《動量守恒定律》教學(xué)設(shè)計2

1、動量守恒定律教學(xué)設(shè)計丁喜生： 2016 、 4、 6一、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能1、理解動量守恒定律的確切含義。2、知道動量守恒定律的適用條件和適用范圍，并會用動量守恒定律解釋現(xiàn)象。（二）過程與方法1、通過實驗與探究，引導(dǎo)學(xué)生在研究過程中主動獲取知識，應(yīng)用知識解決問題，同時在 過程中培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。2、運用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。3、會應(yīng)用動量守恒定律分析、計算有關(guān)問題（只限于一維運動）。（三）情感、態(tài)度與價值觀1、培養(yǎng)實事求是的科學(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)實意義以及對社會發(fā)展的巨大推動作用。二、教學(xué)重點、

2、難點：重點：理解和基本掌握動量守恒定律。難點：對動量守恒定律條件的掌握。三、教學(xué)過程：【新課導(dǎo)言】動量定理研究了一個物體受到力的沖量作用后，動量怎樣變化，那么兩個或兩個以上 的物體相互作用時，會出現(xiàn)怎樣的總結(jié)果？例如，站在冰面上的兩個人，不論誰推一下誰， 他們都會向相反的方向滑開，兩個同學(xué)的動量都發(fā)生了變化。又如，靜止在小船上的人， 當(dāng)人沿著船走動時，船也同時沿著與人運動的相反方向運動，而且當(dāng)人靜止時，船也即時 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

3、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)繩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

4、相同，則A、B組成的系統(tǒng)合外力不為零C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組成的系統(tǒng)合外力為零D .以上說法均不對答：A、CAQ6下面通過實驗探究兩個物體構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用的過程中，兩個物體間動量的變化 規(guī)律。并設(shè)計一個物理情境讓學(xué)生自己推導(dǎo)出動量守恒定律的表達(dá)式?！净右弧浚簩嶒炋骄肯嗷プ饔玫膬蓚€物體動量變化之間的關(guān)系。用多媒體展示氣墊導(dǎo)軌實驗裝置。并附有真人演示實驗過程視頻。并完成如下思考:【演示】如下圖所示，氣墊導(dǎo)軌上的 A B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

5、兩個光電門， 使燒斷細(xì)線后A、B兩滑塊向相反方向運動并通過光電門， 光電門同時記錄擋光片通過的時 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EaVa和vmgVg。LT1 .實驗條件：以A、B為系統(tǒng)，外力很小可忽略不計.2 .實驗結(jié)論：兩物體A、B在不受外力作用的條件下，相互作用過程中動量變化大小相等，方向相反，即，Pa *：Pb3. 總結(jié)出動量守恒定律:以上互動過程主要由學(xué)生跟實驗過程測得的數(shù)據(jù)，運用所學(xué)知識進求解和探討教師對上述裝置及實驗過程給予足夠的解釋，引發(fā)學(xué)生分析和求解【互動二】：設(shè)計物理情境用牛頓運動定律推導(dǎo)動量守恒公式。如下圖所示，在光滑的水平上做勻速直

6、線運動的兩個小球，質(zhì)量分別m 和m2 0沿著同一個方向運動，速度分別為W和v2 （且v2 v ），則它們的總動量（動量的矢量和）p=miw，m2V2。當(dāng)?shù)诙€球追上第一個球并發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別為 Vi和V2，此時它們的動量的矢量和，即總動量p pi p2 = m-ivl m2v2。下面從動量定理和牛頓第三定律出發(fā)討論p和p有什么關(guān)系m2V2m.【推導(dǎo)過程1：a2F2m2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：a,=旦，m,根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)i、F2等大反響，即：Fi= - F2所以：ga, - -m2a2碰撞時兩球間的作用時間極短，用道表示則有：十葦32:t代入gai

7、= -m2a2并整理得:m,v, m2v2 = miV； m2v2上述情境可以理解為：以兩小球為研究對象，系統(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)元素在相互作 用過程中，總動量是守恒的一一即動量守恒表達(dá)式。由以上兩個互動環(huán)節(jié)，可得出動量守恒的定義及表達(dá)式。（二）動量守恒定律（師生共同總結(jié)上述兩個互動環(huán)節(jié)，并得出結(jié)論一一動量守恒定律內(nèi)容及表達(dá)式。）I 內(nèi)容表述：一個系統(tǒng)不受外力或受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變, 這個結(jié)論叫做動量守恒定律。2 .數(shù)學(xué)表達(dá)式：(i) mivi m2v2 二gw m2v2 ，即 pi + p2=pi/+p2/。（相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前系統(tǒng)的總動量等于作用后系統(tǒng)的

8、總動量）（2） pi +A p2=0, A pi= - p2（相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，兩物體動量增量大小相等、方向相反）（3）A P=0 （系統(tǒng)總動量的增量為零）【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：動量守恒定律的表達(dá)式是矢量式，解題時選取正方向后用正、負(fù)來表示方向，將矢量運算變?yōu)榇鷶?shù)運算。同時性：表達(dá)式兩邊的各個速度必須是同一時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.o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（）B.C.【分析】：動量守恒定律的矢量性告訴我們，代入數(shù)值時

9、要選定正方向，確定各量的正、負(fù)方向本題中A球碰后速度方向未給出，應(yīng)以正、負(fù)兩個方向考慮代入正值計算結(jié) 果A正確；代入負(fù)值計算則B正確，且不違背實際可能性。答案：AB.3. 成立條件動量守恒定律有許多優(yōu)點。其中最特出的一點是，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。請詳細(xì)的研究動量定恒定律的內(nèi)容并結(jié)自己的理解，總結(jié)出動量守恒 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

10、統(tǒng)的總動量守恒. 思考與討論3:如圖所示，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。】思考與討論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 的水平面上運動，在

11、這一現(xiàn)象中，物塊 B沿斜面體A下滑時，分析系統(tǒng)的動 量守恒情況?【分析】：物塊B沿斜面體A下滑時，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)用動量守恒，當(dāng)滑塊在水平地面上向左運動時，斜 面體將會向右運動，而且它們運動時的動量大小相等、方向相反，其總動量還是零。4 適用范圍動量守恒定律是自然界最重要最普遍的規(guī)律之

12、一，大到星球的宏觀系統(tǒng)，小到基本粒 子的微觀系統(tǒng)，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 叫鈦9，mB =.3kg ,它們的下底面光滑，上表面粗糙；另有一質(zhì)量mc 呃的滑塊C （可視為質(zhì)點）， 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 ；1 A 3（2）滑塊C離開A時的速度。解析：這是一個由A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)，以這系統(tǒng)為研究對象，當(dāng) C

13、在A、 B上滑動時，A、B、C三個物體間存在相互作用，但在水平方向不存在其他外力作用，因 此系統(tǒng)的動量守恒。（1）當(dāng)C滑上A后，由于有摩擦力作用，將帶動A和B 一起運動，直至C滑上B后,A、B兩木塊分離，分離時木塊 A的速度為Va。最后C相對靜止在B上，與B以共同速度Vb =3.0m/s運動，由動量守恒定律有mcVc 二 mAVA(mBme )VbVa =mcVC -(mB mC)VB 01 25 -3。1)3.0m/s=2.6m/smA=0.5（2）為計算Vc，我們以B、C為系統(tǒng)，C滑上B后與A分離，C、B系統(tǒng)水平方向動量守恒。C離開A時的速度為Vc，B與A的速度同為Va，由動量守恒定律有mBVB mm =（mB mcMt (mB +mc) Vb mB Va Vcme(0.3 0.1) 3.0 -0.3 2.6- 0.1m/s =4.2m/s2、如圖所示，氣球與繩梯的質(zhì)量為 M氣球的繩梯上站著一個質(zhì)量為 m的人，整個系 統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不計空氣阻力，則當(dāng)人沿繩梯向上爬時，對于人和氣球（包括繩梯）這 一系統(tǒng)來說動量是否守恒？為什么？【解析】對于這一系統(tǒng)來說，動量是守恒的，因為當(dāng)人未沿繩梯向上爬