《動量守恒定律》教案

PAGEPAGE1《動量守恒定律》教案【教學(xué)目的】：1．知道動量守恒定律的內(nèi)容，掌握動量守恒定律成立的條件，并在具體問題中判斷動量是否守恒。2．學(xué)會沿同一直線相互作用的兩個物體的動量守恒定律的推導(dǎo)。3．知道動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一?！窘虒W(xué)重點】重點是動量守恒定律的推導(dǎo)及其守恒條件的分析【教學(xué)難點】難點是動量守恒定律的理解和守恒條件的分析?！窘叹摺繗鈮|導(dǎo)軌、光門和光電計時器，已稱量好質(zhì)量的兩個滑塊（附有彈簧圈和尼龍拉扣）。旱冰鞋兩雙【教學(xué)過程】前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了動量定理，下面再來研究兩個發(fā)生相互作用的物體所組成的物體系統(tǒng)，在不受外力的情況下，二者發(fā)生相互作用前后各自的動量發(fā)生什么變化，整個物體系統(tǒng)的動量又將如何？【從生活現(xiàn)象引入】請兩個同學(xué)穿上旱冰鞋，靜止在教室水泥地上，總動量為0，相互用力推開后，問總動量為多少？（接下來通過實驗建立模型分析）●實驗：〖利用氣墊導(dǎo)軌、光門和光電計時器進行實驗探索〗【準(zhǔn)備】在已調(diào)節(jié)水平的氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量相等的滑塊，用細線連在一起處于被壓縮狀態(tài)解說實驗操作過程及實驗數(shù)據(jù)處理方法實際操作〖請學(xué)生上臺操作，記錄實驗數(shù)據(jù)，比較得出結(jié)論〗1123實驗結(jié)論：兩個物體在相互作用的過程中，它們的總動量是一樣的●理論推導(dǎo)總結(jié)出動量守恒定律并分析成立條件【推導(dǎo)】V1ABV2V2`V1`BAAB甲：初始狀態(tài)乙：相互作用丙：最后狀態(tài)〖物理情景〗如圖表示在光滑水平面上做勻速運動的兩個小球，質(zhì)量分別是mV1ABV2V2`V1`BAAB甲：初始狀態(tài)乙：相互作用丙：最后狀態(tài)碰撞之前總動量：P=P1+P2=m1υ1+m2υ2經(jīng)過一段時間，后一個小球追上前一個小球，兩球發(fā)生碰撞，設(shè)碰撞后的速度分別是υ1’和υ2’，則碰撞之后總動量：P’=P1’+P2’=m1υ1’+m2υ2’那么碰撞前后的總動量有什么關(guān)系呢？設(shè)碰撞過程兩個小球所受的平均作用力為F1和F，則分別用動量定理，對第一個小球有：F1·t=m1υ1’-m1υ1對第二個小球有：F2·t=m2υ2’-m2υ2由牛頓第三定律有：F1·t=-F2·t即：m1υ1’-m1υ1=-(m2υ2’-m2υ2)整理：m1υ1+m2υ2=m1υ1’+m2υ2’即：P=P’〖學(xué)生分析，討論得出結(jié)論：碰撞前后總動量沒有變化〗引入概念：1．系統(tǒng)：相互作用的物體組成系統(tǒng)。2．外力：外物對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力3．內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力〖對上述概念給予足夠的解釋，留給學(xué)生思考和討論，理解〗分析得到上述兩球碰撞得出的結(jié)論的條件：兩球碰撞時除了它們相互間的作用力（系統(tǒng)的內(nèi)力）外，還受到各自的重力和支持力的作用，使它們彼此平衡。桌面與兩球間的滾動摩擦可以不計，所以說m1和m2系統(tǒng)不受外力，或說它們所受的合外力為零?！窘Y(jié)論】相互作用的物體所組成的系統(tǒng)，如果不受外力作用，或它們所受外力之和為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變。這個結(jié)論叫做動量守恒定律。4．動量守恒定律1）內(nèi)容：一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變2）注意點：eq\o\ac(○,1)研究對象：系統(tǒng)（注意系統(tǒng)的選取）eq\o\ac(○,2)區(qū)別：a.外力的和:對系統(tǒng)或單個物體而言b.合外力：對單個物體而言，內(nèi)力沖量只改變系統(tǒng)內(nèi)物體的動量，不改變系統(tǒng)的總動量作用前后，作用過程中，系統(tǒng)的總動量均保持不變3）矢量性（即不僅對一維的情況成立，對二維的情況也成立，在某一方向動量守恒，例如斜碰）4）同一性（即所用速度都是相對同一參考系、同一時刻而言的）5．分析動量守恒定律成立條件：a.F合=0（嚴(yán)格條件）b.F內(nèi)遠大于F外（近似條件）c.某方向上合力為0，在這個方向上成立〖對其中的b和c，學(xué)生難以理解，在此處應(yīng)花較多的精力，舉出相應(yīng)實例，幫助學(xué)生理解〗6．適用范圍:比牛頓定律具有更廣的適用范圍，微觀、高速7．課堂訓(xùn)練：ABeq\o\ac(○,1)教材后思考與討論題：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)動量守恒否？說明理由。AB分析：此題重在引導(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。〖通過此題，讓學(xué)生明白：在學(xué)習(xí)物理的過程中，重要的一項基本功是正確恰當(dāng)?shù)剡x取研究對象、研究過程，根據(jù)實際情況選用對應(yīng)的物理規(guī)律，不能生搬硬套。〗eq\o\ac(○,2)質(zhì)量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量為90kg，求小孩跳上車后他們共同的速度。解：取小孩和平板車作為系統(tǒng)，由于整個系統(tǒng)所受合外為為零，所以系統(tǒng)動量守恒。規(guī)定小孩初速度方向為正，則：相互作用前：v1=8m/s，v2=0，設(shè)小孩跳上車后他們共同的速度速度為v`，由動量守恒得m1v1=(m1+m2)v`v`==2m/s，數(shù)值大于零，表明速度方向與所取正方向一致?！裥〗Y(jié)：動量守恒條件作業(yè)：1、復(fù)習(xí)課本2、課后1、2、3完成在作業(yè)本上，注意答題規(guī)范說明：由于本節(jié)內(nèi)容中，守恒的觀點對高一學(xué)生來說很難理解和接受，所以本節(jié)課采取實驗探索，驗證的方法，繼而通過動量定理進行推導(dǎo)，讓學(xué)生加深感性認識，尤其是對守恒條件的分析，學(xué)生的理解和接受需要一定的時間和過程，所以本節(jié)課不過多強調(diào)利用動量守恒解題，如何利用動量守恒分析和處理問題是下節(jié)習(xí)題課的重點。《動量守恒定律的應(yīng)用》教案【教學(xué)目的】1、掌握分析動量守恒的條件的方法2、掌握選擇正方向，化一維矢量運算為代數(shù)運算的方法3、掌握應(yīng)用動量守恒定律解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題（僅限于一維情況），基本思路和方法?！窘虒W(xué)重點】1、應(yīng)用動量守恒定律解決實際問題的基本思路和方法是本節(jié)重點。2、應(yīng)用動量守恒定律解題的程序和規(guī)范【教學(xué)難點】矢量性問題對初學(xué)者感到不適應(yīng)?！窘虒W(xué)過程】復(fù)習(xí)引入：eq\o\ac(○,1)動量守恒定律的內(nèi)容是什么？eq\o\ac(○,2)分析動量守恒定律成立條件有哪些？答：a.F合=0（嚴(yán)格條件）b.F內(nèi)遠大于F外（近似條件）c.某方向上合力為0，在這個方向上成立新課內(nèi)容A、問題提出：〖教材例題1〗在列車編組站里，一輛m1=1.8×104kg的貨車在平直軌道上以V1=2m/s的速度運動，碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止貨車，它們碰撞后接合在一起繼續(xù)運動，求運動的速度?！枷劝汛藛栴}“拋給”學(xué)生，讓學(xué)生自己去思考如何解決此問題。通過思考學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，此題中所給條件太有限，而且曾經(jīng)學(xué)習(xí)的牛頓運動定律在此根本用不上，那么如何處理此問題呢？〗〖學(xué)生討論，教師小結(jié)〗動量守恒定律的重要應(yīng)用之一，是處理碰撞問題。在碰撞現(xiàn)象中，相互作用時間很短，相互作用力先急劇增大，然后急劇減小，平均作用力很大，把相互碰撞的物體作為一個系統(tǒng)來看待，外力通常遠小于碰撞物體之間的內(nèi)力，可以忽略計，認為碰撞過程中動量守恒?！家龑?dǎo)學(xué)生分析〗eq\o\ac(○,1)此題物理情景是什么樣的？eq\o\ac(○,2)如果使用動量守恒定律，那么應(yīng)取哪些作為對象（研究系統(tǒng)）？eq\o\ac(○,3)如何分析該系統(tǒng)是否滿足動量守恒條件？eq\o\ac(○,4)如何確定我們所研究的初末狀態(tài)？eq\o\ac(○,5)解題程序是怎樣的？【在此基礎(chǔ)上開始答題，可請學(xué)生上臺作答，其他學(xué)生自己動手訓(xùn)練，尤其要注意學(xué)生答題的規(guī)范性。解答過程略，可參見教材例題解答】B、提問：運用動量守恒定律解題步驟1）、確定研究對象（系統(tǒng)）2）、判斷是否守恒（看是否滿足三個條件之一）4）、確定正方向（一維情況）5）、分析初、末態(tài)6）、列式求解〖此例為碰撞類問題，碰后兩個物體合二為一，動量守恒，但有時我們會看到一分為二的情形，如炸彈爆炸等，那我們又該如何去處理呢？〗C、舉例：拋出的手雷在最高點時水平速度為10m/s，這時突然炸成兩塊，其中大塊質(zhì)量300g仍按原方向飛行，其速度測得為50m/s，另一小塊質(zhì)量為200g，求它的速度的大小和方向。分析：手雷在空中爆炸時所受合外力應(yīng)是它受到的重力G=(m1+m2)g，合外力不為零，可見系統(tǒng)的動量并不守恒，但是它們所受的重力遠小于它們所受到的爆炸力，重力可忽略不計，所以可認為系統(tǒng)滿足動量守恒條件。解：取兩塊手雷作為系統(tǒng)，由于它們所受的重力遠小于它們所受到的爆炸力，重力可忽略不計，所以可認為系統(tǒng)滿足動量守恒條件。取速度原方向為正方向，則：手雷炸裂前的總動量為P=（m1+m2）V0=0.5×10=5kg·m/s炸裂后的總動量為P`=m1V1`＋m2V2`=0.3×50＋0.2V2`根據(jù)動量守恒定律得0.5×10=0.3×50＋0.2V2`得V2`=－50m/s，負號表示其運動方向與原方向相反。在完成此題講解的基礎(chǔ)之上，再引導(dǎo)學(xué)生分析教材例題2，因為教材例題2全部是字母運算，所以學(xué)生對最后結(jié)果的討論不易理解，但有了上一道例題作基礎(chǔ)，學(xué)生理解起來便容易一些了。五、課堂小結(jié)：應(yīng)用動量守恒定律時必須注意：（1）所研究的系統(tǒng)是否動量守恒。（2）所研究的系統(tǒng)是否在某一方向上動量守恒。（3）所研究的系統(tǒng)是否滿足的條件，從而可以近似地認為動量守恒。（4）列出動量守恒式時注意所有的速度都是對同一個慣性參照系的。（5）一般情形下應(yīng)先規(guī)定一個正方向，以此來確定各個速度的方向（即以代數(shù)計算代替一維矢量計算）。作業(yè)：1、復(fù)習(xí)課本2、課后1、2、3、4完成在作業(yè)本上，注意答題規(guī)范《動量守恒定律的應(yīng)用》習(xí)題課【教學(xué)目的】復(fù)習(xí)上節(jié)課所學(xué)《動量守恒定律》，掌握應(yīng)用動量守恒定律解決綜合問題的思路和方法【教學(xué)重點】1、物理情景分析和物理模型的建立2、應(yīng)用動量守恒定律解決實際問題的基本思路和方法【教學(xué)難點】應(yīng)用動量守恒動量分析物理過程，靈活應(yīng)用動量守恒定律【教學(xué)方法】分析、討論和歸納【教學(xué)過程】1、復(fù)習(xí)引入：eq\o\ac(○,1)系統(tǒng)動量守恒的條件有哪些？eq\o\ac(○,2)應(yīng)用動量守恒定律解題的一般步驟？1）、確定研究對象（系統(tǒng)）2）、判斷是否守恒（看是否滿足三個條件之一）4）、確定正方向（一維情況）5）、分析初、末態(tài)6）、列式求解2、課堂教學(xué)典型問題一：碰撞類問題eq\o\ac(○,1)碰撞：碰撞是指相對運動的物體相遇時，在極短的時間內(nèi)運動狀態(tài)發(fā)生顯著變化的過程。eq\o\ac(○,2)碰撞的特點：碰撞、爆炸過程作用時間極短，內(nèi)力遠遠大于外力，所以都可認為系統(tǒng)的動量守恒。eq\o\ac(○,3)碰撞的分類：對心碰撞（正碰）和非對心碰撞（斜碰）。例1．在光滑水平面上，兩球沿球心連線以相等速率相向而行，下列現(xiàn)象可能的是（）A．若兩球質(zhì)量相等，碰后以某一相等速率互相分開B．若兩球質(zhì)量相等，碰后以某一相等速率同向而行C．若兩球質(zhì)量不同，碰后以某一相等速率互相分開D．若兩球質(zhì)量不同，碰后以某一相等速率同向而行〖學(xué)生討論，老師總結(jié)，通過此題，培養(yǎng)學(xué)生全面分析問題的思維品質(zhì)〗例2．一質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平桌面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，一顆質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向擊中木塊，并留在其中與木塊共同運動，則子彈對木塊的沖量大小是()mv0；B、；C、mv0－；D、mv0－〖學(xué)生討論，老師總結(jié)，通過此題，培養(yǎng)學(xué)生全面分析問題的思維品質(zhì)〗典型問題二：人船模型例3．質(zhì)量為M＝300kg的小船，長為L＝3m，浮在靜水中。開始時質(zhì)量為m＝60kg的人站在船頭，人和船均處于靜止?fàn)顟B(tài)。若此人從船頭走到船尾，不計水的阻力，則船將前進多遠？S人S船分析：此例物理情景較簡單，但物理過程學(xué)生不一定清楚，所以，教師此時要做好引導(dǎo)工作。eq\o\ac(○,1)引導(dǎo)學(xué)生，分析人在船上運動時，船會如何運動？兩者位移關(guān)系如何？與學(xué)生一起作出物理情景示意圖，找出各自對地位移，此處一定要強調(diào)位移的物理意義！S人S船eq\o\ac(○,2)與學(xué)生一起分析，此時可選用哪些規(guī)律來答題？〖可能有學(xué)生會想到用牛頓運動定律和運動學(xué)公式來答，老師不要急于給予否定，可讓學(xué)生自己動手嘗試一下。如果沒有學(xué)生想到動量守恒，教師可適當(dāng)給予啟發(fā)，學(xué)生議一議，效果可能會好些。〗講解：人和船組成的系統(tǒng)在整個運動過程中，都不受水平方向外力作用，而在豎直方向，處于平衡狀態(tài)，所以系統(tǒng)滿足動量守恒條件，系統(tǒng)平均動量守恒。對人和船組成的系統(tǒng)，滿足動量守恒條件，取向右方向為正，則有：MS船=m(L－S船)代入數(shù)據(jù)得S船=0.5m鞏固1：在光滑的水平面上有一輛質(zhì)量為M的小車，車的兩端各站著質(zhì)量分別為m1和m2的人，三者原來皆靜止，當(dāng)兩人相向時，小車向哪個方向運動？〖學(xué)生討論回答，教師總結(jié)〗鞏固2：練習(xí)：質(zhì)量為M的氣球上有一質(zhì)量為m的人，氣球和人靜止在離地高為h的空中。從氣球上放下一架不計質(zhì)量的軟梯，為使人沿軟梯安全滑至地面，則軟梯至少應(yīng)為多長？〖學(xué)生討論回答，教師總結(jié)〗典型問題三：多過程分析例4．如圖所示，在光滑水平面上有A、B兩輛小車，水平面的左側(cè)有一豎直墻，在小車B上坐著一個小孩，小孩與B車的總質(zhì)量是A車質(zhì)量的10倍。兩車開始都處于靜止?fàn)顟B(tài)，小孩把A車以相對于地面的速度v推出，A車與