物理：新人教版選修35 16.2《動(dòng)量守恒定律》教案

物理：新人教版選修3516.2《動(dòng)量守恒定律》教案?一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能目標(biāo)理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律的適用條件和適用范圍。能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。2.過程與方法目標(biāo)通過對(duì)碰撞等物理過程的分析，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和科學(xué)思維方法。通過實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)通過動(dòng)量守恒定律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和探索精神。讓學(xué)生體會(huì)物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔性和普適性，感受物理學(xué)科的魅力。

二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)和理解。動(dòng)量守恒定律的適用條件。用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題。2.教學(xué)難點(diǎn)對(duì)動(dòng)量守恒定律中"系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零"這一條件的理解。如何正確判斷系統(tǒng)在某一過程中動(dòng)量是否守恒。應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)系統(tǒng)和過程的選取。

三、教學(xué)方法講授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法、練習(xí)法相結(jié)合

四、教學(xué)過程

（一）新課導(dǎo)入通過播放一段臺(tái)球碰撞的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察碰撞前后球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，思考以下問題：1.碰撞前后球的速度大小和方向發(fā)生了怎樣的改變？2.碰撞前后球的質(zhì)量有沒有變化？3.碰撞過程中是否存在某種不變的物理量？讓學(xué)生帶著這些問題進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

（二）知識(shí)講解1.動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)以兩個(gè)小球在光滑水平面上的碰撞為例進(jìn)行推導(dǎo)。設(shè)兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為\(m_1\)、\(m_2\)，碰撞前的速度分別為\(v_1\)、\(v_2\)，碰撞后的速度分別為\(v_1'\)、\(v_2'\)。根據(jù)牛頓第二定律和第三定律，對(duì)兩個(gè)小球分別進(jìn)行分析：對(duì)于小球\(m_1\)，它受到小球\(m_2\)對(duì)它的作用力\(F_{12}\)，根據(jù)牛頓第二定律有\(zhòng)(F_{12}=m_1a_1=\frac{m_1(v_1'v_1)}{\Deltat}\)。對(duì)于小球\(m_2\)，它受到小球\(m_1\)對(duì)它的作用力\(F_{21}\)，根據(jù)牛頓第二定律有\(zhòng)(F_{21}=m_2a_2=\frac{m_2(v_2'v_2)}{\Deltat}\)。由牛頓第三定律可知\(F_{12}=F_{21}\)，即\(\frac{m_1(v_1'v_1)}{\Deltat}=\frac{m_2(v_2'v_2)}{\Deltat}\)。整理可得\(m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'\)。這表明在碰撞過程中，兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。進(jìn)一步推廣到多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，設(shè)系統(tǒng)由\(n\)個(gè)物體組成，它們的質(zhì)量分別為\(m_1,m_2,\cdots,m_n\)，碰撞前的速度分別為\(v_1,v_2,\cdots,v_n\)，碰撞后的速度分別為\(v_1',v_2',\cdots,v_n'\)，則有\(zhòng)(m_1v_1+m_2v_2+\cdots+m_nv_n=m_1v_1'+m_2v_2'+\cdots+m_nv_n'\)。2.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受合外力為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律。表達(dá)式：\(p=p'\)（系統(tǒng)初動(dòng)量等于末動(dòng)量），具體形式為\(m_1v_1+m_2v_2+\cdots+m_nv_n=m_1v_1'+m_2v_2'+\cdots+m_nv_n'\)。3.動(dòng)量守恒定律的適用條件系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零。這是動(dòng)量守恒定律的理想條件，實(shí)際情況中很難完全滿足，但當(dāng)系統(tǒng)所受的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量可近似認(rèn)為守恒。系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受合外力為零，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。4.動(dòng)量守恒定律的適用范圍動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一，它不僅適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，也適用于微觀粒子的高速運(yùn)動(dòng)。

（三）實(shí)驗(yàn)探究1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證動(dòng)量守恒定律。2.實(shí)驗(yàn)器材氣墊導(dǎo)軌、光電門、滑塊（兩個(gè)質(zhì)量不同）、擋光片、數(shù)字毫秒計(jì)、天平。3.實(shí)驗(yàn)步驟用天平測(cè)出兩個(gè)滑塊的質(zhì)量\(m_1\)、\(m_2\)。安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平。在兩個(gè)滑塊上分別裝上擋光片，將光電門固定在導(dǎo)軌適當(dāng)位置。讓滑塊\(m_1\)以某一速度\(v_1\)在導(dǎo)軌上滑行，通過光電門記錄下通過的時(shí)間\(\Deltat_1\)，則\(v_1=\frac57pthlp{\Deltat_1}\)（\(d\)為擋光片的寬度）。讓滑塊\(m_2\)靜止在導(dǎo)軌上，使滑塊\(m_1\)與\(m_2\)發(fā)生碰撞，碰撞后兩滑塊分別通過光電門，記錄下通過的時(shí)間\(\Deltat_1'\)、\(\Deltat_2'\)，則\(v_1'=\fraclxxzhlz{\Deltat_1'}\)，\(v_2'=\frachnzlht7{\Deltat_2'}\)。計(jì)算碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量\(p=m_1v_1\)，\(p'=m_1v_1'+m_2v_2'\)，比較\(p\)與\(p'\)是否相等。4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理|滑塊質(zhì)量|碰撞前速度|碰撞后速度|碰撞前動(dòng)量|碰撞后動(dòng)量||||||||\(m_1\)|\(v_1=\fracpxrnfp9{\Deltat_1}\)|\(v_1'=\fracjjd9ftx{\Deltat_1'}\)|\(p_1=m_1v_1\)|\(p_1'=m_1v_1'\)||\(m_2\)|\(v_2=0\)|\(v_2'=\fracjbfrb7z{\Deltat_2'}\)|\(p_2=0\)|\(p_2'=m_2v_2'\)||\(p=p_1+p_2\)|\(p'=p_1'+p_2'\)|5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量相等，驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律。

（四）課堂討論1.討論問題以兩球在光滑水平面上碰撞為例，分析碰撞過程中內(nèi)力和外力的作用效果，進(jìn)一步理解動(dòng)量守恒定律的條件。舉例說明生活中哪些現(xiàn)象可以用動(dòng)量守恒定律來解釋，如火箭發(fā)射、爆炸等。2.小組討論將學(xué)生分成小組，對(duì)上述問題進(jìn)行討論，每個(gè)小組推選一名代表發(fā)言。3.教師總結(jié)碰撞過程中，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力的沖量可以忽略不計(jì)，所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒?；鸺l(fā)射時(shí)，燃料向后噴出，火箭獲得向前的動(dòng)量，滿足動(dòng)量守恒定律；爆炸過程中，系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，爆炸前后系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。

（五）例題講解例1：在光滑水平面上，有兩個(gè)質(zhì)量分別為\(m_1=2kg\)和\(m_2=3kg\)的物體，它們以\(v_1=5m/s\)和\(v_2=3m/s\)的速度相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生碰撞后粘在一起，求碰撞后它們的共同速度。解：設(shè)碰撞后它們的共同速度為\(v\)，以\(v_1\)的方向?yàn)檎较?。根?jù)動(dòng)量守恒定律\(m_1v_1+m_2v_2=(m_1+m_2)v\)代入數(shù)據(jù)得\(2\times5+3\times(3)=(2+3)v\)解得\(v=0.2m/s\)，方向與\(v_1\)的方向相同。

例2：質(zhì)量為\(M\)的小船以速度\(v_0\)行駛，船上有兩個(gè)質(zhì)量均為\(m\)的小孩\(a\)和\(b\)，分別靜止站在船頭和船尾。現(xiàn)小孩\(a\)沿水平方向以速率\(u\)（相對(duì)于靜止水面）向前躍入水中，然后小孩\(b\)沿水平方向以同一速率\(u\)（相對(duì)于靜止水面）向后躍入水中。求小孩\(b\)躍出后小船的速度。解：設(shè)小孩\(b\)躍出后小船的速度為\(v\)，以小船原來的速度\(v_0\)方向?yàn)檎较颉８鶕?jù)動(dòng)量守恒定律\((M+2m)v_0=Mv+m(u+v)m(uv)\)化簡(jiǎn)得\((M+2m)v_0=Mv+2mv\)解得\(v=v_0+\frac{2mu}{M+2m}\)

通過例題講解，讓學(xué)生掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟和方法：1.明確研究對(duì)象，確定系統(tǒng)。2.分析系統(tǒng)所受外力，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒。3.規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)量。4.根據(jù)動(dòng)量守恒定律列方程求解。

（六）課堂練習(xí)1.兩球在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生正碰后都變?yōu)殪o止。可以肯定碰撞前兩球的（）A.質(zhì)量相等B.動(dòng)能相等C.動(dòng)量大小相等D.速度大小相等2.質(zhì)量為\(m\)的物體以速度\(v_0\)水平拋出，經(jīng)過時(shí)間\(t\)，速度大小變?yōu)閈(v\)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為\(g\)，則在這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量大小為（）A.\(mvmv_0\)B.\(mgt\)C.\(m\sqrt{v^2v_0^2}\)D.\(m\sqrt{(v_0+gt)^2+v_0^2}mv_0\)3.在光滑水平面上，有一質(zhì)量為\(m_1=2kg\)的滑塊以速度\(v_1=5m/s\)與質(zhì)量為\(m_2=3kg\)的靜止滑塊發(fā)生碰撞，碰撞后\(m_1\)的速度變?yōu)閈(v_1'=1m/s\)，求碰撞后\(m_2\)的速度大小和方向。

學(xué)生完成練習(xí)后，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，針對(duì)學(xué)生存在的問題進(jìn)行講解，鞏固所學(xué)知識(shí)。

（七）課堂小結(jié)1.引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)、內(nèi)容、適用條件、適用范圍以及應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟和方法。2.強(qiáng)調(diào)動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中的一個(gè)重要規(guī)律，在解決實(shí)際問題中具有廣泛的應(yīng)用，希望學(xué)生能夠熟練掌握并運(yùn)用。

（八）布置作業(yè)1.書面作業(yè)：教材第17頁(yè)練習(xí)二第1、2、3題。2.拓展作業(yè)：思考如果系統(tǒng)所受合外力不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量還守恒嗎？如何研究這種情況下系統(tǒng)動(dòng)量的變化？請(qǐng)查閱資料或通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，并寫出探究報(bào)告。

五、教學(xué)反思通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒定律有了初步的理解和掌握。在教學(xué)