《動(dòng)量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、動(dòng)量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能1、理解動(dòng)量守恒定律的確切含義。2、知道動(dòng)量守恒定律的適用條件和適用范圍，并會用動(dòng)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(dòng)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(dòng)量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。3、會應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析、計(jì)算有關(guān)問題（只限于一維運(yùn)動(dòng)）。（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(dòng)作用。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：理解和基本掌握動(dòng)量守恒

2、定律。難點(diǎn)：對動(dòng)量守恒定律條件的掌握。三、教學(xué)過程：【新課導(dǎo)言】動(dòng)量定理研究了一個(gè)物體受到力的沖量作用后，動(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí)，船也同時(shí)沿著與人運(yùn)動(dòng)的相反方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(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mA>mB,中間用一段細(xì)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?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(dòng)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(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(dòng)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(dòng)量守恒定律的表達(dá)式?！净?dòng)一】：實(shí)驗(yàn)探究相互作用的兩個(gè)物體動(dòng)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(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

5、向運(yùn)動(dòng)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mAvA和mBvB。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(dòng)量變化大小相等，方向相反，即Apa=Apb。3 .總結(jié)出動(dòng)量守恒定律：以上互動(dòng)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。K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R【互動(dòng)二】：設(shè)計(jì)物理情境用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒公式。如下圖所示，在光滑的水平上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別m1和m2。沿著同個(gè)方

6、向運(yùn)動(dòng)，速度分別為Vi和V2（且V2Vi）,則它們的總動(dòng)量（動(dòng)量的矢量和）p=m1vi+m2v2。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Vi'和V2,此時(shí)它們的動(dòng)量的矢量和，即總動(dòng)量p=p1+p2=miv1+m2v2。下面從動(dòng)量定理和牛頓第三定律出發(fā)討論p和p'有什么關(guān)系?！就茖?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：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(shí)兩球間的作用時(shí)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?yàn)檠芯繉ο螅到y(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)元素在相互作用過程中，總動(dòng)量是守恒的一一即動(dòng)量守恒表達(dá)式。由以上兩個(gè)互動(dòng)環(huán)節(jié)，可得出動(dòng)量守恒的定義及表達(dá)式。（二）動(dòng)量守恒定律（師生共同總結(jié)上述兩個(gè)互動(dòng)環(huán)節(jié)，并得出結(jié)論一一動(dòng)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(dòng)量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。2 .數(shù)學(xué)表達(dá)式：（1） mivi+m2v2=mnvi'+m2v2,即pi+p2=pi/+p2/o（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(dòng)量等于作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量）（2） Api+Ap2=0,Api=-Ap2（相互作

8、用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，兩物體動(dòng)量增量大小相等、方向相反）（3） AP=0（系統(tǒng)總動(dòng)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(dòng)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。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(dòng)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

9、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(dòng)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。但它的使用要滿足一定的條件。請?jiān)敿?xì)的研究動(dòng)量定包定律的內(nèi)容并結(jié)自己的理解，總結(jié)出動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)量守恒.思考與討論3：waa

10、mamH 三如圖所示，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(dòng)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(dòng)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?！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(yùn)動(dòng)，在這一現(xiàn)象中，物塊B沿斜面體A下滑

11、時(shí)，分析系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)量守恒，當(dāng)滑塊在水平地面上向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜面體將會向右運(yùn)動(dòng)，而且它們運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)量大小相等、方向相反，其總動(dòng)量還是零。4 .適用范圍動(dòng)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(dòng)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,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(diǎn))，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(shí)的速度vC。?曲阜析：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(dòng)時(shí)，A、B、C三個(gè)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(dòng)量守恒。(1)當(dāng)C滑上A后，由于有摩擦力作用，將帶動(dòng)A和B一起運(yùn)動(dòng)，直至C滑上B后，A、B兩木塊分離，分離時(shí)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(yùn)動(dòng)，由動(dòng)量守恒定律有_mcvc-(mBmd0.125-(0.30.1)3.0va-Lm/s=2.6m/smA=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(dòng)量守恒。C離開A時(shí)的速度為vC,B與A的速度同為vA,由動(dòng)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(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（包括純梯）這一系統(tǒng)來說動(dòng)量是否守恒？為什么？【解析】對于這一系統(tǒng)來說，動(dòng)量是守恒的，因?yàn)楫?dāng)人未沿純梯向上爬時(shí)