高中人教物理選擇性必修一第1章第3節(jié)動量守恒定律教學設(shè)計

1、人教版高中物理選擇性必修1第1章第3節(jié)動量守恒定律教學設(shè)計課題 動量守恒定律單元1學科物理年級高二教材分析動量守恒定律既適用于宏觀世界，也適用于微觀世界;既適用于低速運動，又適用于高速運動。它是適用范圍比牛頓運動定律更廣的一-條普遍規(guī)律。本節(jié)根據(jù)牛頓第三定律和動量定理推導得出:不受外力(或所受合外力為0)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的過程中，系統(tǒng)的總動量于恒。建立在牛頓第三定律及動量定理基礎(chǔ)上的理論推導和本章第1節(jié)的實驗探究相結(jié)合，有利于幫助學生更好地理解動量守恒定律，深化對物體之間相互作用規(guī)律的理解。動量守恒定律既是本章的核心內(nèi)容，也是整個高中物理的重點內(nèi)容。本節(jié)的教學重點是理解動量守恒定律的

2、內(nèi)容和適用條件，掌握運用動量守恒定律解決問題的步驟，并能應(yīng)用動量守恒定律解決相關(guān)的問題。教學目標與核心素養(yǎng)教學目標：(1)能運用動量定理和牛頓第三定律分析碰撞現(xiàn)象中的動量變化。(2) 在了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的基礎(chǔ)上，理解動量守恒定律。(3)能夠運用動量守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。(4)了解動量守恒定律的普遍適用性和牛頓運動定律適用范圍的局限性。核心素養(yǎng)：物理觀念：通過學習理解系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念?？茖W思維：通過理論推導掌握動量守恒定律的確切含義和表達式，知道動量守恒定律的適用條件?？茖W探究：通過實例分析，了解動量守恒定律的普遍適用性，會初步利用動量守恒定律解決實際問題?？茖W態(tài)度與價值觀

3、：通過對動量守恒定律的推導和應(yīng)用，培養(yǎng)學生認真探究、刻苦專研的科學精神。重點通過理論推導掌握動量守恒定律的確切含義和表達式，知道動量守恒定律的適用條件。難點通過實例分析，了解動量守恒定律的普遍適用性，會初步利用動量守恒定律解決實際問題。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖導入新課第一節(jié)中我們通過分析一輛運動的小車碰撞一輛靜止的小車，得出碰撞前后兩小車的動量之和不變的結(jié)論。對于冰壺等物體的碰撞也是這樣的嗎?怎樣證明這一結(jié)論呢?這是一個普遍的規(guī)律嗎?思考問題，討論如何證明碰撞中的普遍規(guī)律。 提出問題，引出新課。講授新課一、系統(tǒng)內(nèi)力和外力1.系統(tǒng)：有相互作用的兩個（或兩個以上）物體構(gòu)成一個系統(tǒng)

4、2.內(nèi)力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力3.外力：外部其他物體對系統(tǒng)的作用力 思考：(1) 碰撞過程中兩個小球受力情況如何？(2)寫出兩小球速度的變化量，動量的變化量及各自的沖量；(3)結(jié)合牛頓運動定律和動量定理，請你推導出一個最終的表達式。二、動量守恒定律理論推導1：牛頓運動定律二、動量守恒定律理論推導2：動量定理三、動量守恒定律1、內(nèi)容：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。2、表達式3、適用條件(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件)(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實際條件)(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠大于外力

5、，外力相對來說可以忽略不計，因而系統(tǒng)動量近似守恒；(近似條件）(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動量守恒.(單向條件)思考A、B 兩輛小車之間連接一根被壓縮了的彈簧后用細線栓住，現(xiàn)燒斷細線。若地面光滑，則燒斷細線后，系統(tǒng)動量是否守恒？注意1.確定研究對象 (系統(tǒng)),區(qū)分內(nèi)力和外力.從而判斷所選擇的系統(tǒng)動量是否守恒。2.在系統(tǒng)總動量一定(守恒)的情況下,系統(tǒng)中每個物體的動量可以發(fā)生很大的變化。 應(yīng)用動量守恒定律的注意點(1)系統(tǒng)性：動量守恒定律是對一個系統(tǒng)而言的，具有系統(tǒng)的整體性，而對物體系統(tǒng)的一部分，動量守恒定律不一定適用。

6、(2)矢量性：選取正方向，與正方向同向的為正，與正方向反向的為負，方向未知的，設(shè)與正方向同向，結(jié)果為正時，方向即于正方向相同，否則，與正方向相反。(3)瞬(同)時性: 動量是一個瞬時量，動量守恒是指系統(tǒng)任意時刻動量守恒。方程左邊是作用前某一時刻各物體的動量的和，方程右邊是作用后某時刻系統(tǒng)各物體動量的和。不是同一時刻的動量不能相加。(4)相對性：由于動量的大小與參照系的選擇有關(guān)，因此在應(yīng)用動量守恒定律時，應(yīng)注意各物體的速度必須是相對同一參照物的。(5)普適性：是一個獨立的實驗規(guī)律,它適用于目前為止物理學研究的一切領(lǐng)域。例題1：在列車編組站里，一輛 m1 = 1.8104 kg 的貨車在平直軌道上

7、以 v1 = 2 m/s 的速度運動，碰上一輛 m2 = 2.2104 kg 的靜止貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運動，求貨車碰撞后的運動速度。本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？分析系統(tǒng)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？解析：沿碰撞前貨車運動的方向建立坐標軸，有v1 = 2 m/s，設(shè)兩車結(jié)合后的速度為v 。兩車碰撞前的總動量為：兩車碰撞后的總動量為：由動量守恒定律可得：所以，代入數(shù)據(jù)得v=0.9m/s。例題2：一枚在空中飛行的火箭，質(zhì)量為m，在某點的速度為v，方向水平，燃料即將耗盡。火箭在該點突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的

8、一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1 。求炸裂后另一塊的速度v2 ?；鸺亚暗目倓恿繛檎押蟮目倓恿繛楦鶕?jù)動量守恒定律可得：解出。若m=10kg,m1=4kg;v的大小為900m/s,v1的大小為300m/s，則v2的大小為多少？代入數(shù)據(jù)解得v2=1700m/s應(yīng)用動量守恒定律解題的基本步驟和方法分析題意，確定研究對象；分析作為研究對象的系統(tǒng)內(nèi)各物體的受力情況，分清內(nèi)力與外力,確定系統(tǒng)動量是否守恒；在確認動量守恒的前提下，確定所研究的相互作用過程的始末狀態(tài)，規(guī)定正方向，確定始、末狀態(tài)的動量值的表達式；列動量守恒方程；求解，如果求得的是矢量，要注意它的正負，以確定它的方向. 課堂練習1、兩個

9、磁性很強的磁鐵，分別固定在甲、乙兩輛小車上，甲車的總質(zhì)量為4kg，乙車的總質(zhì)量為2kg。甲、乙兩輛小車放在光滑的水平面上，它們相向運動，甲車的速度是5m/s，方向水平向右；乙車的速度是3m/s,方向水平向左。由于兩車上同性磁極的相互排斥，某時刻乙車向右以8m/s的水平速度運動，求此時甲車的速度？ 以水平向右方向為正方向v1=5m/s, v2=-3m/s, v2=8m/s根據(jù)動量守恒定律：m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2解得：v1 =-0.5m/s負號表示甲車的速度方向水平向左課堂練習 2、一輛平板車停止在光滑水平面上，車上一人用大錘敲打車的左端，如下圖所示，在錘的連續(xù)敲打下，這輛平板

10、車將( )A、左右來回運動B、向左運動C、向右運動D、靜止不動解析：對人、鐵錘和平板車組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)外力之和為0，系統(tǒng)總動量守恒。當錘頭打下去時，錘頭向右運動，車就向左運動；舉起錘頭，錘頭向左運動，車就向右運動；連續(xù)敲擊時，車就左右運動； 一旦錘頭不動，車就會停下。答案：A動量守恒定律的普適性1、動量守恒定律只涉及過程始末兩個狀態(tài),與過程中力的細節(jié)無關(guān)。2、動量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問題，而且適用于高速、微觀的問題。3、動量守恒定律是一個獨立的實驗規(guī)律,它適用于目前為止物理學研究的一切領(lǐng)域。思考討論：如圖所示，一個質(zhì)量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度斜射到堅硬的大理石板上，入射的角

11、度是45，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45,速度仍為2m/s。請你用作圖的方法求出鋼球動量變化的大小和方向。p=mv=0.22=0.4kgm/s p=mv=0.22=0.4kgm/s通過明確碰碰撞情景，明確系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念。思考討論碰撞過程中的受力情況。分別用動量定理和牛頓第二定律總結(jié)推導。簡述動量守恒定律的內(nèi)容。利用動量守恒定律思考問題。學習掌握動量守恒的特點。完成課本例題。通過例題，總結(jié)利用動量守恒定律解決實際問題的方法和步驟。完成課堂練習。進一步思考討論問題。引出系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念，為下一步學習動量守恒定律的推導做鋪墊。通過提出問題，引導學生思考討論，進而推導出動量守恒定律

12、的表達式。學生總結(jié)出動量守恒定律的內(nèi)容，明確動量守恒定律的適用條件。提出思考題，讓學生學以致用，利用新知識解決實際問題。通過課本例題，總結(jié)動量守恒定律的應(yīng)用方法。通過課堂練習，鞏固基礎(chǔ)知識。通過思考與討論，明確動量守恒定律的矢量性。拓展提高1、車廂長度為l，質(zhì)量為m1，靜止于光滑的水平面上。車廂內(nèi)有一質(zhì)量為m2的物體以初速度v0向右運動，與車廂來回碰撞n次后靜止于車廂內(nèi)，這時車廂的速度為（ ）A.v0，水平向右B.0C.m2v0/(m1+m2)D.m2v0/ (m1-m2)答案：C2、把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出子彈時，關(guān)于槍、子彈和小車的下列說法中正確的是（ ）A.槍和子彈組成的系統(tǒng)動量守恒B.槍和小車組成的系統(tǒng)動量守恒C.若忽略不計子彈和槍筒間的摩擦，槍、小車和子彈組成的系統(tǒng)動量才近似守恒D.槍、子彈和小車組成的系統(tǒng)動量守恒答案：D3、一輛裝有沙子總質(zhì)量為M的車廂，正以速度v在光滑的水平軌道上前進，車廂底部中間不斷地由沙子漏出，問在漏沙子過程中，車