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碰撞和动量守恒实验教案

碰撞和动量守恒实验教案
碰撞和动量守恒实验教案

碰撞和动量守恒

[实验目的]

1、研究动量守恒定律及其成立的条件;

2、研究几种碰撞的特点和区别。

[实验仪器]

计算机及其仿真软件

[实验原理]

当两个物体发生一维碰撞时,一般满足动量守恒,即

2

21

120

210

1v m v m v m v m +=+ (1)

如果碰撞是完全弹性碰撞还满足动能守恒,即

222211*********

1212121v m v m v m v m +=+ (2)

对于完全非弹性碰撞,碰撞后两个物体的以共

同的速度运动则有

v m m v m )(2

1

10

1+= (3)

对于一般非弹性碰撞定义恢复系数为

20

1012v v v v e --=

(4)

其中1

2

v v -称为分离速度,20

10v v -称为接近速度。

[实验内容及步骤]

(一)启动软件(二)仪器调节

1、在程序窗口中右键选择“开始实验”,单击“数字毫秒计”“滑块”、“支脚旋钮”,弹出其放大图形。

2、调节导轨纵向水平:用左键或右键单击两个深色螺丝,观察滑块内表面与导轨的两侧间隙一致。

3、调节导轨横向水平:用左键或右键单击浅色螺丝,使滑块通过两光电门的时间相同,或相差在1毫秒之内。

4、关闭数字毫秒计等三个放大图形。

(三)实验内容及步骤

1、用右键单击程序窗口,选择“碰撞和动量守恒实验”进入实验状态(默认为完全弹性碰撞);

2、用左键单击“数据记录”按钮,打开数据记录表格;

3、用左键或右键单击大滑块,给其以初始速度,碰撞后的数据自动记录在表格中,单击“复位”按钮,将滑块复位;

4、重复步骤3,重复测量5次;

5、单击“计算”按钮,将数据计算出来并记录;

6、用右键单击程序窗口,选择“实验状态”→“完全非弹性碰撞”或“一般非弹性碰撞”,重复步骤3

至5进行测量;

数据记录表格(完全非弹性碰撞和一般非弹性碰撞表格相同)

部编版2020高中物理 第1章 碰撞与动量守恒 实验:研究碰撞中的动量守恒学案 教科版选修3-5

实验:研究碰撞中的动量守恒 【学习目标】 1.明确探究碰撞中的不变量的基本思路; 2.掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法; 3.掌握实验数据处理的方法; 4.掌握案例的原理、方法. 【要点梳理】要点诠释: 要点一、实验内容 1.实验目的 该实验的目的是追寻碰撞过程中的不变量,由于质量不是描述运动状态的量,因此我们需要在包括物体质量和速度在内的整体关系中探究哪些是不变的,所以实验中一方面需要控制碰撞必须是一维碰撞,另一方面还要测量物体的质量和速度,并通过计算探究不变量存在的可能性. 2.实验探究的基本思路 (1)一维碰撞. 两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这一直线运动,这种碰撞叫做一维碰撞. (2)追求不变量. 在一维碰撞的情况下,设两个物体的质量分别为12m m 、,碰撞前的速度分别为12v v 、,碰撞后的速度分别为12v v 、'',如果速度与我们规定的正方向一致取正值,相反取负值,依次研究以下关系是否成立: ①11112222m v m v m v m v ==,''; ②11221122m v m v m v m v +=+''; ③ 2222 11221122''m v m v m v m v +=+; ④ 12121212 ''v v v v m m m m +=+. 3.实验探究的案例 方案一:利用气垫导轨实现一维碰撞,如图所示. (1)质量的测量:用天平测量. (2)速度的测量:x v t ?= ?,式中x ?为滑块(挡光片)的宽度,t ?为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间. (3)各种碰撞情景的实现:利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞,利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量.

《动量守恒定律》教案1

《动量守恒定律》教案 ★新课标要求 (一)知识与技能 掌握运用动量守恒定律的一般步骤 (二)过程与方法 知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题,并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。 (三)情感、态度与价值观 学会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,培养思维能力。 ★教学重点 运用动量守恒定律的一般步骤 ★教学难点 动量守恒定律的应用. ★教学方法 教师启发、引导,学生讨论、交流。 ★教学用具: 投影片,多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 (一)引入新课 1.动量守恒定律的内容是什么? 2.分析动量守恒定律成立条件有哪些? 答:①F合=0(严格条件) ②F内远大于F外(近似条件) ③某方向上合力为0,在这个方向上成立。 (二)进行新课 1.动量守恒定律与牛顿运动定律 师:给出问题(投影教材11页第二段) 学生:用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。 (教师巡回指导,及时点拨、提示)

推导过程: 根据牛顿第二定律,碰撞过程中1、2两球的加速度分别是 1 11m F a = , 222m F a = 根据牛顿第三定律,F 1、F 2等大反响,即 F 1= - F 2 所以 2211a m a m -= 碰撞时两球间的作用时间极短,用t ?表示,则有 t v v a ?-'=111, t v v a ?-'= 22 2 代入2 211a m a m -=并整理得 221 12211v m v m v m v m '+'=+ 这就是动量守恒定律的表达式。 教师点评:动量守恒定律的重要意义 从现代物理学的理论高度来认识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反,每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时,物理学家们就会提出新的假设来补救,最后总是以有新的发现而胜利告终。例如静止的原子核发生β衰变放出电子时,按动量守恒,反冲核应该沿电子的反方向运动。但云室照片显示,两者径迹不在一条直线上。为解释这一反常现象,1930年泡利提出了中微子假说。由于中微子既不带电又几乎无质量,在实验中极难测量,直到1956年人们才首次证明了中微子的存在。(2000年高考综合题23 ②就是根据这一历史事实设计的)。又如人们发现,两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了。 2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法 (1)分析题意,明确研究对象。在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。 (2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力。在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,判断能否应用动量守恒。 (3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始、末状态,即系统内各个物体的初动量

高中物理-动量守恒定律教案

高中物理-动量守恒定律(一) ★新课标要求 (一)知识与技能 理解动量守恒定律的确切含义和表达式,知道定律的适用条件和适用范围 (二)过程与方法 在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力 (三)情感、态度与价值观 培养逻辑思维能力,会应用动量守恒定律分析计算有关问题 ★教学重点 动量的概念和动量守恒定律 ★教学难点 动量的变化和动量守恒的条件. ★教学方法 教师启发、引导,学生讨论、交流。 ★教学用具: 投影片,多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 (一)引入新课 上节课的探究使我们看到,不论哪一种形式的碰撞,碰撞前后mυ的矢量和保持不变,因此mυ很可能具有特别的物理意义。 (二)进行新课 1.动量(momentum)及其变化 (1)动量的定义:物体的质量与速度的乘积,称为(物体的)动量。记为p=mv. 单位:kg·m/s 读作“千克米每秒”。 理解要点: ①状态量:动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息,反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态,具有瞬时性。 师:大家知道,速度也是个状态量,但它是个运动学概念,只反映运动的快慢和方向,而运动,归根结底是物质的运动,没有了物质便没有运动.显然地,动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息,更能从本质上揭示物体的运动状态,是一个动力学概念. ②矢量性:动量的方向与速度方向一致。 师:综上所述:我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生

的方向,动量的大小等于质量和速度的乘积,动量的方向与速度方向一致。 (2)动量的变化量: 定义:若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和p′,则称:△p= p′-p为物体在该过程中的动量变化。 强调指出:动量变化△p是矢量。方向与速度变化量△v相同。 一维情况下:Δp=mΔυ= mυ2- mΔυ1矢量差 【例1(投影)】 一个质量是0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少? 【学生讨论,自己完成。老师重点引导学生分析题意,分析物理情景,规范答题过程,详细过程见教材,解答略】 2.系统内力和外力 【学生阅读讨论,什么是系统?什么是内力和外力?】 (1)系统:相互作用的物体组成系统。 (2)内力:系统内物体相互间的作用力 (3)外力:外物对系统内物体的作用力 〖教师对上述概念给予足够的解释,引发学生思考和讨论,加强理解〗 分析上节课两球碰撞得出的结论的条件: 两球碰撞时除了它们相互间的作用力(系统的内力)外,还受到各自的重力和支持力的作用,使它们彼此平衡。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力,或说它们所受的合外力为零。 3.动量守恒定律(law of conservation of momentum) (1)内容:一个系统不受外力或者所受外力的和为零,这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。 公式:m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′ (2)注意点: ①研究对象:几个相互作用的物体组成的系统(如:碰撞)。 ②矢量性:以上表达式是矢量表达式,列式前应先规定正方向; ③同一性(即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的) ④条件:系统不受外力,或受合外力为0。要正确区分内力和外力;当F内>>F外时,系统动量可视为守恒; 思考与讨论: 如图所示,子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块, 此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中,

高中物理第一章碰撞与动量守恒第1节碰撞教学案教科版

第1节碰__撞 (对应学生用书页码P1) 一、碰撞现象 1.碰撞 做相对运动的两个(或几个)物体相遇而发生相互作用,运动状态发生改变的过程。 2.碰撞特点 (1)时间特点:在碰撞过程中,相互作用时间很短。 (2)相互作用力特点:在碰撞过程中,相互作用力远远大于外力。 (3)位移特点:在碰撞过程中,物体发生速度突变时,位移极小,可认为物体在碰撞前后仍在同一位置。 试列举几种常见的碰撞过程。 提示:棒球运动中,击球过程;子弹射中靶子的过程;重物坠地过程等。 二、用气垫导轨探究碰撞中动能的变化 1.实验器材 气垫导轨,数字计时器、滑块和光电门,挡光条和弹簧片等。 2.探究过程 (1)滑块质量的测量仪器:天平。 (2)滑块速度的测量仪器:挡光条及光电门。 (3)数据记录及分析,碰撞前、后动能的计算。 三、碰撞的分类 1.按碰撞过程中机械能是否损失分为: (1)弹性碰撞:碰撞过程中动能不变,即碰撞前后系统的总动能相等,E k1+E k2=E k1′+ E k2′。 (2)非弹性碰撞:碰撞过程中有动能损失,即动能不守恒,碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。 E k1′+E k2′<E k1+E k2。 (3)完全非弹性碰撞:碰撞后两物体黏合在一起,具有相同的速度,这种碰撞动能损失最大。 2.按碰撞前后,物体的运动方向是否沿同一条直线可分为: (1)对心碰撞(正碰):碰撞前后,物体的运动方向沿同一条直线。 (2)非对心碰撞(斜碰):碰撞前后,物体的运动方向不在同一直线上。(高中阶段只研究

正碰)。 (对应学生用书页码P1) 探究一维碰撞中的不变量 1.探究方案方案一:利用气垫导轨实现一维碰撞 (1)质量的测量:用天平测量。 (2)速度的测量:v =Δx Δt ,式中Δx 为滑块(挡光片)的宽度,Δt 为数字计时器显示的 滑块(挡光片)经过光电门的时间。 (3)各种碰撞情景的实现:利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞,利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。 方案二:利用等长悬线悬挂等大小球实现一维碰撞 (1)质量的测量:用天平测量。 (2)速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度。 (3)不同碰撞情况的实现:用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失。 方案三:利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞。 (1)质量的测量:用天平测量。 (2)速度的测量:v =Δx Δt ,Δx 是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量。Δt 为小 车经过Δx 所用的时间,可由打点间隔算出。 2.实验器材 方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 方案二:带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。 3.实验步骤 不论采用哪种方案,实验过程均可按实验方案合理安排,参考步骤如下: (1)用天平测相关质量。 (2)安装实验装置。 (3)使物体发生碰撞。 (4)测量或读出相关物理量,计算有关速度。 (5)改变碰撞条件,重复步骤(3)、(4)。

验证动量守恒定律实验

物理一轮复习学案 第六周(10.8—10.14)第四课时 验证动量守恒定律实验 【考纲解读】 1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小. 2.验证在系统不受外力的作用下,系统内物体相互作用时总动量守恒. 【重点难点】 验证动量守恒定律 【知识结构】 一、验证动量守恒定律实验方案 1.方案一 实验器材:滑块(带遮光片,2个)、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 实验情境:弹性碰撞(弹簧片、弹性碰撞架);完全非弹性碰撞(撞针、橡皮泥)。 2.方案二 实验器材:带细线的摆球(摆球相同,两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。实验情境:弹性碰撞,等质量两球对心正碰发生速度交换。 3.方案三 实验器材:小车(2个)、长木板(含垫木)、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。 实验情境:完全非弹性碰撞(撞针、橡皮泥)。 4.方案四 实验器材:小球(2个)、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。 实验情境:一般碰撞或近似的弹性碰撞。 5.不同方案的主要区别在于测速度的方法不同:①光电门(或速度传感器);②测摆角(机械能守恒);③打点计时器和纸带;④平抛法。还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置,从而分析速度。 二、验证动量守恒定律实验(方案四)注意事项 1.入射球质量m1应大于被碰球质量m2。否则入射球撞击被碰球后会被弹回。 2.入射球和被碰球应半径相等,或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上,碰后瞬间的速度不水平。 3.斜槽末端的切线应水平。否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。 4.入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。否则入射球撞击被碰球的速度不相等。5.落点位置确定:围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面,圆心即所求落点。6.水平射程:被碰球放在斜槽末端,则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点,到落地点的距离为水平射程。

大学物理仿真实验报告——碰撞与动量守恒

大学物理仿真实验实验报告 碰撞和动量守恒 班级:信息1401 姓名:龚顺学号:201401010127 【实验目的】: 1 了解气垫导轨的原理,会使用气垫导轨和数字毫秒计进行试验。 2 进一步加深对动量守恒定律的理解,理解动能守恒和动量守恒的守恒条件。 【实验原理】 当一个系统所受和外力为零时,系统的总动量守恒,即有 若参加对心碰撞的两个物体的质量分别为m1和m2 ,碰撞前后的速度分别为V10、V20和V1 、V2。 1,完全弹性碰撞在完全弹性碰撞中,动量和能量均守恒,故有: 取V20=0,联立以上两式有: 动量损失率: 动能损失率: 2,完全非弹性碰撞 碰撞后两物体粘在一起,具有相同的速度,即有: 仍然取V20=0,则有: 动能损失率:

动量损失率: 3,一般非弹性碰撞中 一般非弹性碰撞中,两物体在碰撞后,系统有部分动能损失,定义恢复系数: 两物体碰撞后的分离速度比两物体碰撞前的接近速度即恢复系数。当V20=0时有: e的大小取决于碰撞物体的材料,其值在0~1之间。它的大小决定了动能损失的大小。 当e=1时,为完全弹性碰撞;e=0时,为完全非弹性碰撞;0

《动量守恒定律》教学设计

《动量守恒定律》教学设计 【设计思路】 为提高学生的科学素养,增强学生对物理情景的感性认识和理性认识,培养学生利用数学方法解决物理问题的能力。面向全体学生,倡导探究式学习,注重与现实生活的联系,按照《高中物理新课程标准》的要求,依据新课程改革的基本理念,利用多媒体为课堂创设情景,师生共同归纳总结探究结果,提高课堂效率。 【教材分析】 动量守恒定律是自然界最重要的规律之一,重点把握动量守恒的条件,能用动量守恒定律解决一维空间物体相互作用问题。 【学情分析】 学生在理解动量定理基础上,对冲量、动量的矢量性,以及动量的相对性、瞬时性已有初步的认识,对有关一个物体的动量问题基本能解决,对物体受力分析的能力达到一定水平。但对动量定理的运用能力,特别是有关相对同一参考系时动量相对性仍然不够明确,对动量计算中如何取正负值一知半解,存在畏难心理。 【知识、技能目标】 (1)理解动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并能在具体问题中判断系统的动量是否守恒; (2)运用动量守恒定律解释有关现象,分析解决一维运动的问题。 【方法、过程目标】 (1)体验用实验探究动量守恒的过程与方法; (2)学会理论思维的方法,能结合动量定理和牛顿第三定律导出动量守恒定律的表达式。【德育目标】 (1)通过亲历实验探究和动量守恒定律的推导过程,培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法; (2)领悟动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。 【教学重难点】 重点:动量守恒定律及其守恒条件的判定。 难点:动量守恒定律的矢量性。 【教学方法】 实验探究法、推理归纳法、案例分析法 【教学用具】 气垫导轨、光电门和光电计时器,已称量好质量的两个滑块(附有弹簧圈和尼龙拉扣),课件。【课时安排】 1课时 (45分钟) 【教学过程】 (一)导入新课 (1分钟) 前面学过的动量定理只研究了一个物体受力作用一段时间后动量变化的规律,那么当两个物体相互作用时,他们各自的动量又怎样变化呢? (二)新课教学 1、实验探究:物体碰撞时动量变化的规律 我们现在来研究在光滑水平面上沿着一条直线运动的物体发生碰撞时动量变化的规律。(15分钟) ●学生猜想与假设。让学生对两个物体碰撞时的运动情况与动量变化的情况进行大胆的猜想,并与同学进行讨论。 ●学生制定计划与设计由学生设计实验。包括实验仪器和器材的选择,需要测量的物理量以及数据的处理。

动量守恒定律的应用教案

动量守恒定律的应用 一、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m 1和m 2 。 讨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(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。 例2.承上题,但水平地面不光滑,与两振子的动摩擦因数μ相同,讨论m 1=m 2 和m 1 ≠m2 两种情况下振动系统的动量是否守恒。 分析:m 1和m 2 所受摩擦力分别为f 1 =μm 1 g和f2=μm2g。由于振动时两振子的运动方向 总是相反的,所以f 1和f 2 的方向总是相反的。 板书画图:

对m 1和m 2 振动系统来说合外力∑F外=f 1 +f2,但注意是矢量合。实际运算时为 板书:∑F外=μm 1 g-μm2g 显然,若m 1=m 2 ,则∑F外=0,则动量守恒; 若m 1 ≠m2,则∑F外≠0,则动量不守恒。 向学生提出问题: (1)m1=m2时动量守恒,那么动量是多少? (2)m1≠m2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)m1=m2时动量守恒,系统的总动量为零。开始时(释放振子时)p=0,此后振动时,当p1和p2均不为零时,它们的大小是相等的,但方向是相反的,所以总动量仍为零。 数学表达式可写成 m1v1=m2v2 (2)m1≠m2时∑F外=μ(m1-m2)g。其方向取决于m1和m2的大小以及运动方向。比如m1>m2, 一开始m 1向右(m 2 向左)运动,结果系统所受合外力∑F外方向向左(f 1 向左,f 2 向右,而且f 1 > f2)。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: 在m 1=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(p=0),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,教师应向学生提出此问题。) 一般说当v=10m/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:

2018_2019学年高中物理第一章碰撞与动量守恒实验验证动量守恒定律分层训练粤教版选修3_5201

实验验证动量守恒定律 1.图1是“验证碰撞中的动量守恒”实验的实验装置.让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下,与静止在支柱上质量为m 2的小球发生对心碰撞,则 图1 图2 (1)两小球的质量关系必须满足________. A.m1=m2B.m1>m2 C.m1<m2D.没有限制 (2)实验必须满足的条件是________. A.轨道末端的切线必须是水平的 B.斜槽轨道必须是光滑的 C.入射小球m1每次都必须从同一高度由静止释放 D.入射小球m1和被碰小球m2的球心在碰撞的瞬间可以不在同一高度上 (3)若采用图1装置进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是________. A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤E.秒表 (4)在实验装置中,若用游标卡尺测得小球的直径如图2,则读数为_______cm. 解析:(1)在“验证碰撞中的动量守恒”实验中,为防止被碰球碰后反弹,入射球的质量必须(远)大于被碰球的质量,因此B正确,A、C、D错误.故选B. (2)要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平,故A正确;“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,只要离开轨道后做平抛运动,对斜槽是否光滑没有要求,故B错误;要保证碰撞前的速度相同,所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故C正确;要保证碰撞后都做平抛运动,两球要发生正碰,碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心应在同一水平高度,两球心的连线应与轨道末端的切线平行,因此两球半径应该相同,故D错误.故选AC. (3)小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相同,在空中的运动时间t相等,m1v1=m1v1′+m2v2′,两边同时乘以时间t,则有:m1v1t=m1v1′t+m2v2′t,m1OP=m1OM+m2(ON-2r),则实验需要测出:小球的质量、小球的水平位置、小球的半径,故需要用到的仪器有:天平,直尺和游标卡尺;故选,ABC.

专地的题目:弹性碰撞、非弹性碰撞动量守恒定律实验

专题:弹性碰撞、非弹性碰撞实验:探究动量守恒定律 学习目标: 1、了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。 2、会用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。 3、了解探究动量守恒定律的三种方法。 学习过程: 系统不受外力,或者所受的外力为零,某些情况下系统受外力,但外力远小于内力时均可以认为系统的动量守恒,应用动量守恒定律时请大家注意速度的方向问题,最好能画出实 际的情境图协助解题。请规范解下列问题。 一、弹性碰撞、非弹性碰撞: 实例分析1:在气垫导轨上,一个质量为2kg的滑块A以1m/s的速度与另一个质量为1kg、速度为4m/s并沿相反方向运动的滑块B迎面相撞,碰撞后两个滑块粘在一起,求: (1)碰撞后两滑块的速度的大小和方向?系统的动能减少了多少?转化为什么能量? ⑵若碰撞后系统的总动能没有变化,则碰撞后两滑块的速度的大小和方向? 问题一:什么叫做弹性碰撞?什么叫做非弹性碰撞?什么叫做完全非弹性碰撞?碰撞过程中

会不会出现动能变多的情形?

实例分析2 :如图,光滑的水平面上,两球质量均为m,甲球与一轻弹簧相连,静止不动, 乙球以速度v撞击弹簧,经过一段时间和弹簧分开,弹簧恢复原长,求: (1 )撞击后甲、乙两球相距最近时两球球的速度的大小和方向? (2 )弹簧的弹性势能最大为多少? (3)乙球和弹簧分开后甲、乙两球的速度的大小和方向? 思考与讨论:假设物体m i以速度v i与原来静止的物体m2发生弹性碰撞,求碰撞后两物体 的速度V3、V4,并讨论m i=m 2; m 1》m2; m 1《m2时的实际情形。

二、探究动量守恒的实验: 问题二(P4参考案例一)如何探究系统动量是否守恒(弹性碰撞、分开模型、完全非弹性碰撞)? 问题三(P5参考案例二):某同学采用如图所示的装置进行实验. 把两个小球用等长的细线悬挂于同一点,让B球静止,拉起A球,由静止释放后使它们相碰,碰后粘在一起.实验 过程中除了要测量A球被拉起的角度i,及它们碰后摆起的最大角度还需测量哪些 2之外, 物理量(写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的动量守恒.用测量的物理量表 示动量守恒应满足的关系式. 问题四(P5参考案例三):水平光滑桌面上有A、B两个小车,质量分别是0.6 kg和0.2 kg.A 车的车尾拉着纸带,A车以某一速度与静止的B车碰撞,碰后两车连在一起共同向前运动 碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示?根据这些数据,请通过计算猜想:对于两小车组 成的系统,什么物理量在碰撞前后是相等的?

16.3动量守恒定律教案

16.3动量守恒定律 主备人:审核人:主讲教师:授课班级:【三维目标】 一、知识与技能: 1.理解动量守恒定律的确切含义和表达式,知道定律的适用条件和适用范围 2.,会应用动量守恒定律分析计算有关问题。 二、过程与方法: 在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力; 三. 情感、态度与价值观: 培养逻辑思维能力,会应用动量守恒定律分析计算有关问题。 【教学重点】:动量的概念和动量守恒定律。 【教学难点】:动量的变化和动量守恒的条件。 【教学方法】:教师启发、引导,学生讨论、交流。 【教学用具】:投影片,多媒体辅助教学设备。 【教学过程】: 【自主学习】 指导学生完成“知识体系梳理” 【新知探究】 一. 设疑激趣,创设研究情境 设置悬念:鸡蛋是我们每天都需要的营养食品,如果我将这只生鸡蛋用力扔出去,鸡蛋的命运会怎样? 演示:站在教室中部用力将鸡蛋水平扔向竖直悬挂在黑板前的大绒布。 提问:你观察到什么现象? 学生:扔在绒布上鸡蛋没破。 教师从绒布下拿出那只鸡蛋并提问:如果站在同一位置将同一只鸡蛋以相同的力向墙上扔,会出现什么结果? 演示:用力将鸡蛋水平扔向墙壁(墙壁上事先贴有白纸)。 学生:鸡蛋破了。 激疑:两种情况下鸡蛋与墙或布作用前的动量可以认为是相同的,作用后的 动量变为零,鸡蛋的动量变化是相同的。但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不

同的结局? 教师:再请大家看一段录象。 教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象(在节奏感强烈的音乐背景下 依次出现亚运会跳高、拳击、跳马、吊环等比赛镜头)。 提问:看完这段录象后,我们可能会提出很多问题,比如跳高、跳马、吊环运动员落地时为什么要落在软垫上?激烈的拳击比赛中,运动员为什么要戴拳击手套?以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题,也正是本节课我们要研究的问题。 课件显示: 二. 分层展开,引导自主探究 1. 关于物体动量的变化跟哪些因素有关的研究 ①提出假说 教师:要解决刚才提出的问题,必须首先研究、解决物体的动量变化跟哪些因素有关这一问题。你们先猜一猜看,物体的动量变化与哪些因素有关? 学生甲猜想:可能与物体的质量和它受到的力有关。 学生乙猜想:可能与物体受到的力的大小和力的作用时间有关。 ②定性验证 教师:同学们会提出各种不同的假说,这些假说是否正确?请你们操作第一个学习软件,先对两个实例进行定性讨论,由此你能得出什么结论? 学生:动手操作学习软件并相互协作讨论。 学生计算机显示:讨论题—— a.一辆以某一速度行驶的汽车,关闭发动机后,要使汽车停下来即使它的动 量为零,如果你是驾驶员可以采取哪些措施? b.静止的足球,要使它运动起来即使它获得一定的动量,可用哪些方法? 请一学生回答对讨论题的分析结果:…… 学生归纳:物体动量的变化跟物体所受力的大小和作用时间的长短有关。 ③定量验证 提问:你得出的这一结论是否正确?你如何验证? 学生提出观点:可以采用数学推导的方法。 教师:很好!数学推导的方法也称定量分析法,请大家继续研究。 学生:继续操作计算机进行定量分析推导。 学生计算机显示(动画):一个质量为m 的物体,初速度为v ,在合外力F 的作用下,经过时间t,速度变为v',该物体动量的变化与什么有关? v v'

高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 第一节 物体的碰撞教学案 粤教版选修35

第一节 物体的碰撞 对应学生用书页码P1 1.碰撞是力学的基本问题之一,著名的科学家伽利略、牛顿等都先后进行了一系列的实验,从最初对一些现象尚无法作出解释,到逐渐归纳成系统的理论,总结出碰撞的规律,直至明确提出运动量守恒的基本思想,都为后来的动量守恒定律奠定了基础。 2 .20世纪30年代以后,由于加速器技术和探测技术的发展,通过高能粒子的碰撞,实验物理学家相继发现了许多新粒子。 3.物体间碰撞的形式多种多样。如图1-1-1甲所示,两小球碰撞时的速度沿着连心线的方向,这种碰撞称为正碰,如图1-1-1乙所示,两球碰撞前的相对速度不在连心线上,这种碰撞称为斜碰。 图1-1-1 4.碰撞的最主要特点是:相互作用时间短,作用力变化快和作用力峰值大等,因而其他外力可以忽略不计。 碰撞是生活中常见的现象,两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接,台球由于两球的碰撞而改变运动状态,微观粒子之间更是由于相互碰撞而改变能量,甚至使得一种粒子转化为另一种粒子,物体在碰撞中遵循什么物理规律呢? 本章我们将从历史上的碰撞实验出发,认识各种碰撞的形式,探究碰撞的规律—动量守恒定律,从守恒和对称的关系中感受物理学的和谐美。

5.如果碰撞过程中系统动能守恒,这样的碰撞叫做弹性碰撞。如果碰撞过程中系统动能不守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞,如果两个物体碰撞后合为一体具有共同的速度,这样的碰撞叫做完全非弹性碰撞。 对应学生用书页码P1 对碰撞现象的研究 1.碰撞现象 两个或两个以上有相对速度的物体相遇时,在很短的时间内它们的运动状态发生显著变化,物体间相互作用的过程叫碰撞。 2.碰撞的特点 (1)作用时间极短,相互作用力变化很快,平均作用力很大;相互作用力远大于其他外力,其他外力可以忽略不计。 (2)碰撞过程是在一瞬间发生的,作用时间极短,所以可以忽略物体的位移,可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置。 3.碰撞的分类 按碰撞过程的能量损失情况可分为完全弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞。 (1)完全弹性碰撞:任何两个小球碰撞时都会发生形变,若两球碰撞后形变能完全恢复,并没有能量损失,碰撞前后两小球构成的系统的动能相等,我们称这种碰撞为完全弹性碰撞。 (2)非弹性碰撞:若两球碰撞后它们的形变不能完全恢复原状,这时将有一部分动能最终会转变为内能,碰撞前后系统的动能不再相等,我们称这种碰撞是非弹性碰撞。 (3)完全非弹性碰撞:如果碰撞后完全不反弹,两球成为一个整体,这种碰撞则是完全非弹性碰撞。 4.对弹性碰撞和非弹性碰撞的理解 弹性碰撞和非弹性碰撞可以从形变和动能两个角度进行理解。 (1)若两个物体发生碰撞时形变属于弹性的,碰后能够恢复,碰撞过程中只是发生了动能和弹性势能之间的相互转化,碰撞前后两小球构成的系统的动能不可能损失,则两物体间发生了完全弹性碰撞。 (2)若两个物体发生碰撞时形变属于非弹性的,碰后不能够恢复原状,碰撞过程中除发生动能和弹性势能之间的相互转化外,碰撞前后系统的动能不再相等,则两物体间的碰撞为非弹性碰撞;若两个物体碰撞后合为一体,形变完全不能恢复,此时损失的动能最大。 (1)物理学家所研究的碰撞,并不限于物体直接接触的情况。分子、原子、基本粒子等微观粒子不直接接触,但相互以力作用着,并影响彼此的运动,这种情况也叫做碰撞。 (2)小到微观粒子,大到生活中宏观物体,再到宇宙天体,碰撞是自然界中最常见的物

高中物理-动量守恒定律及其应用(实验)教案

高中物理-动量守恒定律及其应用(实验)教案 【学习目标】 1.知道动量与冲量的概念,理解动量定理与动量守恒定律. 2.会用动量定理与动量守恒定律解决实际应用问题. 3.明确探究碰撞中的不变量的基本思路. 【要点导学】 1.冲量与动量的概念理解. 2.运用动量定理研究对象与过程的选择. 3.动量守恒定律的适用条件、表达式及解题步骤. 4.弹性碰撞和非弹性碰撞 (1)弹性碰撞:___________________________________ (2)非弹性碰撞:____________________________________ (3)在光滑水平面上,质量为m 1的小球以速度v 1与质量为m 2的静止小球发生弹性正碰,根据动量 守恒和机械能守恒,碰后两个小球的速度分别为: v 1’=_____________v 2’=_____________。 【典型例题】 类型一 冲量与动量定理 【例1】质量为m 的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间1t 到达沙坑表面,又经过时间2t 停在沙坑里。 求: (1)沙对小球的平均阻力F ; (2)小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I 的大小. 类型二 动量守恒定律及守恒条件判断 【例2】 把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出一颗子弹时,关于枪、 弹、 车,下列说法正确的是( ) A .枪和弹组成的系统,动量守恒 B .枪和车组成的系统,动量守恒 C .三者组成的系统,因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量变化很小,可以忽略不计,故系 统动量近似守恒 D .三者组成的系统,动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合 力为零 【变式训练1】如图A 、B 两物体的质量之比m A ∶m B =3∶2,原来静止在平板小车C 上,A 、B 间有 一根被压缩了的弹簧,A 、B 与平板车上表面间的滚动摩擦系数相同,地面光滑,当弹簧突然释放后, 则( ) A .A 、B 组成的系统动量守恒 B .A 、B 、 C 组成的系统动量守恒 C .小车向左运动 D .小车向右运动 类型三 动量守恒与能量守恒的综合应用 【例3】在静止的湖面上有一质量为M=100kg 的小船,船上站一个质量为m=50kg 的人。船长6米, A B C

高中物理-学习并验证碰撞中的动量守恒定律教案

高中物理-学习并验证碰撞中的动量守恒定律教案 教学目标: 1、知道动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并在具体问题中判断动量是否守恒。 2、学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。 3、知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。 教学重点: 动量守恒定律及其守恒条件的判定。 教学难点: 对动量守恒定律条件的掌握。 教具准备:斜槽、小球等。 教学过程 (一)引入新课 前面已经学习了动量定理,那么我们首先回顾一下动量定理的定义:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。表达式为:Ft=mv′-mv=p′-p,或Ft=△p 由此看出冲量是力在时间上的积累效应。动量定理公式中的F 是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。它可以是恒力,也可以是变力。当合外力为变力时,F 是合外力对作用时间的平均值。p 为物体初动量,p′为物体末动量,t 为合外力的作用时间。 下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的情况下,二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何? (二)以两球发生碰撞为例讨论“引入”中提出的问题,进行理论推导。 画图: 设想水平桌面上有两个匀速运动的球,它们的质量分别是1m 和2m ,速度分别是1v 和2v ,而且21v v >。则它们的总动量(动量的矢量和)。经过一定时间1m 追上2m ,并与之发生碰撞,设碰后二者的速度分别为'1v 和' 2v ,此时它们的动量的矢量和,即总动量'+'='+'='221121v m v m p p p 。 板书:221121v m v m p p p +=+= '+'='+'='221121v m v m p p p 下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p 和p '有什么关系.设碰撞过程中两球相互作用力分别是1F 和2F ,力的作用时间是t .根据动量定理,1m 球受到的冲量是11111v m v m t F -' =;

验证动量守恒定律练习题(附答案)

(1)若已得到打点纸带如图所示,并将测得的各计数点间距离标在图上, A 点是运动起 始的第一点,则应选 __________ 段来计算A 的碰前速度,应选 __________ 段来计算A 和 B 碰后 的共同速度(以上两格填“ AB '或“ BC"或“CD"或"DE ”). A B C D E = U ------ r J-f * ... 小 1 8,40c m 1 2 10.50cm 1 9.08cm 1 6.95cm r } (2)已测得小车 A 的质量 m 仁0. 40kg ,小车B 的质量 m2=0 . 20kg ,由以上测量结 果可得:碰前 mAv++mBv= ____________________ k g ?m /s ;碰后 mAvA ,+mBvB= ___________ k g ?m /s .并 比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等 2.某同学用所示装置通过半径相同的 a. b 两球的碰撞来验证动量守恒定律。实验 时先使a 球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下, 落到位于水平地面的记录纸 上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹再把b 球放在水平槽上 靠近槽末端的地方,让a 球仍从同一位置由静止开始滚下, 记录纸上的垂直投影 点。b 球落点痕迹如图所示,其中米尺水平放置。 I | I r 11 | H 111 30 (cm) 1 碰撞后b 球的水平射程应取为 ________ cm. 2 在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?答: ____________ (填选项 号) A. 水平槽上未放b 球时,测量a 球落点位置到O 点的距离 B. a 球与b 球碰撞后,测量a 球落点位置到O 点的距离 C. 测量a 球或b 球的直径 D. 测量a 球和b 球的质量(或两球质量之比) E. 测量地面相对于水平槽面的高度 3)设入射球a 、被碰球b 的质量分别为m 1、m 2,半径分别为门、r 2,为了减 小实验误差,下列说法正确的是( ) 验证动量守恒定律 1.某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验: 在小车A 的前端 粘有橡皮泥,推动小车 A 使之做匀速运动?然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成 一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图所示?在小车 A 后连着纸带,电磁打点计 时器电源频率为50Hz ,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.

动量守恒定律教学设计

《动量守恒定律》教学设计 一、教学目标: (一)知识与技能 1、能够运用牛顿定律推导动量守恒定律。 2、知道动量守恒定律的适用条件,并会用动量守恒定律解决简单的实际问题。(二)过程与方法 1、在探究推导的过程中培养学生协作学习的能力。 2、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律,培养学生的逻辑推理能力。 3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题。 (三)情感、态度与价值观 1、培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法。 2、引导学生通过对动量守恒定律的学习,了解归纳与演绎两种思维方法的应用,并体会定律中包含的对称与和谐的美。 二、学情分析: 通过第一、二节的学习,学生已经掌握了动量概念,再加上之前对牛顿第二,第三定律及运动学公式的学习,为本节课的学些打下了坚实的基础。但是由于学生的物理基础不是很好,所以在教学过程中注重基础问题的研究。 重点:运用牛顿定律推导动量守恒定律 难点:动量守恒定律的成立条件 四、教学方法 教师启发、引导、学生讨论、交流 五、教学设计: 引入新课 上节课学习了动量定理,研究了一个物体受到力的作用后,动量怎样变化,例如,站在冰面上的甲乙两个同学,不论谁推一下谁,他们都会向相反的方向滑开,两个同学的动量都发生了变化。那么这两个同学的总动量怎样变化呢也就说

说两个或两个以上的物体相互作用时,又会出现怎样的总结果呢这节课我们就要探讨这个问题。 (一)动量守恒定律的推导 过渡:在本章的第一节我们通过对实验现象分析得到:两辆小车在相互作用前后,它们的总动量是相等的,那么我们能否用数学推导来证明一下呢 用多媒体展示下列物理情景:在光滑水平面上做匀速运动的两个小球,质量分是m1和m2,沿着同一直线向相同的方向运动,速度分别是v1和v2,且v1>v2,经过一段时间后,m2追上了m1,两球发生碰撞,碰撞后的速度分别是v′1和v′2

(统编版)2020高中物理第一章碰撞与动量守恒1.4反冲运动教案粤教版选修3_

1.4 反冲运动 课堂互动 三点剖析 一、反冲运动 1.反冲运动的产生是系统内力作用的结果,两个相互作用的物体A 、B 组成的系统,A 对B 的作用力使B 获得某一方向的动量,B 对A 的反作用力使A 获得相反方向的动量,从而使A 沿着与B 的运动方向相反的方向做反冲运动. 2.实际遇到的反冲运动问题通常有以下三种: (1)系统不受外力或所受外力之和为零,满足动量守恒的条件,可以用动量守恒定律解决反冲运动问题. (2)系统虽然受到外力作用,但内力远远大于外力,外力可以忽略,也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题. (3)系统虽然所受外力之和不为零,系统的动量并不守恒,但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零,则系统的动量在该方向上的分量保持不变,可以用该方向上动量守恒解决反冲运动问题. 3.动量守恒定律研究的是相互作用的物体总动量问题,如果合外力为零,则总动量守恒,但每个物体的动量都要变化,这是由于相互作用的内力对各个物体都有冲量,据动量定理Ft=Δp,F=t p ?,如果Δp 为某个常数,若时间t 非常小,则F 很大,这时候即使合外力不为零,由于外力远小于内力,可以忽略外力的影响,认为系统动量守恒;但如果时间t 达不到非常小,内力不是非常大,不满足外力远小于内力,则不能认为动量守恒.例如两物体碰撞后结合在一起,由于作用时间极短,即使在不光滑的平面上,也认为动量守恒,但如果两物体间有一根轻质弹簧,两物体通过弹簧相互作用而达到共同速度,这个作用时间就比较长,不满足内力远大于外力的条件,就不能认为动量守恒了. 二、爆炸 爆炸的过程满足动量守恒的条件,只是在炮弹炸开的那一瞬间,才有内力远大于外力,当爆炸结束以后就不再存在这个很大的内力,则系统动量不再守恒.前述碰撞过程机械能不变或有损失,不可能增大,但爆炸过程机械能可能会增加,这是因为火药爆炸产生的能量有可能转化为机械能. 当一个静止的物体爆炸后,炸成两块的质量分别是m 1、m 2,速度分别是v 1、v 2,爆炸消耗的化学能E 全部转化成动能,则有:m 1v 1=m 2v 2 E=2222112 121v m v m + 各个击破 【例1】 如图1-4-2所示,质量为M 的炮车静止在水平面上,炮筒与水平方向夹角为θ,当炮车发射一枚质量为m 、对地速度为v 0的炮弹后,炮车的反冲速度为________________. 图1-4-2 解析:在炮弹发射过程中,炮车所受阻力远小于内力,故系统在水平方向动量守恒. 设炮车速度为v ,则由水平方向动量守恒可得0=Mv+mv 0cosθ

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