第一篇:高一物理教案第3單元:動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用
高一物理 第3單元 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用教案
一、內(nèi)容黃金組
恒,如碰撞、爆炸問題。
2. 理解并能運(yùn)用分方向動(dòng)量守恒求解有關(guān)問題。會(huì)求解多個(gè)物體組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒問題。能綜合應(yīng)用動(dòng)量守恒和其他規(guī)律分析解決有關(guān)問題。
3. 知道反沖運(yùn)動(dòng)的含義和反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用,會(huì)解釋反沖現(xiàn)象并能計(jì)算有關(guān)問題,知道火箭的飛行原理和主要用途。4. 會(huì)處理動(dòng)量守恒中的臨界問題。
二、要點(diǎn)大揭秘
1.反沖運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律
(1)反沖運(yùn)動(dòng):兩個(gè)物體相互作用,由于一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),而引起另一個(gè)物體的后退運(yùn)動(dòng).如原來靜止的大炮,向前發(fā)射炮彈后,他身要后退,炮身的后退就是反沖運(yùn)動(dòng)再如,發(fā)射火箭時(shí),火箭向下高速噴射氣體,使火箭獲得向上的速度,這也是反沖運(yùn).
(2)反沖運(yùn)動(dòng)遵循的規(guī)律:反沖運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果,雖然有時(shí)系統(tǒng)所受的合外力不為零,但由于系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,所以系統(tǒng)的總動(dòng)量是守恒的.此外如系統(tǒng)所受的外力的合力不為零,但在某一方向上不受外力或在該方向上所受外力的合力為零,則在該方向上的動(dòng)量(即總動(dòng)量在該方向上的分量)是守恒的,這種某方向上的動(dòng)量守恒應(yīng)用很廣泛.
2.反沖運(yùn)動(dòng)與人船模型
如圖所示,長為L,質(zhì)量為m1的小船停在靜水中,一個(gè)質(zhì)量為m2的人立在船頭,若不計(jì)水的粘滯阻力,當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中,船和人對(duì)地面的位移各是多少?
選人和船組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由于人從船頭走到船尾的過程中,系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用,所以水平方向動(dòng)量守恒,人起步前系統(tǒng)的總動(dòng)量為零.當(dāng)人起步加速前進(jìn)時(shí),船同時(shí)向后加速運(yùn)動(dòng);當(dāng)人勻速前進(jìn)時(shí),船同時(shí)向后勻速運(yùn)動(dòng);當(dāng)人停下來時(shí),船也停下來.設(shè)某一時(shí)刻人對(duì)地的速度為v2,船對(duì)地的速度為v1,選人前進(jìn)的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動(dòng)量守恒定律有 m1v1-m2v2=0
即 v2/v1=m1/m2.因?yàn)樵谌藦拇^走到船尾的整個(gè)過程中,每一個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)都滿足動(dòng)量守恒定律,所以每一時(shí)刻人的速度與船的速度之比,都與它們的質(zhì)量成反比從而可以判斷:在人從船頭走到船尾的過程中,人的位移S2與船的位移S1之比,也應(yīng)與它們的質(zhì)量成反比,即
s2/s1=m1/m2
上式是人船模型的位移與質(zhì)量的關(guān)系式,此式的適用條件是:一個(gè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng),在系統(tǒng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中,有一個(gè)方向動(dòng)量守恒(如水平方向或豎直方向).使用這一關(guān)系應(yīng)注意:s1和s=s2是相對(duì)同一參照物的位移.
由圖可以看出 s1+s2=L與m1s1=m2s2聯(lián)立解得
s1=m2L/(m1+m2)s2=m1L/(m1+m2)3.火箭原理
火箭是反沖運(yùn)動(dòng)的重要應(yīng)用,它是靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度的.現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料兩大部分組成,殼體是圓筒形的,前端是封閉的尖端,后端有尾噴管,燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓氣體以很大的速度從尾部向后噴出,火箭就向前飛去.
1. 掌握運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解題的一般步驟,知道當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)動(dòng)量近似守
火箭向前飛行所能達(dá)到的最大速度,也就是燃料燒盡時(shí)火箭獲得的最終速度,它跟什么因素有關(guān)呢?根據(jù)動(dòng)量守恒定律,理論上的計(jì)算表明,最終速度主要取決于兩個(gè)條件,一個(gè)是噴氣速度,一個(gè)是質(zhì)量比,即火箭開始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燒盡時(shí)的質(zhì)量之比.噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭的最終速度也越大.為了提高噴氣速度,需要使用高質(zhì)量的燃料,目前常用的液體燃料是液氫,用液氧做氧化劑,質(zhì)量比與火箭的結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)系,現(xiàn)代 火箭能達(dá)到的質(zhì)量比不超過10.在現(xiàn)代技術(shù)條件下,一級(jí)火箭的最終速度還達(dá)不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需的速度.所以,要發(fā)射衛(wèi)星,必須采用多級(jí)火箭..
三、好題解給你
1. 本課預(yù)習(xí)題
(1)如圖所示,小沙車沿光滑水平面以速度v0作勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中,從沙車上方落入一只質(zhì)量不可忽略的鐵球,使沙車的速度變?yōu)関’后,下列說法中正確的是().
A.v’=v0
B.v’> v0
C.v’<v0
D.無法判斷
(2).如圖所示,沒車廂長度為L,質(zhì)量為M,靜止于光滑的水平面上,車廂內(nèi)有一質(zhì)量為m的物體以初度v0向右運(yùn)動(dòng),與車廂壁來回碰撞n次后,靜止于車廂中,這時(shí)車廂的速度是(). A.v0,水平向右
B.0 C.mv0/(M+m),水平向右
D.mv0/(M-m),水平向右(3).光滑水平面上停放著兩木塊A和B,A的質(zhì)量大,現(xiàn)同時(shí)施加大小相等的恒力F使它們相向運(yùn)動(dòng),然后又同時(shí)撤去外力F,結(jié)果A、B迎面相碰后合在一起,問A、B合在一起后的運(yùn)動(dòng)情況將是(). A.停止運(yùn)動(dòng)
B.因A的質(zhì)量大而向右運(yùn)動(dòng)
C.因B的速度大而向左運(yùn)動(dòng)
D.運(yùn)動(dòng)方向不能確定
(4).滿載砂子總質(zhì)量為M的小車,在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng),速度為v0,在行駛途中有質(zhì)量為m的砂子從車上漏掉,則砂子漏掉后小車的速度應(yīng)為().
A.v0
B.Mv0/(M+m)C.mv0/(M-m)
D.(M-m)v0/M(5).一物體以20m/s的速度在空中飛行,突然由于內(nèi)力的作用,物體分裂成質(zhì)量為3:7的兩塊,在這一瞬間,大塊以80m/s的速度向原方向飛去,則小塊物體的速度大小是____,方向____.
本課預(yù)習(xí)題參考答案:(1)C(2)C(3)A(4)A(5)1120m/s,與原運(yùn)動(dòng)方向相反 2. 基礎(chǔ)題
4.A、B兩球在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng),兩球相碰后有一球停止運(yùn)動(dòng),則下述說法中正確的是()A.若碰后,A球速度為0,則碰前A的動(dòng)量一定大于B的動(dòng)量 B.若碰后,A球速度為0,則碰前A的動(dòng)量一定小于B的動(dòng)量 C.若碰后,B球速度為0,則碰前A的動(dòng)量一定大于B的動(dòng)量 D.若碰后,B球速度為0,則碰前A的動(dòng)量一定小于B的動(dòng)量
5.在光滑水平面上有A、B兩球,其動(dòng)量大小分別為10kg·m/s與15kg·m/s,方向均為向東,A球在B球后,當(dāng)A球追上B球后,兩球相碰,則相碰以后,A、B兩球的動(dòng)量可能
分別為()A.10kg·m/s,15kg·m/s B.8kg·m/s,17kg·m/s C.12kg·m/s,13kg·m/s D.-10kg·m/s,35kg·m/s(3)、一門舊式大炮水平射出一枚質(zhì)量為10kg的炮彈,炮彈飛出的速度是500m/s,炮身的質(zhì)量是2k,則他身后退的速度大小是______m/s,若大炮后退中所受的阻力是它重力的30%,則大炮能后退_________m.(取g=10m/s2)
基礎(chǔ)題參考答案:(1)AD
(2)B
(3)2.5 1.04 3. 應(yīng)用題
(1)魚雷快艇的總質(zhì)量為M,以速度v勻速前進(jìn),快艇沿前進(jìn)方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后,快艇速度減為原來的1/3,則魚雷的發(fā)射速度為
.(不計(jì)水的阻力)(2)從傾角為30o、長0.3m的光滑斜面上滑下質(zhì)量為 2kg的貨包,掉在質(zhì)量為13kg的小車?yán)?,若小車與水平面之間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.02,小車能前進(jìn)多遠(yuǎn)?(g取 10m/s2)
(3)連同裝備在內(nèi)總質(zhì)量為M的宇航員在太空中進(jìn)行太空行走,開始時(shí)他和飛船相對(duì)靜止,利用所帶的氧氣槍噴出質(zhì)量為m、相對(duì)飛船的速度為v的氧氣后,宇航員獲得的速度大小為
A.mv/M
B.mv/(m+M)
C.mv/(M-m)
D.(M-m)v/(M+m)
應(yīng)用題參考答案:(1)(2M+m)v/3m
(2)0.2m
(3)C
4. 提高題
(1)如圖所示,在光滑水平面上,有一質(zhì)量為M=3kg的薄板和質(zhì)量m=1kg的物塊,都以v=4m/s的初速度朝相反方向運(yùn)動(dòng),它們之間有摩擦,薄板足夠長,當(dāng)薄板的速度為2.4m/s時(shí),物塊的運(yùn)動(dòng)情況是().
A.做加速運(yùn)動(dòng)
B.做減速運(yùn)動(dòng)
C.做勻速運(yùn)動(dòng)
D.以上運(yùn)動(dòng)都可能(2)
一個(gè)質(zhì)量M=1kg的鳥在空中v0=6m/s沿水平方向飛行,離地面高度h=20m,忽被一顆質(zhì)量m=20g沿水平方向同向飛來的子彈擊中,子彈速度v=300m/s,擊中后子彈留在鳥體內(nèi),鳥立即死去,g=10m/s2.求:鳥被擊中后經(jīng)多少時(shí)間落地;鳥落地處離被擊中處的水平距離.
(3)小型迫擊炮在總質(zhì)量為1000kg的船上發(fā)射,炮彈的質(zhì)量為2kg.若炮彈飛離炮口時(shí)相對(duì)于地面的速度為600m/s,且速度跟水平面成45°角,求發(fā)射炮彈后小船后退的速度?
提高題參考答案:(1)A
(2)23.52m 提示:子彈擊中鳥的過程,水平方向動(dòng)量守恒,接著兩者一起作平拋運(yùn)動(dòng)。(3)-0.86m/s 分析與提示: 取炮彈和小船組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,在發(fā)射炮彈的過程中,炮彈和炮身(炮和船視為固定在一起)的作用力為內(nèi)力.系統(tǒng)受到的外力有炮彈和船的重力、水對(duì)船的浮力.在船靜止的情況下,重力和浮力相等,但在發(fā)射炮彈時(shí),浮力要大于重力.因此,在垂直方向上,系統(tǒng)所受到的合外力不為零,但在水平方向上系統(tǒng)不受外力(不計(jì)水的阻力),故在該方向上動(dòng)量守恒.
解:發(fā)射炮彈前,總質(zhì)量為1000kg的船靜止,則總動(dòng)量Mv=0.
發(fā)射炮彈后,炮彈在水平方向的動(dòng)量為mv1'cos45°,船后退的動(dòng)量(M-m)v2'. 據(jù)動(dòng)量守恒定律有
0=mv1'cos45°+(M-m)v2'. 取炮彈的水平速度方向?yàn)檎较?,代入已知?shù)據(jù)解得
四、課后演武場
1.甲球與乙球相碰,甲球的速度減少5m/s,乙球的速度增加了3m/s,則甲、乙兩球質(zhì)量之比m甲∶m乙是()
A.2∶
1B.3∶
5C.5∶
3D.1∶2
2.如圖所示,在質(zhì)量為M的小車中掛一單擺,擺球質(zhì)量為m0,小車(和擺)一起以恒定速度v沿光滑水平地面運(yùn)動(dòng),與位于正對(duì)面的質(zhì)量為m的靜止木塊發(fā)生碰撞.設(shè)碰撞時(shí)間極短,則在碰撞過程中,以下情況可能發(fā)生的有
()A.車、木塊、擺球的速度均可能變化,設(shè)變化后的速度分別為v1、v2、v3,則它們滿足(M+m)v=Mv1+mv2+m0v3
B.擺球的速度不變,車和木塊的速度變?yōu)関1和v2,且滿足Mv=Mv1+mv2 C.擺球的速度不變,車和木塊的速度均變?yōu)関1,且滿足Mv=(M+m)v1 D.車和擺球的速度均變?yōu)関1,木塊的速度變?yōu)関2,且滿足(M+m0)v=(M+m0)v1 3.如圖所示,質(zhì)量均為m的小車A、B在光滑水平面上以相同的速率v=1.5m/s相向運(yùn)動(dòng),在小車B的支架上用細(xì)線懸掛著質(zhì)量為m/7的小球C,C相對(duì)于B靜止.若兩車相碰后連在一起運(yùn)動(dòng),當(dāng)C擺到最高點(diǎn)時(shí),兩車速度大小為______m/s.
4.質(zhì)量為m的木塊和質(zhì)量為M的金屬塊用細(xì)繩系在一起,處于深水中靜止,則剪斷細(xì)繩木塊上浮h時(shí)(沒有浮出水面)鐵塊下沉的深度為(不計(jì)水的阻力)________.
5.如圖所示,物體A與B質(zhì)量分別為m和M,直角邊分別長為a和b,設(shè)B與水平面無摩擦,當(dāng)A由B頂端從靜止開始滑到B底端時(shí),兩者的水平位移各是多少?
6.如圖所示,質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上.小車的最右端站著質(zhì)量為m的人,若人水平向右以相對(duì)車的速度v跳離小車,則人脫離小車后小車的速度多大?方向如何?
7.如圖所示,在光滑水平面上有兩個(gè)并排放置的木塊A和B,已知mA=500g,mB=300,有一個(gè)質(zhì)量mc=80g的小銅塊C以25m/s水平速度開始在A表面滑動(dòng),由于C與A、B間有摩擦,銅塊最后停在B上,B和 C一起以 2.5m/s的速度共同前進(jìn),求:(1)木塊A最后的vA’;(2)C離開A時(shí)速
度vc’.
8.如圖所示,平直軌道上有一節(jié)車廂,質(zhì)量為M,車廂以1.2m/s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻與質(zhì)量為m=M/3的靜止的平板車相撞在一起,車頂離平板車的高度為1.8sin,車廂項(xiàng)邊緣上有小鋼球向前滑出,問:鋼球?qū)⒙湓谄桨遘嚿虾翁??(空氣阻力不?jì),平板車足夠長,g取 10m/s2)
9.如圖,甲乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲.甲和他的冰車質(zhì)量之和為M=30kg,乙和他的冰車質(zhì)量之和也是M=30kg.游戲時(shí),甲推著一個(gè)質(zhì)量m=15kg的箱子以大小為v0=2m/s的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來,為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處,乙迅速抓?。舨挥?jì)冰面摩擦,求甲至少要以多大速度(相對(duì)于地)將箱子推出,才能避免與乙相撞?
10.人和冰車的總質(zhì)量為M,另有一水球質(zhì)量為m.已知M:m=3:2,人坐在靜止于水平冰面的冰車上,以速度v(相對(duì)地面)將原來靜止的水球滑冰面推向正前方的固定擋板.(不計(jì)一切摩擦,球與擋板碰撞時(shí)以原速率反彈).人接住球后再以同樣的速度(相對(duì)于地面)將球沿冰面向正前方推向擋板,求人推多少次后不能再接到球?
課后演武場參考答案:
1、B
2、BC 3、0.1
4、mh/M
5、m(b-a)/(M+m)
M(b-a)/(M+m)
6、mv/(M+m)方向和v的方向相反。
7、vA’=2.1m/s
vC’=4m/s
8、離車頂邊緣水平距離為0.18m。9、5.2m/s 10、9次
第二篇:高二物理教案08.5.動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用.doc
學(xué)習(xí)資 料
動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用
一、教學(xué)目標(biāo)
1.學(xué)會(huì)分析動(dòng)量守恒的條件。
2.學(xué)會(huì)選擇正方向,化一維矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。
3.會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決碰撞、反沖等物體相互作用的問題(僅限于一維情況),知道應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題的基本思路和方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題的基本思路和方法是本節(jié)重點(diǎn)。2.難點(diǎn)是矢量性問題與參照系的選擇對(duì)初學(xué)者感到不適應(yīng)。
三、教具
1.碰撞球系統(tǒng)(兩球和多球); 2.反沖小車。
四、教學(xué)過程
本節(jié)是繼動(dòng)量守恒定律理論課之后的習(xí)題課。1.討論動(dòng)量守恒的基本條件
例1.在光滑水平面上有一個(gè)彈簧振子系統(tǒng),如圖所示,兩振子的質(zhì)量分別為m1和m2。討論此系統(tǒng)在振動(dòng)時(shí)動(dòng)量是否守恒?
分析:由于水平面上無摩擦,故振動(dòng)系統(tǒng)不受外力(豎直方向重力與支持力平衡),所以此系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)動(dòng)量守恒,即向左的動(dòng)量與向右的動(dòng)量大小相等。例2.承上題,但水平地面不光滑,與兩振子的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同,討論m1=m2和m1≠m2兩種情況下振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒。
分析:m1和m2所受摩擦力分別為f1=μm1g和f2=μm2g。由于振動(dòng)時(shí)兩振子的運(yùn)動(dòng)方向總是相反的,所以f1和f2的方向總是相反的。
板書畫圖:
以上資料均從網(wǎng)絡(luò)收集而來
學(xué)習(xí)資 料
對(duì)m1和m2振動(dòng)系統(tǒng)來說合外力∑F外=f1+f2,但注意是矢量合。實(shí)際運(yùn)算時(shí)為
板書:∑F外=μm1g-μm2g 顯然,若m1=m2,則∑F外=0,則動(dòng)量守恒; 若m1≠m2,則∑F外≠0,則動(dòng)量不守恒。向?qū)W生提出問題:
(1)m1=m2時(shí)動(dòng)量守恒,那么動(dòng)量是多少?
(2)m1≠m2時(shí)動(dòng)量不守恒,那么振動(dòng)情況可能是怎樣的? 與學(xué)生共同分析:
(1)m1=m2時(shí)動(dòng)量守恒,系統(tǒng)的總動(dòng)量為零。開始時(shí)(釋放振子時(shí))p=0,此后振動(dòng)時(shí),當(dāng)p1和p2均不為零時(shí),它們的大小是相等的,但方向是相反的,所以總動(dòng)量仍為零。
數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫成
m1v1=m2v2
(2)m1≠m2時(shí)∑F外=μ(m1-m2)g。其方向取決于m1和m2的大小以及運(yùn)動(dòng)方向。比如m1>m2,一開始m1向右(m2向左)運(yùn)動(dòng),結(jié)果系統(tǒng)所受合外力∑F外方向向左(f1向左,f2向右,而且f1>f2)。結(jié)果是在前半個(gè)周期里整個(gè)系統(tǒng)一邊振動(dòng)一邊向左移動(dòng)。
進(jìn)一步提出問題:
在m1=m2的情況下,振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,其機(jī)械能是否守恒?
分析:振動(dòng)是動(dòng)能和彈性勢(shì)能間的能量轉(zhuǎn)化。但由于有摩擦存在,在動(dòng)能和彈性勢(shì)能往復(fù)轉(zhuǎn)化的過程中勢(shì)必有一部分能量變?yōu)闊釗p耗,直至把全部原有的機(jī)械能都轉(zhuǎn)化為熱,振動(dòng)停止。所以雖然動(dòng)量守恒(p=0),但機(jī)械能不守恒。(從振動(dòng)到不振動(dòng))2.學(xué)習(xí)設(shè)置正方向,變一維矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算
例3.拋出的手雷在最高點(diǎn)時(shí)水平速度為10m/s,這時(shí)突然炸成兩塊,其中大塊質(zhì)量300g仍按原方向飛行,其速度測(cè)得為50m/s,另一小塊質(zhì)量為200g,求它的速度的大小和方向。
分析:手雷在空中爆炸時(shí)所受合外力應(yīng)是它受到的重力G=(m1+m2)g,可見系統(tǒng)的動(dòng)量并不守恒。但在水平方向上可以認(rèn)為系統(tǒng)不受外力,所以在水平方向上動(dòng)量是守恒的。
強(qiáng)調(diào):正是由于動(dòng)量是矢量,所以動(dòng)量守恒定律可在某個(gè)方向上應(yīng)用。
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學(xué)習(xí)資 料
那么手雷在以10m/s飛行時(shí)空氣阻力(水平方向)是不是應(yīng)該考慮呢?(上述問題學(xué)生可能會(huì)提出,若學(xué)生不提出,教師應(yīng)向?qū)W生提出此問題。)一般說當(dāng)v=10m/s時(shí)空氣阻力是應(yīng)考慮,但爆炸力(內(nèi)力)比這一阻力大的多,所以這一瞬間空氣阻力可以不計(jì)。即當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),外力可以不計(jì),系統(tǒng)的動(dòng)量近似守恒。
板書:
F內(nèi)>>F外時(shí)p′≈p。
解題過程:
設(shè)手雷原飛行方向?yàn)檎较颍瑒tv0=10m/s,m1的速度v1=50m/s,m2的速度方向不清,暫設(shè)為正方向。
板書:
設(shè)原飛行方向?yàn)檎较?,則v0=10m/s,v1=50m/s;m1=0.3kg,m2=0.2kg。系統(tǒng)動(dòng)量守恒:(m1+m2)v0=m1v1+m2v2
此結(jié)果表明,質(zhì)量為200克的部分以50m/s的速度向反方向運(yùn)動(dòng),其中負(fù)號(hào)表示與所設(shè)正方向相反。
例4.機(jī)關(guān)槍重8kg,射出的子彈質(zhì)量為20克,若子彈的出口速度是1 000m/s,則機(jī)槍的后退速度是多少?
分析:在水平方向火藥的爆炸力遠(yuǎn)大于此瞬間機(jī)槍受的外力(槍手的依托力),故可認(rèn)為在水平方向動(dòng)量守恒。即子彈向前的動(dòng)量等于機(jī)槍向后的動(dòng)量,總動(dòng)量維持“零”值不變。
板書:
設(shè)子彈速度v,質(zhì)量m;機(jī)槍后退速度V,質(zhì)量M。則由動(dòng)量守恒有
MV=mv
小結(jié):上述兩例都屬于“反沖”和“爆炸”一類的問題,其特點(diǎn)是F內(nèi)>>F外,系統(tǒng)近似動(dòng)量守恒。
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演示實(shí)驗(yàn):反沖小車實(shí)驗(yàn)
點(diǎn)燃酒精,將水燒成蒸汽,氣壓增大后將試管塞彈出,與此同時(shí),小車后退。
與爆炸和反沖一類問題相似的還有碰撞類問題。演示小球碰撞(兩個(gè))實(shí)驗(yàn)。說明在碰撞時(shí)水平方向外力為零(豎直方向有向心力),因此水平方向動(dòng)量守恒。
結(jié)論:碰撞時(shí)兩球交換動(dòng)量(mA=mB),系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
例5.討論質(zhì)量為mA的球以速度v0去碰撞靜止的質(zhì)量為mB的球后,兩球的速度各是多少?設(shè)碰撞過程中沒有能量損失,水平面光滑。
設(shè)A球的初速度v0的方向?yàn)檎较颉S蓜?dòng)量守恒和能量守恒可列出下述方程:
mAv0=mAvA+mBvB ①
解方程①和②可以得到
引導(dǎo)學(xué)生討論:
(1)由vB表達(dá)式可知vB恒大于零,即B球肯定是向前運(yùn)動(dòng)的,這與生活中觀察到的各種現(xiàn)象是吻合的。
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(2)由vA表達(dá)式可知當(dāng)mA>mB時(shí),vA>0,即碰后A球依然向前
即碰后A球反彈,且一般情況下速度也小于v0了。當(dāng)mA=mB時(shí),vA=0,vB=v0,這就是剛才看到的實(shí)驗(yàn),即A、B兩球互換動(dòng)量的情形。
(3)討論極端情形:若mB→∞時(shí),vA=-v0,即原速反彈;而vB→0,即幾乎不動(dòng)。這就好像是生活中的小皮球撞墻的情形。在熱學(xué)部分中氣體分子與器壁碰撞的模型就屬于這種情形。
(4)由于vA總是小于v0的,所以通過碰撞可以使一個(gè)物體減速,在核反應(yīng)堆中利用中子與碳原子(石墨或重水)的碰撞將快中子變?yōu)槁凶印?/p>
3.動(dòng)量守恒定律是對(duì)同一個(gè)慣性參照系成立的。
例6 質(zhì)量為M的平板車靜止在水平路面上,車與路面間的摩擦不計(jì)。質(zhì)量為m的人從車的左端走到右端,已知車長為L,求在此期間車行的距離?
分析:由動(dòng)量守恒定律可知人向右的動(dòng)量應(yīng)等于車向左的動(dòng)量,即
mv=MV 用位移與時(shí)間的比表示速度應(yīng)有
動(dòng)量守恒定律中的各個(gè)速度必須是對(duì)同一個(gè)慣性參照系而言的速 的速度,以致發(fā)生上述錯(cuò)誤。
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五、小結(jié):應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)必須注意:(1)所研究的系統(tǒng)是否動(dòng)量守恒。
(2)所研究的系統(tǒng)是否在某一方向上動(dòng)量守恒。
(3)所研究的系統(tǒng)是否滿足F內(nèi)>>F外的條件,從而可以近似地認(rèn)為動(dòng)量守恒。(4)列出動(dòng)量守恒式時(shí)注意所有的速度都是對(duì)同一個(gè)慣性參照系的。(5)一般情形下應(yīng)先規(guī)定一個(gè)正方向,以此來確定各個(gè)速度的方向(即以代數(shù)計(jì)算代替一維矢量計(jì)算)。
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第三篇:高一物理教案第1單元:動(dòng)量 沖量 動(dòng)量定理
高一物理 第一單元 沖量和動(dòng)量 動(dòng)量定理
教案
一、內(nèi)容黃金組
1. 理解動(dòng)量的概念,知道動(dòng)量的定義,知道動(dòng)量是矢量 2. 理解沖量的概念,知道沖量的定義,知道沖量是矢量 3. 知道動(dòng)量的變化也是矢量,會(huì)正確計(jì)算一維的動(dòng)量變化。
4. 理解動(dòng)量定理的含義和表達(dá)式,能用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象和進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
二、要點(diǎn)大揭秘
1. 沖量I:
(1)定義力和作用時(shí)間的乘積稱為沖量,矢量(2)表達(dá)式:I=Ft
單位 ?!っ?/p>
(3)方向:在F方向不變時(shí),其方向與力的方向相同;
(4)物理意義:反映力的時(shí)間積累效果的物理量,是過程物理量,即沖量的大小、方向都與過程有關(guān),在作用力一定時(shí),所經(jīng)歷的時(shí)間越長,沖量也越大;
(5)提到?jīng)_量必須指明是那個(gè)力的沖量或合力的沖量。
(6)沖量的定義式I=Ft只適用于計(jì)算恒力(大小、方向均不變)的沖量,對(duì)于的沖量一般不適用,但是,如果力F的方向不變,而大小隨時(shí)間作線性變化,則可用力的平均值F?F0?FtF?Ft來計(jì)算,因?yàn)镕?0的成立22條件是力F隨時(shí)間t作線性變化。
2. 動(dòng)量P:
(1)定義:運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量和速度的乘積。(2)表達(dá)式:P=mv,千克·米/秒;
(3)方向:與速度方向相同;
(4)物理意義:描述運(yùn)動(dòng)物體的狀態(tài)量;
(5)動(dòng)量是一個(gè)相對(duì)物理量,其大小、方向均與參照物的選取有關(guān),通常情況下,選取地球?yàn)閰⒄瘴铩?/p>
3. 對(duì)動(dòng)量定理Ft=mv’-mv的認(rèn)識(shí)
(1)式中的Ft是研究對(duì)象所受的合外力的總沖量,而不是某一個(gè)力的沖量,合外力的總沖量等于所有外力在相同時(shí)間內(nèi)的沖量的矢量和,當(dāng)研究對(duì)象所受到的所有外力在一條直線上,矢量和的計(jì)算簡化為代數(shù)和的計(jì)算。
(2)合外力的總沖量與物體動(dòng)量的變化量相聯(lián)系,與物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量沒有必然的聯(lián)系,物體所受的合外力的沖量,是引起物體動(dòng)量發(fā)生變化的原因,必須說明,當(dāng)物體速度的大小或方向發(fā)生變化,或兩者均發(fā)生變化時(shí),物體的動(dòng)量也就一定發(fā)生了變化。
(3)動(dòng)量定理是矢量式,物體動(dòng)量變化量的方向與合外力的沖量方向相同,而物體某一時(shí)刻的動(dòng)量方向跟合外力沖量方向無必然聯(lián)系,必須區(qū)別動(dòng)量變化量的方向與某一時(shí)刻的動(dòng)量的方向。
(4)動(dòng)量的變化量是ΔP=p’-p是動(dòng)量的矢量差,只有當(dāng)物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí),物體運(yùn)動(dòng)過程中任意兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)量的變化量ΔP的計(jì)算才簡化為代數(shù)差,在這種情況下,必須事先建立正方向,與規(guī)定正方向相同的動(dòng)量為為
正,正方向的選取原則上是任意的。
(5)在中學(xué)物理中,運(yùn)用動(dòng)量定理的研究對(duì)象通常為單個(gè)物體。(6)由Ft=mv’-mv,得F?M(v??v),該式的物理意義是,物體所受的合外t力等于該物體動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率,當(dāng)合外力為恒力時(shí),動(dòng)量的變化率恒定,那么物體必定受到恒力作用。
4. 如何計(jì)算力的沖量與物體的動(dòng)量(或動(dòng)量的變化量)
計(jì)算力的沖量與物體的動(dòng)量(或動(dòng)量的變化量)都有如下兩種方法:
(1)由定義式計(jì)算,即由I=pt,p=mv或ΔP=mv’-mv進(jìn)行計(jì)算,對(duì)于的沖量,一般不能用I=Ft計(jì)算(F方向不變,大小隨時(shí)間做線性變化的情況除外)
(2)由動(dòng)量定理計(jì)算,動(dòng)量定理反映了總沖量與動(dòng)量變化量之間的大小關(guān)系及方向關(guān)系,故可根據(jù)該定理,由動(dòng)量變化量計(jì)算力的沖量,或由總沖量計(jì)算動(dòng)量變化量或某一時(shí)刻的動(dòng)量,當(dāng)力F為一般變力時(shí),動(dòng)量定理是計(jì)算沖量的有效手段。
例1. 質(zhì)量為m的足球以v0的速率水平飛來,足球運(yùn)動(dòng)員在極短的時(shí)間內(nèi)將它以原速率反向踢出去,求該運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球的沖量。
分析與解:運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球的沖量是變力的沖量,且作用力及作用時(shí)間均未知,故只能由動(dòng)量定理求解,設(shè)足球后來的動(dòng)量方向?yàn)檎较?,則末動(dòng)量為mv0,初動(dòng)量為-mv0,由動(dòng)量定理得I=mv0-(-mv0)=2mv0 運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球的沖量方向與足球的末動(dòng)量方向相同。
例2.將質(zhì)量為m的手榴彈從空中某點(diǎn)水平拋出,不計(jì)空氣阻力作用,求手榴彈從拋出到下落h米的過程中,手榴彈動(dòng)量的變化量。
分析與解:本題既可由ΔP=mv’-mv求解,也可由動(dòng)量定理求解。如果用前一種方法解,要用矢量三角形求解,較為麻煩,而如果由動(dòng)量定理求解,則很簡便。因?yàn)槭至駨椩谄綊佭^程中只受重力作用,幫手榴彈動(dòng)量的變化量應(yīng)等于其重力的沖量,又重力為恒力,則有 Δp=mgt t?向下。
5. 動(dòng)量定理在解題中的妙用
把動(dòng)量定理應(yīng)用到系統(tǒng)中,往往能收到奇妙的效果。試看以下三例:
例1 如圖1所示,質(zhì)量M=10kg的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.02。在木楔的傾角θ為30°的斜面上,有一質(zhì)量m=1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑。當(dāng)滑行路程S=1.4m時(shí),其速度v=1.4m/s,在這過程中木楔沒有動(dòng)。求地面對(duì)木楔的摩擦力的大小和方向。(g取10m/s2)解析
本題是94年高考第30小題,按標(biāo)準(zhǔn)答案運(yùn)算,求解過程十分繁瑣。如對(duì)m和M組成的系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)量定理結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解,則十分簡潔。
對(duì)m及M組成的系統(tǒng)而言,m加速下滑系統(tǒng)獲得水平向左的動(dòng)量,由此可知,M受到地面作用的水平向左的摩擦力,受力如圖,對(duì)系統(tǒng)在水平方向應(yīng)用動(dòng)量定理得:ft=mvcosθ;對(duì)m由運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)公式得,S=vt/2。由此可解得:
f=mv2cosθ/2S=0.61N。
2h
故?p?m2gh,方向豎直g
例
2在水平地面上有兩個(gè)物體A和B,質(zhì)量均為2kg,A、B相距9.5m?,F(xiàn)A以v0=10m/s的速度向靜止的B靠近,A和B發(fā)生正碰(撞擊時(shí)間不計(jì))后,仍沿原方向運(yùn)動(dòng)。己知A在碰撞前后共運(yùn)動(dòng)動(dòng)了4s,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1。問B碰后經(jīng)多長時(shí)間停止?(g取10m/S2)解析
選取A和B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象. 對(duì)A和B組成的系統(tǒng)而言,碰撞過程中的相互作用力為內(nèi)力,其總沖量為零.故知系統(tǒng)所受摩擦力作用的總沖量等于系統(tǒng)動(dòng)量的增量.
對(duì)系統(tǒng),由動(dòng)量定理得
例
3用細(xì)線將金屬塊M和木塊m相連浸沒在水中,如圖.開始時(shí)m的上表面與水平面相平,從靜止釋放后,系統(tǒng)以加速度a加速下沉,經(jīng)時(shí)間t1線斷了,又經(jīng)時(shí)間t2木塊停止下沉,求此時(shí)金屬塊的速度.
解析
選擇m和M組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象.線未斷時(shí),系統(tǒng)所受合外力是F=(M+m)a,F(xiàn)是系統(tǒng)所受重力和浮力的合力.線斷后,系統(tǒng)受力情況不變,所以合力仍為F=(M+m)a.據(jù)動(dòng)量定理有:
可見,把動(dòng)量定理用到系統(tǒng)中,求解未知量確實(shí)簡便
三、好題解給你
1. 本課預(yù)習(xí)題
(1)靜止在水平面上的物體,用水平力F推它一段時(shí)間t,物體始終處于靜止?fàn)顟B(tài),那么在t時(shí)間內(nèi),恒力F對(duì)物體的沖量和該物體所受合力的沖量大小分別是()A.0,0
B.Ft,0
C.Ft,F(xiàn)t
D.0,F(xiàn)t(2).下列說法錯(cuò)誤的是:()
A. 某一物體的動(dòng)量改變,一定是速度的大小改變 B. 某一物體的動(dòng)量改變,一定是速度的方向改變。C. 物體的運(yùn)動(dòng)速度改變,其動(dòng)量一定改變。D. 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,其動(dòng)量一定改變。(3).如圖所示,一個(gè)物體在與水平方向成θ角的拉力F的作用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t,則()
A. 拉力F對(duì)物體的沖量大小為Ft。B. 拉力對(duì)物體的沖量大小為Ftsinθ。C. 摩擦力對(duì)物體的沖量大小為Ftsinθ.D. 合個(gè)力對(duì)物體的沖量為零。(4).下列說法中正確的是()
A. 物體所受的合外力越大,合外力的沖量一定越大 B. 物體所受的合外力越大,物體的動(dòng)量一定越大。C. 物體所受的合外力越大,物體的動(dòng)量變化一定越大。D. 物體所受的合外力越大,物體的動(dòng)量變化率一定越大。(5).下列說法中正確的是()
A. 物體動(dòng)量的方向與它所受合外力的方向相同。B. 物體動(dòng)量的方向與它所受合外力的沖量方向相同。C. 物體動(dòng)量變化的方向與它所受合外力的方向相同。
D. 物體的動(dòng)量變化率的方向與它所受的合外力的方向相同。本課預(yù)習(xí)題參考答案:
(1)B
(2)AB
(3)AD
(4)D
(5)CD 2. 基礎(chǔ)題(1).一個(gè)質(zhì)量為m的物體沿傾角為θ的固定斜面勻速滑下,滑至底端歷時(shí)為t,則下滑過程中斜面對(duì)物體的沖量說法正確的是()A.大小為mgtcosθ
B。方向垂直斜面向上 C.大小為mgsinθ
D.方向豎直向上。
(2)關(guān)于物體的動(dòng)量,下列說法中正確的是()A. 物體的動(dòng)量越大,其慣性也越大。B. 同一物體的動(dòng)量越大,其速度一定越大。C. 物體的動(dòng)量越大,其受到的作用力的沖量一定越大。D. 動(dòng)量的方向一定沿物體的運(yùn)動(dòng)方向。
(3)用力F作用在質(zhì)量為m的物體上,以過時(shí)間t,物體的速度由v1增加到v2,且v1和v2在同一方向上,如果將F作用在質(zhì)量為m/2的物體上,則這一物體在時(shí)間t內(nèi)動(dòng)量的變化應(yīng)為()
A.m(v1-v2)
B.2m(v2-v1)
C.4m(v2-v1)
D.m(v2-v1)(1)D
(2)BD
(3)D 3. 應(yīng)用題
(1)如圖所示,某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落,圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長位置,c點(diǎn)是人所到達(dá)的最低點(diǎn),b是人靜止時(shí)懸吊著的平衡位置.不計(jì)空氣阻力,下列說 法中正確的是().
A.從P至b的過程中重力的沖量值大于彈性繩彈力的沖量值 B.從P至b的過程中重力的沖量值與彈性繩彈力的沖量值相等 C.從P至C的過程中重力的沖量值大于彈性繩彈力的沖量值 D.從P至C的過程中重力的沖量值等于彈性繩彈力的沖量值(2)一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開始自由下落,然后陷入泥潭中,若把在空氣中下落的過程稱為Ⅰ,進(jìn)入泥潭直到停止的過程稱為Ⅱ,則()A.過程Ⅰ中鋼珠動(dòng)量的改變量等于重力的沖量
B.過程Ⅱ中阻力的沖量大小等于過程1中重力的沖量的大小
C.過程Ⅱ中阻力的沖量大小等于過程1與過程Ⅱ中重力的沖量的大小 D.過程Ⅱ中鋼珠動(dòng)量改變量等于阻力的沖量(3)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上以速度V1勻速運(yùn)動(dòng),受到一個(gè)跟水平方向成α角斜向上拉力作
用后,經(jīng)一段時(shí)間t速度變?yōu)閂2,如圖所示,求這段時(shí)間t內(nèi)拉力的沖量. 應(yīng)用題參考答案:
(1)AD
人從P點(diǎn)至a點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng),只受重力作用;從a點(diǎn)至b點(diǎn),受重力和繩的彈力作用,但重力大于彈力,所以人仍做加速運(yùn)動(dòng),到b點(diǎn)時(shí),合力為零,加速度也為零,速度達(dá)到最大值;從b點(diǎn)至C點(diǎn),彈力大于重力人做減速運(yùn)動(dòng),到c點(diǎn)時(shí),人的速度變?yōu)?零.由動(dòng)量定理知,從 P至 b點(diǎn)的過程中。人的動(dòng)量增大,重力的沖量值大于彈力的沖量值;從P至C點(diǎn)的過程中人的動(dòng)量變化是零,重力的沖量值等于彈性繩的沖量值.所以選項(xiàng)A、D正確.(2)AC
(3)m(V2-V1)/cosα 本題不知拉力大小,利用沖量的定義無法求解,可借助動(dòng)量定理求解,但應(yīng)注意宣中的力是合外力,由動(dòng)量定理知:Fcosα·t=mv2-mv1 Ft= m(V2-V1)/cosα
4. 提高題
(1)A、B兩物體沿同一直線分別在力FA、FB作用下運(yùn)動(dòng),它們的動(dòng)量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示,設(shè)在圖中所示的時(shí)間內(nèi),A、B兩物體所受沖量的大小分別為IA、IB,那么()
A.FA>FB,方向相反 B.FA
(2)物塊 A和 B用輕繩相連懸在輕彈簧下端靜止不動(dòng),如圖所示;連接A和B的繩子被燒斷后,A上升到某位置時(shí)速度的大小為v,這 時(shí)B下落的速度大小為v’,已知A和B的質(zhì)量分別為m和M,則在這段時(shí)間里,彈簧的彈力對(duì)物快A的沖量為(). A.mv B.mv-Mv’ C.mv+ Mv’ D.mv+mv’(3)水力采煤是用高壓水槍噴出的水柱沖擊煤層而使煤掉下,所用水槍的直徑 D=3cm,水速為 60m/s,水柱垂直射到煤層表面上,沖擊煤層后自由下落.求水柱對(duì)煤層的平均沖力是多少?
提高題參考答案:
(1)A.D.(2)D(3)2543N
四、課后演武場
1.在距地面h高處以v0水平拋出質(zhì)量為m的物體,當(dāng)物體著地時(shí)和地面碰撞時(shí)間為Δt,則這段時(shí)間內(nèi)物體受到地面給予豎直方向的沖量為()
2.如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量相等的物體,在同一高度沿傾角不同的兩個(gè)光滑斜面由靜止自由滑下到達(dá)斜面底端的過程中,相同的物理量是()A.重力的沖量 B.彈力的沖量 C.合力的沖量
D.剛到達(dá)底端的動(dòng)量
E.剛到達(dá)底端時(shí)的動(dòng)量的水平分量
F.以上幾個(gè)量都不同
3.在以下幾種運(yùn)動(dòng)中,相等的時(shí)間內(nèi)物體的動(dòng)量變化相等的是()A.勻速圓周運(yùn)動(dòng) B.自由落體運(yùn)動(dòng) C.平拋運(yùn)動(dòng)
D.單擺的擺球沿圓弧擺動(dòng)
4.質(zhì)量相等的物體P和Q,并排靜止在光滑的水平面上,現(xiàn)用一水平恒力推物體P,同時(shí)給Q物體一個(gè)與F同方向的瞬時(shí)沖量I,使兩物體開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩物體重新相遇時(shí),所經(jīng)歷的時(shí)間為()A.I/F B.2I/F C.2F/I D.F/I 5.A、B兩個(gè)物體都靜止在光滑水平面上,當(dāng)分別受到大小相等的水平力作用,經(jīng)過相等時(shí)間,則下述說法中正確的是()A.A、B所受的沖量相同 B.A、B的動(dòng)量變化相同 C.A、B的末動(dòng)量相同
D.A、B的末動(dòng)量大小相同
6.A、B兩球質(zhì)量相等,A球豎直上拋,B球平拋,兩球在運(yùn)動(dòng)中空氣阻力不計(jì),則下述說法中正確的是()
A.相同時(shí)間內(nèi),動(dòng)量的變化大小相等,方向相同 B.相同時(shí)間內(nèi),動(dòng)量的變化大小相等,方向不同 C.動(dòng)量的變化率大小相等,方向相同 D.動(dòng)量的變化率大小相等,方向不同
7.關(guān)于沖量、動(dòng)量與動(dòng)量變化的下述說法中正確的是()A.物體的動(dòng)量等于物體所受的沖量
B.物體所受外力的沖量大小等于物體動(dòng)量的變化大小 C.物體所受外力的沖量方向與物體動(dòng)量的變化方向相同 D.物體的動(dòng)量變化方向與物體的動(dòng)量方向相同
8.重力10N的物體在傾角為37°的斜面上下滑,通過A點(diǎn)后再經(jīng)2s到斜面底,若物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,則從A點(diǎn)到斜面底的過程中,重力的沖量大小______N·s,方向______;彈力的沖量大小______N·S,方向______;摩擦力的沖量大小______N·s。方向______;合外力的沖量大小______N·s,方向______。
9.質(zhì)量為10kg的鐵錘,從某一高度處落下后與立在地面上的木樁相碰,碰前速度大小為10m/s,碰后靜止在木樁上,若鐵錘與木樁的作用時(shí)間為0.1s,重力加速度取g=10m/s2。求:(1)鐵錘受到的平均沖力。(2)木樁對(duì)鐵錘的平均彈力。
課后演武場參考答案:
1.D 2.F 3.BC 4.B 5.D
6.AC 7.BC 8.20,豎直向下,16,垂直斜面向上,3.2,沿斜面向上,8.8,沿斜面向下 9.1000N,豎直向上,1100N,豎直向上
第四篇:[高一物理教案]
[高一物理教案]
第四節(jié)
平拋物體的運(yùn)動(dòng)
一、教學(xué)目標(biāo)
⑴ 知識(shí)目標(biāo)
知道平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是初速度方向水平,只有豎直方向受重力作用,運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物 線.2.知道平拋運(yùn)動(dòng)形成的條件.3.理解平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng),其加速度為g 4.會(huì)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解答有關(guān)問題.⑵ 能力目標(biāo): 1.通過觀察演示實(shí)驗(yàn),概括出平拋物體運(yùn)動(dòng)的特征,培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析能力;2.通過對(duì)教材上附圖5-17“平拋物體的閃光照片”的分析,或?qū)ζ綊佭\(yùn)動(dòng)課件的分析 啟發(fā)學(xué)生:處理物理問題可以利用各種技術(shù)手段來彌補(bǔ)我們感官功能上的不足,從而培養(yǎng)新的研究方向的創(chuàng)新能力、猜想能力和歸納總結(jié)能力.⑶ 思想、方法教育目標(biāo): 1.在知識(shí)教學(xué)中應(yīng)同時(shí)進(jìn)行科學(xué)研究過程教育,本節(jié)課以研究平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律為中 心所展開的課堂教學(xué),應(yīng)突出一條研究物理科學(xué)的一般思想方法的主線:觀察現(xiàn)象,初步分析→猜測(cè)→實(shí)驗(yàn)研究→得出規(guī)律→重復(fù)實(shí)驗(yàn),鑒別結(jié)論→追求統(tǒng)一.2.利用已知的直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng),滲透物理學(xué)“化曲為直”、“化 繁為簡”的方法及“等效代換”“正交分解”的思想方法.3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,進(jìn)行控制的思想方法的教育:從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、裝置、操作到數(shù)據(jù)處理, 所有環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行多方面實(shí)驗(yàn)思想的教育.“實(shí)驗(yàn)的精髓在于控制”的思想,在平拋物體實(shí)驗(yàn)中非常突出.如裝置中斜槽末端應(yīng)保持水平的控制;木板要豎直放置的控制;操作上強(qiáng)調(diào)小球每次都從斜槽同一高度處由靜止開始釋放的控制;在測(cè)量小球位置時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的控制等.⑷ 情感、德育目標(biāo): 1.通過重復(fù)多次實(shí)驗(yàn),進(jìn)行共性分析、歸納分類,達(dá)到鑒別結(jié)論的教育目的,同時(shí)還能 進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的教育.2在理解平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律是受恒力的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)注意到“.力與物體運(yùn)動(dòng)的 關(guān)系”.這方面的問題,我國東漢的王充(公元27-97年)歷盡心血三十年寫成《論衡》一書,全書三十卷八十五篇約三十萬字.已有精辟論述.以此滲透愛國主義教育和刻苦學(xué)習(xí),勤奮工作精神的美德教育.【教學(xué)重、難點(diǎn)分析】
1.重點(diǎn)是平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律:物體(質(zhì)點(diǎn))的位置、速度如何隨時(shí)間變化,軌跡是 如何形成的;
2.平拋物體運(yùn)動(dòng)是怎樣分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng) 的?這是難點(diǎn),也是教學(xué)的重點(diǎn)。
【教學(xué)器材】
1.平拋、豎落軌跡演示器(包括電源、三個(gè)鋼球);平軌軌跡描繪儀(包括小車和繪 圖筆)
2.平拋、自由落體與水平勻速實(shí)驗(yàn)器(包括兩個(gè)不同顏色、同樣大小的小球、小錘、支架等);3.平拋物體運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照片(課本圖5-17)、刻度尺、鉛筆;
4.“飛機(jī)投彈”課件
1、平拋課件2(能分析演示水平勻速運(yùn)動(dòng)和豎直自由落體運(yùn)動(dòng)); 5,“獵猴”課件3《能演示第一冊(cè)p.89習(xí)題(3)描述的現(xiàn)象》。引入課題
談話引入:上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)的合成和分解,應(yīng)該知道兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)可 以是曲線運(yùn)動(dòng),一個(gè)曲線運(yùn)動(dòng)也可以分解為兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng).《滲透遷移原則、激勵(lì)逆向思維》
今天我們要研究的是這樣一種新的運(yùn)動(dòng),請(qǐng)看實(shí)驗(yàn)演示:《小粉筆頭沿水平桌面彈出》、《小球水平拋出》、《小車沿水平軌道拋出》這是一類什么運(yùn)動(dòng)? 《貫徹序列原則、期待原則》 【板書課題】平拋物體的運(yùn)動(dòng) 進(jìn)行新課
㈠ 師要求〖觀察現(xiàn)象,初步分析〗
由上面觀察的現(xiàn)象分析運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及其原因?(由同學(xué)們互相討論或獨(dú)立思考完成).《生生互動(dòng)3分鐘》
生:被拋出小球具有以下特點(diǎn):1.水平拋出,2.拋出后的小球、小車、粉筆頭只受重力(空氣阻力很小可忽略).由于初速與合外力不在一條直線上,運(yùn)動(dòng)軌跡必是曲線.由上述分析可知:初速度沿水平方向拋出的物體在重力作用下的運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng),平拋運(yùn)動(dòng)是一種曲線運(yùn)動(dòng).㈡ 引導(dǎo)(學(xué)生在上述分析基礎(chǔ)上進(jìn)行)〖猜測(cè)〗
平拋物體的運(yùn)動(dòng)可能是水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng).㈢ 師生共同(互動(dòng)10分鐘)對(duì)猜測(cè)進(jìn)行〖實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性研究〗
觀察演示實(shí)驗(yàn):⑴平拋、豎落軌跡演示器.平拋、豎落軌跡演示、⑵.平拋物體運(yùn)動(dòng)和 自由落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照片(課本圖5-17)
1.在“平拋物體的閃光照片”上用鉛筆畫幾條豎直線和水平線,并且過小球的球心,用 刻度尺測(cè)量這些小球之間的水平距離和豎直距離,再用學(xué)過的知識(shí)計(jì)算一下,得出在相等時(shí)間里前進(jìn)的水平距離相等,可以證明平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速的.這說明豎直方向的運(yùn)動(dòng)也不影響水平方向的運(yùn)動(dòng)
2.由平拋、豎落軌跡演示器演示:平拋的小球與自由下落的小球同時(shí)落地。
在高度一定的條件下,先后使平拋小球以大小不同的水平速度拋出(小錘打擊的力 度不同),學(xué)生觀察得出結(jié)論:在高度一定的條件下,平拋初速度大小不同,但運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。
推理:平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與初速度大小無關(guān),說明平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體 運(yùn)動(dòng)。
分析驗(yàn)證:從課本所附圖5-17“平拋物體的閃光照片”上可以看出,同時(shí)開始自由下 落和平拋的小球在同一時(shí)間下落相同的高度。實(shí)驗(yàn)表明,平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng),水平方向速度的大小并不影響平拋物體在豎直方向的運(yùn)動(dòng).㈣ 引導(dǎo)同學(xué)自己推導(dǎo)〖得出規(guī)律〗(體現(xiàn)領(lǐng)悟、強(qiáng)化和激勵(lì)原則)(約10分鐘)明確:以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),沿初速度方向?yàn)閤軸正方向,豎直向下為y軸正方向。從拋出時(shí)開始計(jì)時(shí),t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置P(x,y),如圖1所示。
(1)
(2)
由于從拋出點(diǎn)開始計(jì)時(shí),所以t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)恰好等于時(shí)間t內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的水平位移和 豎直位移,因此(1)(2)兩式是平拋運(yùn)動(dòng)的位移公式。
①由(1)(2)兩式可在xOy平面描出任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)是平拋運(yùn)動(dòng)的位移公式。s?OP?
1x2?y2?(v0t)2?(gt2)2
2ygt
?x2v0②求時(shí)間t內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移,t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于拋出點(diǎn)的位移的大小 位移方向可用s與x軸正方向的夾角α,α 滿足下述關(guān)系。tg??③由(1)(2)兩式消去t,可得軌跡方程 上式為拋物線方程,“拋物線”的名稱就是從物理來的。
如圖2所示。平拋運(yùn)動(dòng)的速度公式
t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度vt是由水平速度vx和豎直速度vy合成的。vx=v0 vy=gt vt的大小
vt的方向可用vt與x軸正方向夾角 β來表示,滿足下述關(guān)系
㈤ 教育學(xué)生要進(jìn)行〖重復(fù)實(shí)驗(yàn),鑒別結(jié)論〗(指導(dǎo)學(xué)生自行閱讀相關(guān)資料)
在科學(xué)發(fā)展中,只有當(dāng)不同的研究者從重復(fù)實(shí)驗(yàn)中得出相同結(jié)果時(shí),科學(xué)結(jié)論得到 鑒定,才能被公認(rèn)為成立。
㈥ 下一步才是〖追求統(tǒng)一〗(指導(dǎo)學(xué)生自行閱讀相關(guān)資料)在科學(xué)史上,凡是在某一具體領(lǐng)域得到物理規(guī)律,科學(xué)家總是要把它與己有的基礎(chǔ)理論進(jìn)行比較研究.當(dāng)?shù)?到平拋規(guī)律后,自己要想到它與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的統(tǒng)一:水平方向F=0,a=0.勻速運(yùn)動(dòng);豎直方向F=ma,a=g.自由落體運(yùn)動(dòng).可見:平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律是統(tǒng)一的.鞏固演示(開闊眼界,拓展知識(shí),培養(yǎng)想象能力)
1.飛機(jī)投彈“課件1.《結(jié)合課本第87頁例題描述的現(xiàn)象》 2.”獵猴“課件3《能演示第一冊(cè)p.89習(xí)題(3)描述的現(xiàn)象》。布置作業(yè)(適時(shí)進(jìn)行物理學(xué)史教育)
1.練習(xí)三第⑴、⑵、⑶題課外思考并《討論1》平拋物體飛行時(shí)間與什么有關(guān)?水平位移與什么有關(guān)一?!队懻?》伽利略在1638年寫的《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書中說,一顆石子從船上一根桅桿頂上落下時(shí),不論船是靜止的還是勻速航行的,它都將落在桅桿的腳下,并親自做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解釋這一現(xiàn)象.并能舉出生活中相似的實(shí)例。
2.練習(xí)三第⑷、⑸、⑹、⑺題做在練習(xí)本上?!窘虒W(xué)說明】
1.”引入“是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié),對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和激發(fā)求知欲,都有 不可估量的作用.從己知到未知,是一般的引入方法,話語應(yīng)簡潔且具有啟發(fā)性.”平拋物體的運(yùn)動(dòng)"這節(jié)課所需的準(zhǔn)備知識(shí)是:運(yùn)動(dòng)的合成、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件和直線運(yùn)動(dòng)的一些知識(shí)。所以,在引入時(shí)只需簡單幾句話就能達(dá)到激發(fā)學(xué)生求知欲的目標(biāo),使學(xué)生產(chǎn)生躍躍欲試的心理狀態(tài).2.做好演示實(shí)驗(yàn)和分析好閃光照片是新課學(xué)習(xí)的關(guān)鍵.從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā),觀察現(xiàn)象初 步分析、進(jìn)行猜測(cè)、而后再實(shí)驗(yàn)研究得出規(guī)律、之后還需重復(fù)實(shí)驗(yàn)鑒別結(jié)論、最終要追求統(tǒng)一。這是一條研究物理科學(xué)規(guī)律的一般方法,也是本課教學(xué)主線.教師應(yīng)給予特別重視..3.學(xué)生應(yīng)在教師引導(dǎo)下,主動(dòng)獲取知識(shí)、.培養(yǎng)能力、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和科研的方法.這既有 利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,也有利于使學(xué)生獲得成就感.所以本教案在觀察現(xiàn)象初步分析、猜測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究、推導(dǎo)規(guī)律階段都交給學(xué)生自主完成.4.本節(jié)課的重點(diǎn)是掌握平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法.要使學(xué)生能夠理解平拋運(yùn)動(dòng)為什么可 以分解為水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng).教材己從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面提供了素材.因此,我們既要做好演示實(shí)驗(yàn)和演示課件,還要注意理論上的簡單分析.對(duì)于基礎(chǔ)較好,能力較強(qiáng)的學(xué)生,這種理論分析可以在生生互動(dòng)的討論過程中進(jìn)行.5.在學(xué)生明確平拋運(yùn)動(dòng)是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)后,對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式,如飛行 時(shí)間、水平距離等,可引導(dǎo)學(xué)生日己分析推導(dǎo)得出,并可依據(jù)公式畫出它的軌跡,而不必死記硬背.有可能時(shí),討論中應(yīng)明確下述幾個(gè)問題,對(duì)鞏固本課更為有益
⑴飛行時(shí)間由豎直分運(yùn)動(dòng)即自由落體運(yùn)動(dòng)決定,因而飛行時(shí)間t決定于高度h,而與水平方向的分運(yùn)動(dòng)無關(guān).也就是說,無論以多大的水平速度拋出的物體(小于第一宇宙速度)只要高度相同,都將同時(shí)落地;水平飛行距離與水平初速及飛行時(shí)間都有關(guān)系.本節(jié)課例題和練習(xí)三的第1、2、3題都是這方面的討論題.(建議留著課外思考鞏固).⑵平拋運(yùn)動(dòng)在任一時(shí)刻的速度是它的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)在這一時(shí)刻速度的合成.它的大小和 方向需用平行四邊形定則計(jì)算得出,它的方向時(shí)刻變化.平拋運(yùn)動(dòng)的速度不能直接用勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式得出。
第五篇:動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用的教學(xué)過程設(shè)計(jì)物理教案[小編推薦]
本節(jié)是繼動(dòng)量守恒定律之后的習(xí)題課.主要鞏固所學(xué)知識(shí),學(xué)會(huì)在不同條件下,熟練靈活的運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解釋一些碰撞現(xiàn)象,并能利用動(dòng)量守恒定律熟練的解決相關(guān)習(xí)題.1、討論動(dòng)量守恒的基本條件
例
1、在光滑水平面上有一個(gè)彈簧振子系統(tǒng),如圖所示,兩振子的質(zhì)量分別為m1和m2.討論此系統(tǒng)在振動(dòng)時(shí)動(dòng)量是否守恒?
分析:由于水平面上無摩擦,故振動(dòng)系統(tǒng)不受外力(豎直方向重力與支持力平衡),所以此系統(tǒng)振動(dòng)時(shí)動(dòng)量守恒,即向左的動(dòng)量與向右的動(dòng)量大小相等.例
2、接上題,若水平地面不光滑,兩振子的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同,討論m1=m2和m1≠m2兩種情況下振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒.分析:m1和m2所受摩擦力分別為f1=μm1g和f2=μm2g.由于振動(dòng)時(shí)兩振子的運(yùn)動(dòng)方向總是相反的,所以f1和f2的方向總是相反的.對(duì)m1和m2振動(dòng)系統(tǒng)來說合外力∑f外=f1+f2,但注意是矢量合.實(shí)際運(yùn)算時(shí)為
∑f外=μm1g-μm2g
顯然,若m1=m2,則∑f外=0,則動(dòng)量守恒;
若m1≠m2,則∑f外≠0,則動(dòng)量不守恒.向?qū)W生提出問題:
(1)m1=m2時(shí)動(dòng)量守恒,那么動(dòng)量是多少?
(2)m1≠m2時(shí)動(dòng)量不守恒,那么振動(dòng)情況可能是怎樣的? 與學(xué)生共同分析:
(1)m1=m2時(shí)動(dòng)量守恒,系統(tǒng)的總動(dòng)量為零.開始時(shí)(釋放振子時(shí))p=0,此后振動(dòng)時(shí),當(dāng)p1和p2均不為零時(shí),它們的大小是相等的,但方向是相反的,所以總動(dòng)量仍為零.數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫成:
m1v1=m2v2
(2)m1≠m2時(shí)∑f外=μ(m1-m2)g.其方向取決于m1和m2的大小以及運(yùn)動(dòng)方向.比如m1>m2,一開始m1向右(m2向左)運(yùn)動(dòng),結(jié)果系統(tǒng)所受合外力∑f方向向左(f1向左,f2向右,而且f1>f2).結(jié)果是在前半個(gè)周期里整個(gè)系統(tǒng)一邊振動(dòng)一邊向左移動(dòng).進(jìn)一步提出問題:(如果還沒有學(xué)過機(jī)械能守恒此部分可省略)
在m1=m2的情況下,振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,其機(jī)械能是否守恒?
分析:振動(dòng)是動(dòng)能和彈性勢(shì)能間的能量轉(zhuǎn)化.但由于有摩擦存在,在動(dòng)能和彈性勢(shì)能往復(fù)轉(zhuǎn)化的過程中勢(shì)必有一部分能量變?yōu)闊釗p耗,直至把全部原有的機(jī)械能都轉(zhuǎn)化為熱,振動(dòng)停止.所以雖然動(dòng)量守恒(p=0),但機(jī)械能不守恒.(從振動(dòng)到不振動(dòng))
2、學(xué)習(xí)設(shè)置正方向,變一維矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算
例
3、拋出的手雷在最高點(diǎn)時(shí)水平速度為10m/s,這時(shí)突然炸成兩塊,其中大塊質(zhì)量300g仍按原方向飛行,其速度測(cè)得為50m/s,另一小塊質(zhì)量為200g,求它的速度的大小和方向.分析:手雷在空中爆炸時(shí)所受合外力應(yīng)是它受到的重力g=(m1+m2)g,可見系統(tǒng)的動(dòng)量并不守恒.但在水平方向上可以認(rèn)為系統(tǒng)不受外力,所以在水平方向上動(dòng)量是守恒的.強(qiáng)調(diào):正是由于動(dòng)量是矢量,所以動(dòng)量守恒定律可在某個(gè)方向上應(yīng)用.那么手雷在以10m/s飛行時(shí)空氣阻力(水平方向)是不是應(yīng)該考慮呢?
(上述問題學(xué)生可能會(huì)提出,若學(xué)生沒有提出,教師應(yīng)向?qū)W生提出.)
一般說當(dāng)v=10m/s時(shí)空氣阻力是應(yīng)考慮,但爆炸力(內(nèi)力)比這一阻力大的多,所以這一瞬間空氣阻力可以不計(jì).即當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí),外力可以不計(jì),系統(tǒng)的動(dòng)量近似守恒.板書:f內(nèi)&&f外時(shí)p′≈p.解題過程:
設(shè)手雷原飛行方向?yàn)檎较?,則v0=10m/s,m1的速度v1=50m/s,m2的速度方向不清,暫設(shè)為正方向.板書:
設(shè)原飛行方向?yàn)檎较?,則v0=10m/s,v1=50m/s;m1=0.3kg,m2=0.2kg.系統(tǒng)動(dòng)量守恒:
(m1+m2)v0=m1v1+m2v2
此結(jié)果表明,質(zhì)量為200克的部分以50m/s的速度向反方向運(yùn)動(dòng),其中負(fù)號(hào)表示與所設(shè)正方向相反.例
4、機(jī)關(guān)槍重8kg,射出的子彈質(zhì)量為20克,若子彈的出口速度是1 000m/s,則機(jī)槍的后退速度是多少?
分析:在水平方向火藥的爆炸力遠(yuǎn)大于此瞬間機(jī)槍受的外力(槍手的依托力),故可認(rèn)為在水平方向動(dòng)量守恒.即子彈向前的動(dòng)量等于機(jī)槍向后的動(dòng)量,總動(dòng)量維持“零”值不變.板書:
設(shè)子彈速度v,質(zhì)量m;機(jī)槍后退速度v,質(zhì)量m.則由動(dòng)量守恒有
mv=mv
小結(jié):上述兩例都屬于“反沖”和“爆炸”一類的問題,其特點(diǎn)是f內(nèi)&&f外,系統(tǒng)近似動(dòng)量守恒
例
5、討論質(zhì)量為ma的球以速度v0去碰撞靜止的質(zhì)量為mb的球后,兩球的速度各是多少?設(shè)碰撞過程中沒有能量損失,水平面光滑.設(shè)a球的初速度v0的方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒和能量守恒可列出下述方程:
mav0=mava+mbvb ①
解方程①和②可以得到
引導(dǎo)學(xué)生討論:
(1)由vb表達(dá)式可知vb恒大于零,即b球肯定是向前運(yùn)動(dòng)的,這與生活中觀察到的各種現(xiàn)象是吻合的.(2)由va表達(dá)式可知當(dāng)ma>mb時(shí),va>0,即碰后a球依然向前滾動(dòng),不過速度已比原來小了。當(dāng) 時(shí),即碰后a球反彈,且一般情況下速度也小于v0了.當(dāng)ma=mb時(shí),va=0,vb=v0,這就是剛才看到的實(shí)驗(yàn),即a、b兩球互換動(dòng)量的情形.(3)討論極端情形:若mb→∞時(shí),va=-v0,即原速反彈;而vb→0,即幾乎不動(dòng).這就好像是生活中的小皮球撞墻的情形.(在熱學(xué)部分中氣體分子