高中物理課堂 動(dòng)量守恒定律（教學(xué)案例）

1、高中物理課堂 動(dòng)量守恒定律（教學(xué)案例） 課 題第二節(jié) 功課 型新授課（1課時(shí)）教 學(xué) 目 標(biāo)1知識(shí)與技能（1）理解動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，掌握動(dòng)量守恒定律成立的條件，并能在具體問(wèn)題中判斷系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒；（2）運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象，分析解決一維運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。2過(guò)程與方法（1）體驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)量守恒的過(guò)程與方法；（2）學(xué)會(huì)理論思維的方法，能結(jié)合動(dòng)量定理和牛頓第三定律導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過(guò)親歷實(shí)驗(yàn)探究和動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)過(guò)程，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?；?）領(lǐng)悟動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 動(dòng)量守恒定律

2、及其守恒條件的判定。教學(xué)難點(diǎn)動(dòng)量守恒定律的矢量性。教 學(xué) 方 法 教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究法、推理歸納法、案例分析法教 學(xué) 手 段教學(xué)工具氣墊導(dǎo)軌、光電門和光電計(jì)時(shí)器，已稱量好質(zhì)量的兩個(gè)滑塊(附有彈簧圈和尼龍拉扣)，課件。教 學(xué) 活 動(dòng)（一）引入新課計(jì)算機(jī)課件展示生活中的一個(gè)現(xiàn)象：一位同學(xué)去公園劃船，當(dāng)小船離岸大約1.5m左右時(shí)要跳上岸，他想自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)從未低于2m，因此跳到岸上絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題，結(jié)果縱身一跳，卻掉到水里了。他為什么不能安全地跳到岸上？顯然這里涉及到人和船兩個(gè)物體相互作用的問(wèn)題。前面學(xué)過(guò)的動(dòng)量定理只研究了一個(gè)物體受力作用一段時(shí)間后動(dòng)量變化的規(guī)律，那么當(dāng)兩個(gè)物體相互作用時(shí)，他

3、們各自的動(dòng)量又怎樣變化呢？（二）進(jìn)行新課1.實(shí)驗(yàn)探究：物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律 我們現(xiàn)在來(lái)研究在光滑水平面上沿著一條直線運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律。 猜想與假設(shè) 讓學(xué)生對(duì)兩個(gè)物體碰撞時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況與動(dòng)量變化的情況進(jìn)行大膽的猜想，并與同學(xué)進(jìn)行討論。制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，包括實(shí)驗(yàn)儀器和器材的選擇，需要測(cè)量的物理量以及數(shù)據(jù)的處理。課上老師只提供了利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)出記錄表格，與小組的同學(xué)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)中收集到的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)1 兩滑塊彈性對(duì)撞（將彈簧圈卡在一個(gè)滑塊上對(duì)撞）把兩個(gè)滑塊（質(zhì)量分別為=222.0g，

4、=229.5g）放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上。 推動(dòng)滑塊、,讓它們以一定速度做相向運(yùn)動(dòng)，分別通過(guò)兩光電門后發(fā)生碰撞，碰后兩滑塊均被彈回，反向通過(guò)光電門。光電計(jì)時(shí)器記錄下滑塊 和 碰撞前通過(guò)A、B光門的時(shí)間 和 以及碰撞后通過(guò)光門的時(shí)間 和 (擋光片的寬度為0.03m)計(jì)算出碰撞前的總動(dòng)量與碰撞后總動(dòng)量。改變兩滑塊的速度再做2次實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果記入表格。表一 兩運(yùn)動(dòng)滑塊對(duì)撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果（供參考）次數(shù)（s）（s）（s） （s）碰撞前p(kg·m/s)碰撞后p(kg·m/s)10.16730.13080.13630.1889-0.0128 0.012420.16970.

5、08410.08770.1996-0.0426 0.041430.07180.12970.13930.07840.0397 -0.0400 實(shí)驗(yàn)2 將彈簧圈取下，兩滑塊相對(duì)面各安裝尼龍子母扣，只在滑塊 （質(zhì)量為229.5g）上安裝擋光片，把滑塊 放在兩光電門之間，推動(dòng)滑塊通過(guò)光電門B與滑塊相碰，碰撞后二者粘合在一起后通過(guò)光電門 B光電門B測(cè)出碰前通過(guò)B的時(shí)間t，光電門A測(cè)出碰后 通過(guò)B時(shí)的時(shí)間 計(jì)算出碰撞前后總動(dòng)量、再次改變滑塊的速度重復(fù)做2次實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果記入表格。表一 動(dòng)滑塊撞靜滑塊的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果（供參考）次數(shù)t（s）（s）碰撞前p(kg·m/s

6、)碰撞后p(kg·m/s)10.0534  0.1050 0.1289 0.129020.0660  0.1321 0.1043 0.102530.0588 0.1182 0.1171 0.1146 分析與論證 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。由表一可計(jì)算出三次實(shí)驗(yàn)碰前與碰后的動(dòng)量損失分別為:3.13、2.81、0.75由表二可計(jì)算出三次實(shí)驗(yàn)碰前與碰后的動(dòng)量損失分別為0.08、1.73、2.13.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，兩滑塊碰撞前后的總動(dòng)量相等評(píng)估 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與

7、猜想是否一致，如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)減小誤差。交流與合作 課后完成自己的實(shí)驗(yàn)，與其他小組交流、討論，了解他們制訂的探究計(jì)劃和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，取長(zhǎng)補(bǔ)短。m1m2v1v22.分析論證 推導(dǎo) 如圖，設(shè)想光滑水平桌面上有兩個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的物體，它們的質(zhì)量分別是m1和m2，速度分別是v1和v2，則它們的總動(dòng)量(動(dòng)量的矢量和)Pp1+p2m1v1+m2v2（速度本身帶方向）經(jīng)過(guò)一定時(shí)間發(fā)生碰撞，設(shè)碰后二者的速度分別為v1和v2，此時(shí)它們的動(dòng)量的矢量和，即總動(dòng)量pp1+p2m1v1+m2v2。假設(shè)碰撞過(guò)程中第一個(gè)球和第二個(gè)球受到的平均作用力分別為F1和F2，作用時(shí)間為t，碰撞后兩球仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)，速度分別變?yōu)関1和v2

8、根據(jù)動(dòng)量定理，對(duì)于m1物體有F1t=m1 v1-m1v1對(duì)于m2物體有F2t=m2 v2-m2v2根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1=-F2，所以，F(xiàn)1t=-F2t，即m1 v1-m1v1= -m2 v2+m2v2整理后得：m1v1+m2v2= m2v2+m1v1就是 p。= p這表明兩球碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量是相等的。分析條件 兩球碰撞時(shí)除了它們相互間的作用力(這是系統(tǒng)的內(nèi)力)外，還受到各自的重力和支持力的作用，但它們彼此平衡。所以說(shuō)m1和m2組成的系統(tǒng)不受外力，或說(shuō)它們所受的合外力為零。有相互作用的物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力叫做內(nèi)力外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力叫做外力。歸納結(jié)論

9、 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(dòng)量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。動(dòng)量守恒定律適用的范圍：適用于兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)。動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律，對(duì)高速或低速運(yùn)動(dòng)的物體系統(tǒng)，對(duì)宏觀或微觀系統(tǒng)它都是適用的。3.案例分析  案例一 甲、乙兩物體沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，甲的速度是3m/s，乙物體的速度是1m/s。碰撞后甲、乙兩物體都沿各自原方向的反方向運(yùn)動(dòng)，速度的大小都是2m/s。求甲、乙兩物體的質(zhì)量之比是多少？由于動(dòng)量是矢量，具有方向性，在討論動(dòng)量守恒時(shí)必須注意到其方向性。為此首先規(guī)定一個(gè)正方向，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研

10、究。講解：規(guī)定甲物體初速度方向?yàn)檎较?。則v1+3m/s，v2-1m/s。碰后v1-2m/s，v22m/s。根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有代入數(shù)值后可得m1/m23/5即甲、乙兩物體的質(zhì)量比為35。案例二 請(qǐng)同學(xué)們分析本課開始時(shí)那位同學(xué)落水的原因。4課堂訓(xùn)練 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)量是80kg，求小孩跳上車后他們共同的速度。（答案：3 m/s）5新課小結(jié) （師生共同完成）（1）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（相互作用的兩個(gè)物體構(gòu)成系統(tǒng),兩物體動(dòng)量增

11、量大小相等、方向相反）m1v1+m2v2=m1v1+m2v2(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) (2)動(dòng)量守恒的條件：系統(tǒng)不受外力或合外力為零時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。（3）本節(jié)中運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)探究的方法、理論分析論證的方法，它們是研究問(wèn)題、解決問(wèn)題常用的方法，我們應(yīng)該掌握。（三）課后實(shí)踐1估測(cè)玩具槍子彈的出口速度。取一只乒乓球，在球上挖一個(gè)圓孔，向球內(nèi)填一些橡皮泥或軟泡沫塑料，測(cè)出球的質(zhì)量M。然后將球像圖所示的那樣，放在桌子的邊緣處，再將玩具槍裝彈上弦，支在桌面上，水平瞄準(zhǔn)球的圓孔。扣動(dòng)板機(jī)后，子彈射入孔中，與大球一同水平拋出。注意：子彈不能傷及人體和損毀其它物品。2書后作業(yè)。學(xué) 生 活 動(dòng)學(xué)生分組閱讀、討論、解答思考題:學(xué)生活動(dòng)：思考老師提出的問(wèn)題?；仡櫱懊鎸W(xué)過(guò)的動(dòng)量定理的內(nèi)容：Ft=mVt-mVo學(xué)生活動(dòng)： 猜想 根據(jù)牛頓第三定律和動(dòng)量定理可知，相互碰撞的兩個(gè)物體，動(dòng)量變化量應(yīng)該大小相等，方向相反。那么系統(tǒng)總動(dòng)量就應(yīng)該保持不變。學(xué)生活動(dòng)：由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，包括實(shí)驗(yàn)儀器和器材的選擇，需要測(cè)量的物理量以及數(shù)據(jù)的處理。學(xué)生活動(dòng)：寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)出記錄表格，與小組的同學(xué)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)中收集到的數(shù)據(jù)。學(xué)生活動(dòng)：對(duì)實(shí)驗(yàn)中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，在誤差范圍內(nèi)，看與猜想是否相符。學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，