三、動(dòng)量守恒定律

1、三、動(dòng)量守恒定律教材：全日制高級(jí)中學(xué)物理試驗(yàn)修訂本第七章第三節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式；2、能用動(dòng)量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律；3、知道動(dòng)量守恒定律的適用條件和適用范圍。能力目標(biāo)1、能結(jié)合動(dòng)量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律；2、學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律解釋現(xiàn)象；3、會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析求解一維運(yùn)動(dòng)問題。德育目標(biāo)1、通過動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)出，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ǎ?、了解自然科學(xué)規(guī)律發(fā)展的深遠(yuǎn)意義及對(duì)社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。教學(xué)重點(diǎn)掌握動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)、表達(dá)式、適用范圍和守恒條件。教學(xué)難點(diǎn)正確判斷系統(tǒng)在所研究的過程中動(dòng)量是否守恒。

2、教學(xué)方法首先通過演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解系統(tǒng)相互作用過程中動(dòng)量守恒，再使學(xué)生清楚地理解動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)過程、守恒條件及適用范圍，即用實(shí)驗(yàn)法、推理法歸納法、舉例講授法。教學(xué)用具投影儀，投影片，CAI課件，兩個(gè)質(zhì)量相等的小車，細(xì)線、彈簧、砝碼、氣墊導(dǎo)軌。 課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)步驟導(dǎo)入新課1、請(qǐng)兩個(gè)同學(xué)穿上旱冰鞋，靠近站在教室前邊，讓學(xué)生甲推乙一下，學(xué)生觀察現(xiàn)象。2、學(xué)生答：兩位同學(xué)都向相反的方向運(yùn)動(dòng)。3、教師分析并引入：兩位同學(xué)原來靠近站立，說明他們各自的動(dòng)量都是0，相互推后，兩位同學(xué)都具有了動(dòng)量，說明他們各自的動(dòng)量都發(fā)生了變化，那么他們的動(dòng)量變化遵循什么規(guī)律呢？本節(jié)課我們來探討這個(gè)問題，板書課題：動(dòng)量

3、守恒定律。新課教學(xué)（一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道什么叫系統(tǒng)、什么是系統(tǒng)的內(nèi)力，什么是系統(tǒng)的外力。2、理解動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，知道得出動(dòng)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式的條件。3、能通過在光滑水平面上的兩球發(fā)生碰撞，推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律表達(dá)式。4、知道動(dòng)量守恒定律的成立條件和適應(yīng)范圍。5、會(huì)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)）（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：（一）實(shí)驗(yàn)、觀察，初步得到兩輛小車在相互作用前后，動(dòng)量變化之間的關(guān)系1、用多媒體課件：介紹實(shí)驗(yàn)裝置。把兩個(gè)質(zhì)量相等的小車靜止地放在光滑的水平木板上，它們之間裝有彈簧，并用細(xì)線把它們拴在一起。2、用CAI課件模擬實(shí)驗(yàn)的做法：實(shí)驗(yàn)一：第一

4、次用質(zhì)量相等的兩輛小車，剪斷細(xì)線，觀察它們到達(dá)距彈開埏等距離的擋板上時(shí)間的先后。實(shí)驗(yàn)二：在其中的一輛小車上加砝碼，使其質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，重新做上述實(shí)驗(yàn)并注意觀察小車到達(dá)兩塊木擋板的先后。3、學(xué)生在氣墊導(dǎo)軌上分組實(shí)驗(yàn)并觀察。4、實(shí)驗(yàn)完畢后各組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：學(xué)生甲：如果用兩輛質(zhì)量相同的小車做實(shí)驗(yàn)，看到小車同時(shí)撞到距彈開處等距離的擋板上。學(xué)生乙：如果用兩輛質(zhì)量不同的小車做實(shí)驗(yàn)，看到質(zhì)量大的小車后到，而質(zhì)量小的小車先到達(dá)，且當(dāng)質(zhì)量小的小車到達(dá)擋板時(shí)，質(zhì)量大的小車行駛到彈開處與木板的中點(diǎn)處。5教師針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出示分析思考題:兩小車在細(xì)線未被剪斷前各自動(dòng)量為多大?總動(dòng)量是多大?剪斷細(xì)線后,在彈力作用下,

5、兩小車被彈出,彈出后兩小車分別做什么運(yùn)動(dòng)?據(jù)兩小車所做的運(yùn)動(dòng),分析小球運(yùn)動(dòng)的距離、時(shí)間，得到它們的速度有什么關(guān)系。據(jù)動(dòng)量等于質(zhì)量與速度的乘積，分析在彈開后各自的動(dòng)量和總動(dòng)量各為多大？比較彈開前和彈出后的總動(dòng)量，你得到什么結(jié)論。6、學(xué)生討論后，回答上述問題：兩小車未被剪斷前，各自的動(dòng)量為0，總動(dòng)量為0；兩小車在被彈簧彈出后所做的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生有兩種看法：一種認(rèn)為做加速直線運(yùn)動(dòng)；另一種認(rèn)為做勻速直線運(yùn)動(dòng)。教師結(jié)合小車在彈出后所受合力等于0的受力特點(diǎn)，得到小車在被出后做勻速直線運(yùn)動(dòng)；并向?qū)W生講明小車之所以獲得一個(gè)速度，是由于彈力的瞬間沖量的作用。結(jié)合小車在彈開后各自做勻速直線運(yùn)動(dòng)，得到：在實(shí)驗(yàn)一中：兩小

6、車同時(shí)被彈開，同時(shí)獲得加速度，同時(shí)到達(dá)距彈開處等距離的擋板處，說明在質(zhì)量相等時(shí)兩小車被彈出時(shí)的速度大小相等、方向相反。在實(shí)驗(yàn)二中同法得量小的國(guó)一的速度是質(zhì)量大的車的2倍，且方向相反。得到：實(shí)驗(yàn)一中，兩小車的動(dòng)量分別為：mv，-mv，動(dòng)量的矢量和為0。實(shí)驗(yàn)二中，兩小車的動(dòng)量分別為：mv，-2mv×v/2，動(dòng)量矢量和為0。對(duì)比后得到：兩輛小車在相互作用前后，它們的總堅(jiān)固量是相等的。過渡：剛才我們通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：得到了兩輛小車在相互作用前后，它們的總動(dòng)量是相等的，那么我們能否用數(shù)學(xué)推導(dǎo)來證明一下呢？（二）動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)1、 用多媒體展示下列物理情景：m1m1m2m2v2v1v2v1

7、碰前碰后在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v1>v2，經(jīng)過一段時(shí)間后，m2追上了m1，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是v1和v2。2、 用投影片出示下列推導(dǎo)思考題：兩個(gè)小球在碰撞過程中所受到的平均作用力F和F有什么關(guān)系？寫出碰撞過程中小球各自所受到的合外力的沖量和每個(gè)小球動(dòng)量的變化。結(jié)合動(dòng)量定理，推導(dǎo)得到一個(gè)什么表達(dá)式。3、學(xué)生答：第一個(gè)小球和第二個(gè)小球在碰撞中所受的平均作用力F1和F2是一對(duì)相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在兩個(gè)物體上；第一個(gè)小球受到的沖量是：第二個(gè)小球受到的沖量是：又F

8、1和F2大小相等，方向相反所以由此得：即：4、師生共同敘述上邊表達(dá)式的含義：兩個(gè)小球碰撞的總動(dòng)量等于碰撞后的總動(dòng)量。5、教師問：同學(xué)們，在剛才的實(shí)驗(yàn)中和推導(dǎo)實(shí)例中，兩個(gè)物體各受到什么力的作用？學(xué)生答：實(shí)驗(yàn)中的小車受到重力、支持力和彈簧的彈力的作用。推導(dǎo)實(shí)例中的小球受到重力、支持力和對(duì)方施加的作用力。6、教師歸納上述各力的特點(diǎn)：同學(xué)們分析的這幾個(gè)力中，其中彈力與甲對(duì)乙的平均作用力是發(fā)生在相互作用的小車、彈簧之間的力或者是相互碰撞的兩個(gè)小球之間的相互作用力，而重力和支持力是相互作用的這幾個(gè)物體以外的物體施加給它們的。7、得到并板書有相互作用的物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。例如實(shí)驗(yàn)中的兩輛小車或推導(dǎo)實(shí)例中碰撞的

9、兩個(gè)小球；系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力叫做內(nèi)力。例如：實(shí)驗(yàn)中兩小車通過彈簧施加給對(duì)方的彈力；兩小球在碰撞中施加給對(duì)方的平均作用力。外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力叫做外力。例如實(shí)驗(yàn)和推導(dǎo)實(shí)例中的重力和支持力。（三）動(dòng)量守恒定律的條件和內(nèi)容1、 學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)和推實(shí)例中的條件初步分析等到動(dòng)量守恒定律的條件。2、 學(xué)生閱讀課文，總結(jié)得到動(dòng)量守恒定律。一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫動(dòng)量守恒定律。3、 教師板書動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式：并敘述各個(gè)字母所表示的物理量。4、 問：剛才我們通過推導(dǎo)得到了系統(tǒng)在不受外力或所受外力之和為0時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量保持不變，你認(rèn)為這

10、個(gè)結(jié)論可以用哪些表達(dá)式來描述？5、 學(xué)生討論回答后，教師總結(jié)得到動(dòng)量守恒定律的幾種表達(dá)式為： P=P（系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量P等于相互作用后的總動(dòng)量P）P=0（系統(tǒng)總動(dòng)量增量為0）P=-P（相互作用的兩物體構(gòu)成的系統(tǒng)）兩物體的動(dòng)量增量大小相等、方向相反。mv+mv= mv+mv （相互作用兩個(gè)物體組成系統(tǒng)，前動(dòng)量和等于后動(dòng)量和）6、判斷下列過程中動(dòng)量是否守恒：在光滑的水平桌面上有兩個(gè)小球發(fā)生碰撞。 、兩個(gè)同學(xué)靜止在光滑的冰面上， 推了 一下，結(jié)果兩人向相反的方向滑去。把兩個(gè)磁性很強(qiáng)的磁鐵分別放在兩輛小車上，磁鐵的同性磁極相對(duì)，小車放在光滑的水平桌面上，推動(dòng)一下小車，使它們相互接近，兩小車沒有碰

11、上就分開了，兩小車相互作用前后，動(dòng)量是否守恒。在光滑的桌面上有一輛平板車，一個(gè)木塊緊貼在平板車的上表面，以水平速度v被拋到平板車上，最后木塊和平板車以共同的速度v移動(dòng)，木塊拋上平板車前后，木塊和平板車的總動(dòng)量是否守恒。通過對(duì)上述例子的分析，得到：判定系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒，主要 系統(tǒng)所受的外力之和是否為0。注意：“外力之和”和“合外力”不是一個(gè)概念：外力之和是指把作用在系統(tǒng)上的所有外力平移到某點(diǎn)后算出的矢量和。合外力是指作用在某個(gè)物體（質(zhì)點(diǎn)）上的外力的矢量和。動(dòng)量守恒定律不僅適用于碰撞，也適用于任何形式的相互作用，它不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成孤系統(tǒng)。（四）動(dòng)量守恒定律的適用范圍1、學(xué)生閱讀課文有關(guān)的內(nèi)容。2、學(xué)生總結(jié)動(dòng)量守恒定律的適用范圍。動(dòng)量守恒定律不僅能解決低速運(yùn)動(dòng)的問題，而且能解決高速運(yùn)動(dòng)的問題，不僅適用于宏觀物體，而且適用電子、中子、質(zhì)子等微觀粒子。3、教師歸納：小到微觀粒子，大到天體，無論是佬性質(zhì)的相互作用力，即使對(duì)相互作用力的情況還了解得不大清楚，動(dòng)量守恒定律都是適用的。三、鞏固練習(xí)AB如圖，木塊B與水平桌面的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后，留要木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短，現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧（質(zhì)量不可忽略）合在一起作為研究對(duì)象（系統(tǒng)），此系統(tǒng)從子彈開始射入到彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中，動(dòng)量是否守恒。小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道：1