《動量守恒定律》教學設計

1、動量守恒定律教學設計一、教學目標：（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、通過實驗與探究，引導學生在研究過程中主動獲取知識，應用知識解決問題，同時在過程中培養(yǎng)學生協(xié)作學習的能力。2、運用動量定理和牛頓第三定律推導出動量守恒定律，培養(yǎng)學生的邏輯推理能力。3、會應用動量守恒定律分析、計算有關問題（只限于一維運動）。（三）情感、態(tài)度與價值觀1、培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度和嚴謹?shù)耐评矸椒ā?、使學生知道自然科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)的重大現(xiàn)實意義以及對社會發(fā)展的巨大推動作用。二、教學重點、難點：重點：理解和基本掌握動量守恒

2、定律。難點：對動量守恒定律條件的掌握。三、教學過程：【新課導言】動量定理研究了一個物體受到力的沖量作用后，動量怎樣變化，那么兩個或兩個以上的物體相互作用時，會出現(xiàn)怎樣的總結果？例如，站在冰面上的兩個人，不論誰推一下誰，他們都會向相反的方向滑開，兩個同學的動量都發(fā)生了變化。又如，靜止在小船上的人，當人沿著船走動時，船也同時沿著與人運動的相反方向運動，而且當人靜止時，船也即時靜止。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系統(tǒng)。系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活

3、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【教師對上述概念給予足夠的解釋，引發(fā)學生思考和討論，加強理解】思考與討論1:圖示，A、B兩物體的質(zhì)量mA>mB,中間用一段細純相連并有一被壓縮的彈簧，放在平板車C上后，A、B、C均處于靜止狀態(tài)，若地面光滑，則在細繩被剪斷后，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.

4、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3MMMMWE成的系統(tǒng)合外力為零D.以上說法均不對答：A、C下面通過實驗探究兩個物體構成的系統(tǒng)在相互作用的過程中，兩個物體間動量的變化規(guī)律。并設計一個物理情境讓學生自己推導出動量守恒定律的表達式?！净右弧浚簩嶒炋骄肯嗷プ饔玫膬蓚€物體動量變化之間的關系。用多媒體展示氣墊導軌實驗裝置。并附有真人演示實驗過程視頻。并完成如下思考：【演示】如下圖所示，氣墊導軌上的AB兩滑塊（已測得質(zhì)量分別為mA、mB）在P、Q兩處。在A、B間壓緊一被壓縮的彈簧，中間用細線把A、B拴住。M和N為兩個光電門，使燒斷細線后A、B兩滑塊向相反方

5、向運動并通過光電門，光電門同時記錄擋光片通過的時間，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mAvA和mBvB。v1 .實驗條件：以A、B為系統(tǒng)，外力很小可忽略不計.2 .實驗結論：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Apa=Apb。3 .總結出動量守恒定律：以上互動過程主要由學生跟實驗過程測得的數(shù)據(jù)，運用所學知識進求解和探討。K教師對上述裝置及實驗過程給予足夠的解釋，引發(fā)學生分析和求解R【互動二】：設計物理情境用牛頓運動定律推導動量守恒公式。如下圖所示，在光滑的水平上做勻速直線運動的兩個小球，質(zhì)量分別m1和m2。沿著同個方

6、向運動，速度分別為Vi和V2（且V2Vi）,則它們的總動量（動量的矢量和）p=m1vi+m2v2。當?shù)诙€球追上第一個球并發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別為Vi'和V2,此時它們的動量的矢量和，即總動量p=p1+p2=miv1+m2v2。下面從動量定理和牛頓第三定律出發(fā)討論p和p'有什么關系?！就茖н^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：ai=2,a2=F2m1m2根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)i、F2等大反響，即：Fi=-F2所以：ma二一m2a2碰撞時兩球間的作用時間極短，用t表示，則有:vi-'viv2y2al=，a2=t-：t代入m1a1=-m2a2并整理

7、得：上述情境可以理解為：以兩小球為研究對象，系統(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)元素在相互作用過程中，總動量是守恒的一一即動量守恒表達式。由以上兩個互動環(huán)節(jié)，可得出動量守恒的定義及表達式。（二）動量守恒定律（師生共同總結上述兩個互動環(huán)節(jié)，并得出結論一一動量守恒定律內(nèi)容及表達式。）1 .內(nèi)容表述：一個系統(tǒng)不受外力或受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變，這個結論叫做動量守恒定律。2 .數(shù)學表達式：（1） mivi+m2v2=mnvi'+m2v2,即pi+p2=pi/+p2/o（相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前系統(tǒng)的總動量等于作用后系統(tǒng)的總動量）（2） Api+Ap2=0,Api=-Ap2（相互作

8、用的兩個物體組成的系統(tǒng)，兩物體動量增量大小相等、方向相反）（3） AP=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式是矢量式，解題時選取正方向后用正、負來表示方向，將矢量運算變?yōu)榇鷶?shù)運算。同時性：表達式兩邊的各個速度必須是同一時刻的速度。思考與討論2:質(zhì)量為m的小球A在光滑平面上以速度uo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.1oB.-0C.-0D.503333【分析】：動量守恒定律的矢量性告訴我們，代入數(shù)值時要選定正方向，確定各量的正、負方

9、向.本題中A球碰后速度方向未給出，應以正、負兩個方向考慮.代入正值計算結果A正確;代入負值計算則B正確，且不違背實際可能性。答案：AB.3 .成立條件動量守恒定律有許多優(yōu)點。其中最特出的一點是，它對系統(tǒng)過程變化情況不要知道得很細，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習的問題。但它的使用要滿足一定的條件。請詳細的研究動量定包定律的內(nèi)容并結自己的理解，總結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：waa

10、mamH 三如圖所示，子彈打進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系統(tǒng)動量是否守恒？說明理由?！痉治觥浚捍祟}重在引導學生針對不同的對象（系統(tǒng)），對應不同的過程中，受力情況不同，總動量可能變化，可能守恒?！就ㄟ^此題，讓學生明白：在學習物理的過程中，重要的一項基本功是正確恰當?shù)剡x取研究對象、研究過程，根據(jù)實際情況選用對應的物理規(guī)律，不能生搬硬套?！克伎寂c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動，在這一現(xiàn)象中，物塊B沿斜面體A下滑

11、時，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，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支持力作用，這兩個力也不平衡(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用動量守恒，當滑塊在水平地面上向左運動時，斜面體將會向右運動，而且它們運動時的動量大小相等、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)，

12、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,mB=0.3kg,它們的下底面光滑，上表面粗糙；另有一質(zhì)量mc=0.1kg的滑塊C(可視為質(zhì)點)，以vc=25m/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va;向三jAB(2)滑塊C離開A時的速度vC。?曲阜析：這是一個由A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)，以這系統(tǒng)為研究對象，當C在A、B上滑動時，A、B、C三個物體間存在相互

13、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。(1)當C滑上A后，由于有摩擦力作用，將帶動A和B一起運動，直至C滑上B后，A、B兩木塊分離，分離時木塊A的速度為vA。最后C相對靜止在B上，與B以共同速度vB=30m/s運動，由動量守恒定律有_mcvc-(mBmd0.125-(0.30.1)3.0va-Lm/s=2.6m/smA=0.5(2)為計算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時的速度為vC,B與A的速度同為vA,由動量守恒定律有.(mBmC)vB-mBvA(0.30.1)3.0-0.32.6,vC=m/s=4.2m/smBvB+mCvC=(mB+mC)vB-mC012、如圖所示，氣球與純梯的質(zhì)量為M,氣球的繩梯上立著一個質(zhì)量為m的人，整個系統(tǒng)保持靜止狀態(tài)，不計空氣阻力，則當人沿繩梯向上爬時，對于人和氣球（包括純梯）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，因為當人未沿純梯向上爬時