站在小车右端的乙先以相对地面向右的速度v跳离小车,然后站在小车左端的甲以相对地面向左的速度v跳离小车。两人都离开小车后,小车的速度将是()
A.v0B.2v0
C.大于v0,小于2v0D.大于2v0
答案B
解析甲、乙两人和小车组成的系统动量守恒,初动量为4mv0,方向向右,由于甲、乙两人跳离小车时相对地面的速度大小相等,方向相反,即两人动量的代数和为零,有4mv0=2mv′,解得v′=2v0,故选项B正确,而A、C、D错误。
13.20xx·北京东城区联考]如图所示,静止在光滑水平面上的木板A,右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连,木板质量M=3kg。质量m=1kg的铁块B以水平速度v0=4m/s从木板的左端沿板面向右滑行,压缩弹簧后又被弹回,最后恰好停在木板的左端。在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能为()
A.3JB.4JC.6JD.20J
答案A
解析设铁块与木板共速时速度大小为v,铁块相对木板向右运动的最大距离为L,铁块与木板之间的摩擦力大小为Ff。铁块压缩弹簧使弹簧最短时,由能量守恒可得mv=FfL+(M+m)v2+Ep。由动量守恒,得mv0=(M+m)v。从铁块开始运动到最后停在木板左端过程,由能量关系得mv=2FfL+(M+m)v2。联立解得Ep=3J,故选项A正确。
14.20xx·福州一中模拟]如图所示,光滑水平面上静止放置着一辆平板车A。车上有两个小滑块B和C,A、B、C三者的质量分别是3m、2m、m。B与板车之间的动摩擦因数为μ,而C与板车之间的动摩擦因数为2μ。开始时B、C分别从板车的左、右两端同时以大小相同的初速度v0相向滑行。已知B、C最后都没有脱离板车,则板车的最终速度v车是()
A.v0B.v0C.v0D.0
答案B
解析设水平向右为正方向,因为水平面光滑,三个物体组成的系统动量守恒,系统最终的速度相同为v车,所以2mv0-mv0=(3m+2m+m)v车,解得v车=v0,选项B正确。
15.20xx·福建惠安质检]如图所示,在光滑的水平直导轨上,有质量分别为2m、m,带电荷量分别为2q、q(q0)的两个形状相同的小球A、B正相向运动,某时刻A、B两球的速度大小分别为vA、vB。由于静电斥力作用,A球先开始反向运动,它们不会相碰,最终两球都反向运动。则()
A.vAvBB.vAvAvB
答案B
解析由于小球A、B组成的系统满足动量守恒,根据题意可知系统总动量向左,则有2mvAE0D.p1p0
答案AB
解析因为碰撞前后动能不增加,故有E1p0,B正确。
一、基础与经典
21.用图甲中装置验证动量守恒定律。实验中:
(1)为了尽量减小实验误差,在安装斜槽轨道时,应让斜槽末端保持水平,这样做的目的是()
A.使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出
B.使入射球与被碰小球碰后能同时飞出
C.使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向
D.使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失
(2)若A球质量为m1=50g,两小球发生正碰前后的位移-时间(xt)图象如图乙所示,则小球B的质量为m2=________。
(3)调节A球自由下落高度,让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰,碰后两球动量正好相等,则A、B两球的质量之比应满足________。
答案(1)C(2)20g(3)1≤3
解析(1)在安装斜槽轨道时,应让斜槽末端保持水平,这样做的目的是使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向,C正确。
(2)由图知碰前B球静止,A球的速度为v0=4m/s,碰后A球的速度为v1=2m/s,B球的速度为v2=5m/s,由动量守恒知m1v0=m1v1+m2v2,代入数据解得m2=20g。
(3)因实验要求主碰球质量大于被碰球质量,1,令碰前动量为p,所以碰后两球动量均为,因碰撞过程中动能不可能增加,所以有≥+,即≤3,所以1≤3。
22.如图所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平桌面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不相连。将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体。现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起。以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离。已知C离开弹簧后的速度恰为v0。求弹簧释放的势能。
答案mv
解析设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒定律得:3mv=mv0
设C离开弹簧时,A、B的速度大小为v1,由动量守恒定律得:3mv=2mv1+mv0
设弹簧的弹性势能为Ep,从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒,有:(3m)v2+Ep=(2m)v+mv
由式得弹簧释放的势能:Ep=mv。
二、真题与模拟
23.20xx·天津高考]如图所示,方盒A静止在光滑的水平面上,盒内有一小滑块B,盒的质量是滑块的2倍,滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为μ。若滑块以速度v开始向左运动,与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞,滑块在盒中来回运动多次,最终相对于盒静止,则此时盒的速度大小为________,滑块相对于盒运动的路程为________。
答案
解析设滑块的质量为m,最终盒与滑块的共同速度为v′,根据动量守恒得:mv=(m+2m)v′,解得:v′=v。
设滑块相对于盒的运动路程为s,根据能量守恒得:
μmgs=mv2-(m+2m)v′2,解得:s=。
2420xx·全国卷]如图,水平地面上有两个静止的小物块a和b,其连线与墙垂直;a和b相距l,b与墙之间也相距l;a的质量为m,b的质量为m。两物块与地面间的动摩擦因数均相同。现使a以初速度v0向右滑动。此后a与b发生弹性碰撞,但b没有与墙发生碰撞。重力加速度大小为g。求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件。
答案≤μ
解析设物块与地面间的动摩擦因数为μ。若要物块a、b能够发生碰撞,应有:
mvμmgl
即μ
设在a、b发生弹性碰撞前的瞬间,a的速度大小为v1。由能量守恒有:
mv=mv+μmgl
设在a、b碰撞后的瞬间,a、b的速度大小分别为v1′、v2′,由动量守恒和能量守恒有:
mv1=mv1′+v2′
mv=mv′+v′
联立式解得:v2′=v1
由题意,b没有与墙发生碰撞,由功能关系可知:
v′≤μgl
联立式,可得:
μ≥
联立式,a与b发生弹性碰撞,但b没有与墙发生碰撞的条件为:≤μ。
25.20xx·全国卷]如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间。A的质量为m,B、C的质量都为M,三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。
答案(-2)M≤mM,第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B发生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞;所以只需考虑m。
俗话说,磨刀不误砍柴工。教师要准备好教案,这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,使教师有一个简单易懂的教学思路。您知道教案应该要怎么下笔吗?下面是小编精心为您整理的“高二物理《动量和动量定理》教案”,仅供参考,希望能为您提供参考!
高二物理《动量和动量定理》教案
一、教材分析
本节课是人教版选修3-5第十六章第二节内容,本节的内容为“动量和动量定理”,本节分两课时来完成,这节课为第一课时。也是本章的重点内容,是第一节“实验:探究碰撞中的守恒量”的继续,同时又为第三节“动量守恒定律”奠定了基础,所以“动量定理”有承前启后的作用。“动量定理”是牛顿第二定律的进一步展开。它侧重于力在时间上的累积效果,为解决力学问题开辟了新途径,尤其是打击和碰撞类的问题。动量定理的知识与人们的日常生活,生产技术和科学研究有着密切的关系,因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。
二、学情分析
学生已经掌握了动量概念,会运用牛顿第二定律和运动学公式等,为本节课的学习打下了坚实的基础。高中生思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡,因此在教学中需要以一些感性认识为依托,加强直观性和形象性,以便学生理解,因此在教学中多让学生参与利用动量定理解释生活中的有关现象,加强学生思维由形象到抽象的过渡。
三、教学目标
知识与技能:
1.理解动量的变化和冲量的定义;
2.理解动量定理的含义和表达式,理解其矢量性;
3.会用动量定理解释有关物理现象,并能掌握动量定理的简单计算
过程与方法:
通过运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式,培养学生逻辑运算能力。
情感态度与价值观:
1.通过运用所学知识推导新的规律,培养学生学习的兴趣,激发学生探索新知识的欲望。
2.通过用动量定理解释有关物理现象,培养学生用所学物理知识应用于生活实践中去,体现物理学在生活中的指导作用。
四、教学重难点
教学重点:理解动量的变化、冲量、动量定理的表达式和矢量性
教学难点:用动量定理解释有关物理现象,针对动量定理进行简单的计算
第二问:我打算让学生怎样获得?
五、教学策略
依据建构主义学习理论,学生学习过程是在教师创设的情境下,借助已有的知识和经验,主动探索,积极交流,从而建立新的认知结构的过程。学习是学生主体进行意义建构的过程。因此要创设建构知识的学习环境,树立以人为本的教育观念,发展不断建构的认知过程。我校开展的“四五四”绿色生命教育课堂教学模式,就是以学生为中心,突出学生在学习过程中的主体地位,通过自主学习、多元互动提升学生的学习能力。
1.本节从“鸟撞飞机”的情景引入,可以激发学生学习的兴趣,在课程学习中通过练习题计算出鸟撞击飞机的力,两者相呼应。这种情景导入的目的在于引起学生的有意注意,激发学生的兴趣和求知欲望。
2.在课堂上通过学生的互相讨论,把学生的思维充分地调动起来,让他们主动参与学习,成为学习的主人。从而使复杂性的内容演变成简单易懂的内容。并加以多媒体课件,最大限度地发挥学生的主动性和创造性,提高他们的思维能力和观察能力,同时教师的适当总结,使他们对知识有了更深更全面的认识。
3.在反馈拓展环节,针对鸟撞飞机事件进行相关计算,同时拓展到更高空间即太空垃圾问题,结合科技前沿对学生进行情感教育,开阔学生视野。
第三问:我打算多长时间让学生获得?
5分钟创设情境并复习引入新课,10分钟学生自主探究,25分钟与学生互动交流,5分钟总结分享布置作业。
第四问:我怎么知道教学达到了我的要求,有多少学生达到我的要求?
通过小组合作,生生、师生、生本互动,了解学生的掌握、落实情况;通过问题讨论,了解学生对知识的运用。
【五个环节】
六、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
创设情境
复习
引入
关于鸟撞飞机的报道,播放鸟撞飞机的视频
观察、体会、思考
通过多媒体辅助视频,激发学生兴趣,设疑,为动量定理的简单计算做铺垫
复习提问:
1.动量的定义
2.动量的方向
3.动量是过程量还是状态量
引导学生练习学案中的例1
对学生反馈加以评价,提出规范性的要求
回答问题:
1.P=mv
2.与速度方向相同
3.状态量
做练习,并展示
回顾旧知识动量,通过练习引出新内容动量的变化;通过学生展示分析提高学生语言表达能力,突破动量变化矢量性的重点。
多元互动
理论探究深入新知
教师提出问题:动量的变化产生的原因是什么?
针对学生展示进行评价
学生动笔推导并在投影展示推导过程
通过理论推导培养学生逻辑推理能力,加强对动量定理的理解,从而突破本节课重点。培养了学生的语言表达能力,加强了生生交流、师生交流。
联系学生推导过程,引出冲量定义、矢量性及单位
动量定理的内容和表达式
思考、回答老师提问
通过老师结合学生推导过程给出新概念新内容,连接顺畅,学生易于接受,从而达到教学目标。
当堂训练强化认知
展示网球运动员李娜获澳网冠军图片,并创设情境让学生做学案上例2,教师进行规范性指导
重现鸟撞飞机情境,进行练习2
深化拓展:宇宙垃圾问题
做学案例2
观看视频,并进行计算
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通过创设情境提出例题,以一些感性认识为依托,加强直观性和形象性,通过例题分析培养学生答题规范性,加深对动量定理的理解,从而突破教学难点。
通过再现鸟撞飞机情境与前面呼应,通过计算得出鸟撞飞机的作用力大小来解释前面提出的疑问。加强对动量定理的理解,从而突破教学难点。
结合当今社会热点,深化课堂,从而激发学生学习积极性。
动量定理在生活中的应用
播放视频汽车碰撞安全测试视频,提出问题,安全气囊的原理(教师可以引领学生分析)
1.学生展示篮球传球过程,并解释其物理原理
2.足球比赛经常出现用头争抢球的情景,如果改成铅球还抢吗?
3.将白纸放到水杯下面,尽量让水杯不动,如何将白纸抽出?
我来说一说
观看视频,思考问题并回答
小组讨论、分析各种情况
学生举例生活中与动量定理有关的生活现象
通过图片展示或是学生动手操作生活中的现象,体现了物理从生活中来,我们还要将其运用于实践中,从而激发学生学好物理的信心。加强学生对动量定理的理解,并达到教学目标。
通过学生举例联系生活,强化了学生从直观形象思维到抽象逻辑思维的过渡。
总结提升
课堂小结
分享收获
通过学生交流让学生分享各自的收获,体现了课堂分享特征
七、板书设计
§16.2动量和动量定理
一、动量的变化
1.定义式:⊿P=P’-P
2.动量的变化量是矢量
二、动量定理
1.探究动量变化的原因
2.冲量
(1)定义式:I=Ft
(2)方向:与F相同
(3)单位:N﹒s
3.动量定理
(1)内容:物体的动量变化量与所受合外力的冲量相等
(2)公式:P’-P=I合或mv’-mv=F合t
4.动量定理在生活中的应用
八、教学设计评价
【四个特征】
温暖特征:通过本节课我在教学中尽力做到关注每一位学生,让多数学生参与到课堂中来,在巡视过程中对部分学生加以指导,课堂氛围比较轻松和谐,体现了温暖的特征。
自主特征:通过小坐合作,自主探究动量变化的原因,培养学生思维能力
开放特征:本节课学生积极踊跃参与课堂教学,讨论开放式题目,学生思维没有受到约束,开阔学生视野,课堂气氛比较活跃,体现生命课堂开放的特征。
分享特征:通过学生交流让学生分享各自的收获,体现了课堂分享特征。
文章来源:http://m.jab88.com/j/115983.html
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