專題《動量守恒定律的應用》教案舊人教.doc

第四節(jié)動量守恒定律的應用本節(jié)教材分析本節(jié)主要通過碰撞、爆炸兩個實例說明應用動量守恒定律解決這類問題的優(yōu)點和得出動量守恒定律解題基本步驟在本節(jié)的教學中，應該使學生知道：分析物理現象不但要明確研究對象，而且要明確研究的是哪一段過程，知道碰撞過程的初狀態(tài)就是剛開始發(fā)生相互作用時的狀態(tài)，末狀態(tài)是相互作用剛結束時的狀態(tài)對象和過程分析清楚了，才能正確運用定律解決具體問題動量守恒定律是宏觀世界和微觀世界都遵守的共同規(guī)律，應用非常廣泛，而動量守恒定律的適用條件是相互作用的物質系統不受外力，實際上真正不受外力的情況幾乎是不存在的，在本節(jié)中應使學生了解當外力遠小于內力時，外力可以忽略不計，因而可以用動量守恒定律解題教學目標一、知識目標1知道應用動量守恒定律解決問題時應注意的問題2掌握應用動量守恒定律解決問題的一般步驟3會應用動量定恒定律分析、解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題二、能力目標1掌握應用動量守恒定律解題的方法和步驟2能綜合運用動量定理和動量守恒定律求解有關問題三、德育目標1通過用動量守恒定律求解有關問題，培養(yǎng)學生理論聯系實際的能力2滲透物理學研究和解決問題方法的教育教學重點動量守恒定律的正確應用；熟練掌握應用動量守恒定律解決有關力學問題的正確步驟教學難點應用動量守恒定律時守恒條件的判斷，包括動量守恒定律的“五性”：條件性；整體性；矢量性；相對性；瞬時性教學方法1學生通過閱讀、對比、討論，總結出動量守恒定律的解題步驟2學生通過實例分析，結合碰撞、爆炸等問題的特點，明確動量守恒定律的矢量性、同時性和相對性教學用具投影片、CAI課件教學過程用投影片出示本節(jié)課的學習目標：1掌握應用動量守恒定律解決問題的一般步驟2知道應用動量守恒定律解決問題時應注意的問題，并知道應用動量守恒定律解決有關問題的優(yōu)點3會應用動量守恒定律分析、解決打擊、碰撞、爆炸等物體相互作用的問題（只限于一維運動）4解決實際問題時，會正確選擇正方向，化一維矢量運算為代數運算學習目標完成過程一、導入新課上一節(jié)我們學習了動量守恒定律，那么同學們回憶下邊兩個問題：1動量守恒的條件是什么？2動量守恒定律的研究對象是什么？學生答：動量守恒的條件是系統所受的外力之和等于0；動量守恒定律的研究對象是有相互作用的物體構成的系統教師：在實際生活中，物體之間的相互作用種類很多，比如碰撞、爆炸等問題，本節(jié)課我們就應用動量守恒定律來解決這些問題板書課題：動量守恒定律的應用二、新課教學(一)關于碰撞中的動量守恒1用投影片出示例題1在列車編組站里，一輛m1=1.8kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運動，碰上一輛m2=2.2kg的靜止的貨車，它們碰撞后接合在一起繼續(xù)運動，求運動的速度？學生合上課本，用投影片出示例題進行分析，可使學生積極動眼、動手、動腦，提高學習效率2用實物投影儀出示分析思考題本題中相互作用的系統是什么？分析系統受到哪幾個外力的作用？是否符合動量守恒的條件？本題中研究的是哪一個過程？該過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？學生討論、分析并解答：學生代表回答：本題中兩輛貨車碰撞，在碰撞過程中發(fā)生相互作用，所以本題中兩輛貨車組成相互作用的系統，我們把這個系統作為研究的對象系統所受的外力有：重力、支持力、摩擦力和空氣阻力學生甲：不符合動量守恒的條件：因為物體系統所受的外力之和不等于0學生乙：符合動量守恒的條件，因為在碰撞過程中相互作用的內力遠大于外力，我們可近似認為不考慮摩擦力和空氣阻力教師講：在處理實際問題時，如果外力遠小于相互作用過程中的內力，此時外力可以忽略不計，認為相互作用過程中的動量守恒本題研究的是兩輛貨車碰撞這一相互作用過程，碰撞過程的初狀態(tài)是剛開始發(fā)生相互作用時的狀態(tài)；末狀態(tài)是相互作用剛結束時的狀態(tài).4.用投影片展示學生的解題過程解：取兩輛貨車在碰撞前運動貨車的運動方向為正方向，則v1=2m/s，設兩車接合后的速度為v，則兩車碰撞前的總動量為p=m1v1，碰撞后的總動量為p=(m1+m2)v，由動量守恒定律p=p可得：（m1+m2）v=m1v1即兩車接合后以0.9m/s的速度沿著第一輛車原來運動的方向繼續(xù)運動5教師：同學們現在來總結一下我們用動量守恒定律求解問題是如何分步完成的學生討論總結并分組接龍回答教師結合學生的回答進行板書應用動量守恒定律解題的一般步驟：據題意確定研究對象（即相互作用的系統）對系統進行受力分析，分清哪些力是系統內力，哪些是系統外力判斷是否符合動量守恒的條件恰當選取相互作用的初態(tài)和末態(tài)，弄清這二個狀態(tài)系統的總動量，然后據動量守恒定律的表達式列方程注意：用動量守恒定律列式時，應注意各量中速度的參考系要統一，要規(guī)定正方向，確定各量的正、負號6教師特別強調用動量守恒定律解題時：系統性即所選的研究對象應是有相互作用的系統.同一性各個物體的速度必須是對于同一參考系而言的.同時性動量守恒的表達式中一邊的速度必須是同一時刻的.矢量性（方向性）表達式中的速度、動量均為矢量，在作用前后速度都在一條直線上的條件下，選定一個正方向，將矢量運算轉化為代數運算條件性：必須符合動量守恒定律的條件(二)關于動量守恒定律應用過程中常見錯誤例析1用多媒體出示例題2，并展示模擬題中所描述的物理情景：平靜的水面上有一載人的小船，船和人的總質量為M，站立在船上的人手中拿一質量為m的物體，起初人相對船靜止，船、人、物以共同速度v0前進，當人相對于船以速度u向相反方向將物體拋出后，船和人的速度為多大？（水的阻力不計）2學生討論本題中選什么作為研究對象，并判斷動量是否守恒學生:選取人、船、物體組成的系統為研究對象系統受到重力和浮力作用（由于水的阻力不計），所以符合動量守恒的條件3教師用多媒體出示幾個解題過程，學生討論分析是否正確解法一：對系統列方程得:(m+M)v0=Mv+m(-u)分析得到：這種解法也是錯誤的，錯誤在于列方程時沒有注意“同一性”，方程中各動量必須是針對同一參照物，由于船速v0、v都是以地面為參照物的，而u是相對于船的速度，必須換成相對于同一參照物的速度解法二：對系統列方程得：（M+m）v0=mv+m(v+u)分析得到：這種解法也是錯誤的，錯誤在于沒有注意動量的“矢量性”，由于物相對于船的速度為與船速相反，若規(guī)定船速方向為正方向，u應當取負值.解法三：對系統列方程得：（m+M）v0=mv+m(v0-u)這種解法還是錯誤的錯誤在于沒有注意到“同時性”，應知道物體被拋出瞬間，船速已發(fā)生變化，不再是原來的v0而變成了v，即u與v是同一時刻的速度，拋出后物體對地的速度是v-u,而不是v0-u4分析結束后，學生寫出正確的解題過程并在實物投影儀上展示：解：取人、船、物組成的系統為研究對象由于水的阻力不計，系統的動量守恒以船速方向為正方向，設拋出物體后人和船的速度為v，則物對地的速度為v-u，由動量守恒定律得：(m+M)v0=Mv+m(v-u)解得: 教師進行題后強化：應用動量守恒定律時，要注意：系統性、條件性、同一性、同時性、方向性（三）動量守恒定律中守恒條件的擴展1用多媒體出示例題3并模擬題中描述的物理情景：在水平軌道上放置一門質量為M的炮車，發(fā)射炮彈的質量為m，炮彈與軌道間摩擦力不計，當炮身與水平方向成角發(fā)射炮彈時，炮彈相對于炮身的出口速度為v0，試求炮車后退的速度有多大？2師生共同分析：選定的研究對象是：炮彈和炮車構成的系統系統所受到的力：系統在發(fā)射過程中受到兩個力作用，一是二者的重力G，二是地面的支持力F，因傾斜發(fā)射炮彈，故支持力FG，合外力不為0，系統動量不守恒但因水平方向上外力之和為0，符合動量守恒的條件得到在水平方向上動量守恒3逐步展示解題過程：以v0在水平方向的分量為正方向（注意v0是炮彈相對炮身的速度）則炮彈對地的水平分速度為：v0cos-v據水平方向動量守恒得：m(v0cos-v)-Mv=0解得： 4教師總結：當物體系受到的合外力不為0時，系統總動量不守恒，但其合外力在某一方向的分量為0，或合外力或該方向的矢量和為0，則物體系在該方向的動量守恒，或者說總動量在該方向上的分量守恒由此我們得到動量守恒定律的適用條件：系統不受外力或所受外力之和為0；系統所受外力比內力小很多；系統某一方向不受外力或所受外力之和為0；系統在某一方向所受外力比內力小很多5用投影片出示例題四：一枚在空中飛行的導彈，質量為m，在某點速度的大小為v，導彈在該點突然炸裂成兩塊，其中質量為m1的一塊沿著v的反方向飛去，速度的大小為v1，求炸裂后另一塊的速度v2學生據多媒體的模擬過程進行解答在實物投影儀上對解題結果進行抽查解：導彈炸裂前的總動量為p=mv，炸裂后的總動量為p=m1v1+(m-m1)v2據動量守恒p=p可得：m1v1+(m-m1)v2=mv所以取炸裂前速度v的方向為正方向，v為正值，v1與v的方向相反，v1為負值，由可知，v2應為正值，這表示質量為(m-m1)的那部分沿著與v相同的方向飛去三、鞏固練習質量為150 kg的小車以2 m/s的速度在水平光滑道路上勻速前進，質量為50 kg的人以水平速度4 m/s迎面跳上小車后，車的速度為多少米每秒？四、小結通過本節(jié)課的學習，我們明確了以下幾個問題：1應用動量守恒定律解題時，動量守恒的條件是：系統不受外力或所受外力之和為0系統所受外力比內力小很多系統在某一方向不受外力或所受外力之和為0，或所受外力比內力小很多，則該方向的動量分量守恒（分動量守恒）2凡是物體間相互作用而引起的動量變化，都應首先考慮動量是否守恒3在應用動量守恒定律解題時，步驟為：明確研究系統，判斷是否守恒；選取正方向，明確作用前總動量和作用后總動量；列方程：p