動量守恒定律

1、動量守恒定律 教案 劉希乾三維目標(biāo)：（一）知識與技能1、理解動量守恒定律的確切含義和表達(dá)式2、知道定律的適用條件和適用范圍；3、掌握運(yùn)用動量守恒定律的一般步驟（二）過程與方法知道運(yùn)用動量守恒定律解決問題應(yīng)注意的問題，并知道運(yùn)用動量守恒定律解決有關(guān)問題的優(yōu)點(diǎn)。（三）情感、態(tài)度與價值觀學(xué)會用動量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題，培養(yǎng)思維能力。教學(xué)重點(diǎn)：1、動量的概念和動量守恒定律。2、運(yùn)用動量守恒定律的一般步驟。教學(xué)難點(diǎn)：動量的變化和動量守恒的條件、應(yīng)用。引入新課： 通過以前的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)會描述一些簡單的典型的運(yùn)動。知道速度、位移、加速度都是用來描述物體運(yùn)動的物理量，而通過上一節(jié)課

2、的學(xué)習(xí)，我們又認(rèn)識到動量也可以描述物體的運(yùn)動狀態(tài)，而且我們通過動能定理也建立起了力與動量的聯(lián)系，知道動量是力對時間積累的效果。正如力在空間中的積累存在著自然普遍定則一樣，力對時間的積累是否也存在著某種守恒的普適關(guān)系？進(jìn)行新課：【小組討論交流】一、 牛頓第一定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)內(nèi)容：一切物體總有保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)，除非有外力迫使它改變這一狀態(tài)。實(shí)質(zhì)：力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。二、 牛頓第二定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)內(nèi)容：物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。實(shí)質(zhì)：力是產(chǎn)生加速度的原因，加速度改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)。三、 牛頓第三定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)內(nèi)容：物體間

3、的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。實(shí)質(zhì)：物體間的相互作用總是等大反向。四、 如果是兩個物體，如何區(qū)分它們之間的相互作用和其它物體對它們的作用力呢？系統(tǒng)：可以把兩個或兩個以上物體看做一個力學(xué)系統(tǒng)。內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體間作用力稱為內(nèi)力。外力：外界物體對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力稱為外力。教師總結(jié)： 我們把兩個物體看作一個系統(tǒng)，那么兩個物體間的相互作用就屬于系統(tǒng)的內(nèi)力，外界其它物體對系統(tǒng)中任何一物體的作用就是系統(tǒng)所受的外力。根據(jù)牛頓運(yùn)動定律可知：不論外力還是內(nèi)力都會改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，而內(nèi)力起的作用就像人民內(nèi)部矛盾，外力起的作用則為外在矛盾。前者可以相互抵消達(dá)到和諧，但是后者必然破壞

4、這種和諧關(guān)系。而現(xiàn)實(shí)生活中諸如此類的守恒隨處可見。 比如：甲乙各有500元現(xiàn)金，相互交換甲乙兩者共有財富值不變。但甲又別處得到500元，這必然使兩者共有財富值增加。相反，丙強(qiáng)行從甲手中拿走500元，兩者共有財富值較少。 再有：一個絕熱系統(tǒng)中兩個物體相互吸熱放熱，系統(tǒng)溫度必然升高；而外界對系統(tǒng)加熱，系統(tǒng)溫度必然升高。 與我們所學(xué)更近的例子：比如機(jī)械能守恒定律。系統(tǒng)中僅有保守力做功，機(jī)械能守恒。但是若有外力對系統(tǒng)內(nèi)任何物體做功，這種守恒必然打破?！緞?chuàng)設(shè)情境，理論推理】現(xiàn)實(shí)生活中，這種守恒隨處可見。為此我們創(chuàng)設(shè)一個物理情境： 光滑水平桌面上有一質(zhì)量為m1的物體以速度v1向右運(yùn)動，質(zhì)量為m2的物體以速

5、度v2向右運(yùn)動。且v1>v2，那么經(jīng)過一定時間后，必然追上m1且發(fā)生碰撞。設(shè)碰撞后m1的速度為v1,m2速度為v2碰撞過程中m2對m1的作用力為F1，m1對m2的作用力為F2【教師引導(dǎo)，學(xué)生自主推理：】兩物體各自所受重力和支持力雖為外力，但是合力為零，不改變物體的的運(yùn)動狀態(tài)。F1和F2是兩物體組成的系統(tǒng)內(nèi)力。推導(dǎo)1：根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過程中兩球的加速度分別為：， 根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1與F2的大小相等方向相反，即所以：碰撞時兩小球之間的作用時間很-短，用表示。這樣加速度與速度前后的關(guān)系就是， 把加速度的表達(dá)式帶入，移項(xiàng)后得到 （1）推導(dǎo)2：根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1與F2的大小相等方向相

6、反，即碰撞時兩小球之間的作用時間很短，用表示。取向右為正，則系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)力沖量關(guān)系為根據(jù)動量定理可知：，那么整理得到 （1）【教師總結(jié)】我們通過不同的策略，得出相同的結(jié)論（1）。而且的實(shí)驗(yàn)探究中我們也得到了一樣的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，物體相互碰撞過程中確實(shí)存在著這種守恒關(guān)系。（1）式的物理意義是：兩球碰撞前的動量之和等于碰撞后的動量之和。因?yàn)榕鲎策^程中的任意時刻牛頓第三定律、動量定理的結(jié)論都是成立的，因此（1）式對過程中的任意兩時刻的狀態(tài)都是適用的，也就是說系統(tǒng)在整個過程中一直保持不變。因此我們可以說這個過程中動量是守恒的。歷史上通過幾代物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)上和理論上的分析、探索與斗爭，

7、人們在18世紀(jì)形成這樣的共識：如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律?！窘處熤笇?dǎo)，學(xué)生總結(jié)】動量守恒定律的條件：（1）系統(tǒng)不受外力，（2）系統(tǒng)所受外力矢量和為零動量守恒定律的表達(dá)式：（1） 動量定理指出，系統(tǒng)的總動量保持不變。那么碰撞前和碰撞后系統(tǒng)的動量應(yīng)該相等。即（2） 如果是相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，總動量不變。那么系統(tǒng)內(nèi)一個物體增加的動量跟另一個物體減少的動量也相等。即（3） 系統(tǒng)總動量不變，那就是說對于系統(tǒng)動量變化量應(yīng)該為零。即（4） 相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前動量之和等于作用后的動量之和。即板書設(shè)計一、 系統(tǒng) 內(nèi)力和外力1、 系統(tǒng)：2、 內(nèi)力：3、 外力：二、 動量守恒定律1、 推導(dǎo)過程2、 內(nèi)容3、 成立條件4、 表達(dá)式課堂小結(jié)本節(jié)課