《動量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、精品文檔動量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)吳川一中物理科組李志秀一、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能1、理解動量守恒定律的確切含義。2、知道動量守恒定律的適用條件和適用范圍，并會用動量守恒定律解釋現(xiàn)象。（二）過程與方法1、通過實(shí)驗(yàn)與探究，引導(dǎo)學(xué)生在研究過程中主動獲取知識，應(yīng)用知識解決問題，同時(shí)在過程中培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。2、運(yùn)用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。3、會應(yīng)用動量守恒定律分析、計(jì)算有關(guān)問題（只限于一維運(yùn)動）。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ā?、使學(xué)生知道自然科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的重大現(xiàn)實(shí)意義以及對社會發(fā)展的巨大推動作用。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

2、：重點(diǎn)：理解和基本掌握動量守恒定律。難點(diǎn)：對動量守恒定律條件的掌握。三、教學(xué)過程：【新課導(dǎo)言】動量定理研究了一個(gè)物體受到力的沖量作用后，動量怎樣變化，那么兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相互作用時(shí)，會出現(xiàn)怎樣的總結(jié)果？例如，站在冰面上的兩個(gè)人，不論誰推一下誰，他們都會向相反的方向滑開，兩個(gè)同學(xué)的動量都發(fā)生了變化。又如，靜止在小船上的人，當(dāng)人沿著船走動時(shí)，船也同時(shí)沿著與人運(yùn)動的相反方向運(yùn)動，而且當(dāng)人靜止時(shí)，船也即時(shí)靜止。生活還有很多其它的例子，這些過程中相互作用的物體的動量都有變化，但它們遵循著什么樣的規(guī)律？（）系統(tǒng)內(nèi)力和外力【學(xué)生閱讀討論，什么是系統(tǒng)？ 什么是內(nèi)力和外力？】（ 1）系統(tǒng)：相互作用的物體組成

3、系統(tǒng)。系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活選取。（ 2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力。（ 3）外力：外物對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力。注意： 內(nèi)力和外力的區(qū)分依賴于系統(tǒng)的選取，只有在確定了系統(tǒng)后，才能確定內(nèi)力和外力。1歡迎下載精品文檔【教師對上述概念給予足夠的解釋，引發(fā)學(xué)生思考和討論，加強(qiáng)理解】思考與討論 1：圖示， A、B兩物體的質(zhì)量 m AmB ，中間用一段細(xì)繩相連并有一被壓縮的彈簧，放在平板車C上后， A、B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài)，若地面光滑，則在細(xì)繩被剪斷后，在A、B未從 C上滑離之前， A、B在C上向相反方向滑動過程中（）A若 A、B與 C之間的摩擦力大小相同，則A、B組成的系統(tǒng)合外力為零。B若 A、B

4、與 C之間的摩擦力大小不相同，則A、 B組成的系統(tǒng)合外力不為零。C若 A、 B與 C之間的摩擦力大小不相同，則A、 B組成的系合外力不為零，但A、B、C組成的系統(tǒng)合外力為零。D以上說法均不對答：A、CAB下面通過實(shí)驗(yàn)探究兩個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用的過程中，兩個(gè)物體間動量的變化規(guī)律。并設(shè)計(jì)一個(gè)物理情境讓學(xué)生自己推導(dǎo)出動量守恒定律的表達(dá)式?！净右?】：實(shí)驗(yàn)探究相互作用的兩個(gè)物體動量變化之間的關(guān)系。用多媒體展示氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置。并附有真人演示實(shí)驗(yàn)過程視頻。并完成如下思考：【演示】如下圖所示，氣墊導(dǎo)軌上的A、B 兩滑塊（已測得質(zhì)量分別為mA 、 mB ）在 P、 Q兩處。在 A、B 間壓緊一被壓縮

5、的彈簧，中間用細(xì)線把A、B 拴住。 M和 N為兩個(gè)光電門，使燒斷細(xì)線后 A、B 兩滑塊向相反方向運(yùn)動并通過光電門，光電門同時(shí)記錄擋光片通過的時(shí)間，由s 可求得兩滑塊通過光電門的速度（即兩滑塊相互作用后的速度）。比較mA vA 和 mB vB 。v1 實(shí)驗(yàn)條件：以 A、B 為系統(tǒng)，外力很小可忽略不計(jì)2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩物體 A、B 在不受外力作用的條件下，相互作用過程中動量變化大小相等，方向相反，即PAPB。3. 總結(jié)出動量守恒定律：以上互動過程主要由學(xué)生跟實(shí)驗(yàn)過程測得的數(shù)據(jù)，運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)求解和探討。教師對上述裝置及實(shí)驗(yàn)過程給予足夠的解釋，引發(fā)學(xué)生分析和求解【互動二 】：設(shè)計(jì)物理情境用牛頓運(yùn)動定律

6、推導(dǎo)動量守恒公式。2歡迎下載精品文檔如下圖所示，在光滑的水平上做勻速直線運(yùn)動的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別m1 和 m2 。沿著同一個(gè)方向運(yùn)動，速度分別為v1和 v2（且 v2v1 ），則它們的總動量( 動量的矢量和) pm1v1m2 v2 。當(dāng)?shù)诙€(gè)球追上第一個(gè)球并發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別為v1 ' 和 v2 ' ，此時(shí)它們的動量的矢量和，即總動量p 'p1'p2'm1 v1'm2 v2' 。下面從動量定理和牛頓第三定律出發(fā)討論 p 和 p有什么關(guān)系。m2m1v2v1【推導(dǎo)過程 】：根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過程中1、2 兩球的加速度分別是： a1

7、F1 ，a2F2m1m2根據(jù)牛頓第三定律， F1、F2 等大反響，即： F1= -F2所以： m1a1m2 a2碰撞時(shí)兩球間的作用時(shí)間極短，用t 表示，則有： a1v1v1 ，a2v2 v2tt代入 m1a1m2 a2 并整理得：m1 v1m2 v2 m1v1 m2 v2上述情境可以理解為：以兩小球?yàn)檠芯繉ο?，系統(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)元素在相互作用過程中，總動量是守恒的即動量守恒表達(dá)式。由以上兩個(gè)互動環(huán)節(jié)，可得出動量守恒的定義及表達(dá)式。（二）動量守恒定律（師生共同總結(jié)上述兩個(gè)互動環(huán)節(jié)，并得出結(jié)論動量守恒定律內(nèi)容及表達(dá)式。）1內(nèi)容表述： 一個(gè)系統(tǒng)不受外力或受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變，

8、這個(gè)結(jié)論叫做動量守恒定律。2數(shù)學(xué)表達(dá)式：（ 1） m1v1m2 v2m1v1m2 v2，即 p 1 +p 2 =p 1 / +p 2 / 。（相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，作用前系統(tǒng)的總動量等于作用后系統(tǒng)的總動量）（ 2）p1 +p2=0，p1= -p2。3歡迎下載精品文檔（相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，兩物體動量增量大小相等、方向相反）（ 3） P=0（系統(tǒng)總動量的增量為零）【注意】：同一性：上述式中的速度都應(yīng)相對同一參考系，一般以地面為參考系。矢量性：動量守恒定律的表達(dá)式是矢量式，解題時(shí)選取正方向后用正、負(fù)來表示方向，將矢量運(yùn)算變?yōu)榇鷶?shù)運(yùn)算。同時(shí)性：表達(dá)式兩邊的各個(gè)速度必須是同一時(shí)刻的速度

9、。思考與討論 2：質(zhì)量為 m的小球 A 在光滑平面上以速度0 與質(zhì)量為2m的靜止小球 B 發(fā)生正碰，碰撞后，A 球速率變?yōu)樵瓉淼? ，那末，碰后 B 球的速度可能值是下面的 ().3A 10B20 40D33C3530【分析】：動量守恒定律的矢量性告訴我們，代入數(shù)值時(shí)要選定正方向，確定各量的正、負(fù)方向 .本題中 A球碰后速度方向未給出，應(yīng)以正、負(fù)兩個(gè)方向考慮.代入正值計(jì)算結(jié)果 A正確；代入負(fù)值計(jì)算則 B正確，且不違背實(shí)際可能性。答案： AB.3成立條件動量守恒定律有許多優(yōu)點(diǎn)。其中最特出的一點(diǎn)是，它對系統(tǒng)過程變化情況不要知道得很細(xì)，只要知道過程始末情況便好。能有效地處理一些過程變化復(fù)習(xí)的問題。但

10、它的使用要滿足一定的條件。請?jiān)敿?xì)的研究動量定恒定律的內(nèi)容并結(jié)自己的理解，總結(jié)出動量守恒定律的適用條件。（ 1）不受外力或受外力之和為零，系統(tǒng)的總動量守恒（ 2）系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，可忽略外力，系統(tǒng)的總動量守恒（ 3）系統(tǒng)在某一方向上滿足上述（ 1）或（ 2），則在該方向上系統(tǒng)的總動量守恒思考與討論 3：如圖所示，子彈打進(jìn)與固定于墻壁的彈簧相連的木塊，此系統(tǒng)從子彈開始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過程中，子彈與木塊作為一個(gè)系統(tǒng)動量是否守恒？說明理由?！痉治觥浚捍祟}重在引導(dǎo)學(xué)生針對不同的對象（系統(tǒng)） ，對應(yīng)不同的過程中，受力情況不同，總動量可能變化，可能守恒?！就ㄟ^此題，讓學(xué)生明白：在學(xué)習(xí)物理的過程

11、中，重要的一項(xiàng)基本功是正確恰當(dāng)?shù)剡x取研究對象、研究過程，根據(jù)實(shí)際情況選用對應(yīng)的物理規(guī)律，不能生搬硬套。 】。4歡迎下載精品文檔思考與討論 4：如圖所示，斜面體A 的質(zhì)量為 M，把它置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊 B 從斜面體 A 的頂部由靜止滑下，與斜面體分離后以速度v 在光滑的水平面上運(yùn)動，在這一現(xiàn)象中，物塊B 沿斜面體 A 下滑時(shí)，分析系統(tǒng)的動量守恒情況？【分析】：物塊 B 沿斜面體 A 下滑時(shí)，A 與 B 間的作用力 ( 彈力和可能的摩擦力 ) 都是內(nèi)力，這些力不予考慮。 但物塊 B 還受到重力作用， 這個(gè)力是 A、B 系統(tǒng)以外的物體的作用， 是外力；物體 A 也受到重力和水平面的

12、支持力作用，這兩個(gè)力也不平衡(A 受到重力、水平面支持力和B 對它的彈力在豎直方向平衡) ，故系統(tǒng)的合外力不為零。但系統(tǒng)在水平方向沒有受到外力作用，因而在水平方向可應(yīng)用動量守恒，當(dāng)滑塊在水平地面上向左運(yùn)動時(shí)，斜面體將會向右運(yùn)動，而且它們運(yùn)動時(shí)的動量大小相等、方向相反，其總動量還是零。4適用范圍動量守恒定律是自然界最重要最普遍的規(guī)律之一，大到星球的宏觀系統(tǒng)，小到基本粒子的微觀系統(tǒng)，無論系統(tǒng)內(nèi)各物體之間相互作用是什么力，只要滿足上述條件，動量守恒定律都是適用的。（三）：課堂鞏固訓(xùn)練1、如下圖所示，緊靠著放在光滑的水平面上的木塊A和 B，其質(zhì)量分別為 mA 0.5kg ，mB0.3kg ，它們的下底

13、面光滑，上表面粗糙；另有一質(zhì)量mC0.1kg 的滑塊 C（可視為質(zhì)點(diǎn)），以 vC25m / s 的速度恰好水平地滑到 A 的上表面，如圖所示，由于摩擦，滑塊最后停在木塊B上， B 和 C 的共同速度為 3.0m/s ，求：（ 1）木塊 A 的最終速度 v A ；（ 2）滑塊 C離開 A 時(shí)的速度 vC 。解析：這是一個(gè)由A、 B、 C 三個(gè)物體組成的系統(tǒng)，以這系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)C 在 A、 B上滑動時(shí)， A、B、C 三個(gè)物體間存在相互作用，但在水平方向不存在其他外力作用，因此系統(tǒng)的動量守恒。（ ）當(dāng) C滑上 A 后，由于有摩擦力作用，將帶動A 和 B 一起運(yùn)動，直至 C滑上 B 后， 、1AB

14、 兩木塊分離，分離時(shí)木塊 A的速度為 v A 。最后 C相對靜止在 B上，與 B 以共同速度 vB3.0m / s運(yùn)動，由動量守恒定律有mC vCmA vA(mBmC ) vB。5歡迎下載精品文檔mC vC (mBmC )vB0.1 25(0.3 0.1) 3.0 m / s 2.6m / svAmA=0.5（ 2）為計(jì)算 vC ，我們以 B、 C 為系統(tǒng)， C滑上 B 后與 A 分離， C、 B 系統(tǒng)水平方向動量守恒。 C 離開 A 時(shí)的速度為 vC ， B 與 A 的速度同為 v A ，由動量守恒定律有(mBmC )vBmB v A(0.3 0.1) 3.0 0.3 2.6 m / s 4.2m / svCmB vBmC vC (mB mC ) vB mC0.12、如圖所示，氣球與繩梯的質(zhì)量為M，氣球的繩梯上站著一個(gè)質(zhì)量為m的人，整個(gè)系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)空氣阻力，則當(dāng)人沿繩梯向上爬時(shí)，對于人和氣球（包括繩梯）這一系統(tǒng)來說動量是否守恒？為什么？【解析】對于這一系統(tǒng)來說，動量是守恒的，因?yàn)楫?dāng)人未沿繩梯向上爬時(shí)，系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明系統(tǒng)所受的重力（m）g 跟浮力 F 平衡，那么系統(tǒng)所受的外力之和為零，