高中人教物理選擇性必修一第1章第3節(jié)動(dòng)量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版高中物理選擇性必修1第1章第3節(jié)動(dòng)量守恒定律教學(xué)設(shè)計(jì)課題 動(dòng)量守恒定律單元1學(xué)科物理年級(jí)高二教材分析動(dòng)量守恒定律既適用于宏觀世界，也適用于微觀世界;既適用于低速運(yùn)動(dòng)，又適用于高速運(yùn)動(dòng)。它是適用范圍比牛頓運(yùn)動(dòng)定律更廣的一-條普遍規(guī)律。本節(jié)根據(jù)牛頓第三定律和動(dòng)量定理推導(dǎo)得出:不受外力(或所受合外力為0)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的過程中，系統(tǒng)的總動(dòng)量于恒。建立在牛頓第三定律及動(dòng)量定理基礎(chǔ)上的理論推導(dǎo)和本章第1節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，有利于幫助學(xué)生更好地理解動(dòng)量守恒定律，深化對(duì)物體之間相互作用規(guī)律的理解。動(dòng)量守恒定律既是本章的核心內(nèi)容，也是整個(gè)高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容。本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是理解動(dòng)量守恒定律的

2、內(nèi)容和適用條件，掌握運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決問題的步驟，并能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決相關(guān)的問題。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)：(1)能運(yùn)用動(dòng)量定理和牛頓第三定律分析碰撞現(xiàn)象中的動(dòng)量變化。(2) 在了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的基礎(chǔ)上，理解動(dòng)量守恒定律。(3)能夠運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。(4)了解動(dòng)量守恒定律的普遍適用性和牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用范圍的局限性。核心素養(yǎng)：物理觀念：通過學(xué)習(xí)理解系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念?？茖W(xué)思維：通過理論推導(dǎo)掌握動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道動(dòng)量守恒定律的適用條件。科學(xué)探究：通過實(shí)例分析，了解動(dòng)量守恒定律的普遍適用性，會(huì)初步利用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題。科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀

3、：通過對(duì)動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真探究、刻苦專研的科學(xué)精神。重點(diǎn)通過理論推導(dǎo)掌握動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道動(dòng)量守恒定律的適用條件。難點(diǎn)通過實(shí)例分析，了解動(dòng)量守恒定律的普遍適用性，會(huì)初步利用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課第一節(jié)中我們通過分析一輛運(yùn)動(dòng)的小車碰撞一輛靜止的小車，得出碰撞前后兩小車的動(dòng)量之和不變的結(jié)論。對(duì)于冰壺等物體的碰撞也是這樣的嗎?怎樣證明這一結(jié)論呢?這是一個(gè)普遍的規(guī)律嗎?思考問題，討論如何證明碰撞中的普遍規(guī)律。 提出問題，引出新課。講授新課一、系統(tǒng)內(nèi)力和外力1.系統(tǒng)：有相互作用的兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)

4、2.內(nèi)力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力3.外力：外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力 思考：(1) 碰撞過程中兩個(gè)小球受力情況如何？(2)寫出兩小球速度的變化量，動(dòng)量的變化量及各自的沖量；(3)結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)量定理，請(qǐng)你推導(dǎo)出一個(gè)最終的表達(dá)式。二、動(dòng)量守恒定律理論推導(dǎo)1：牛頓運(yùn)動(dòng)定律二、動(dòng)量守恒定律理論推導(dǎo)2：動(dòng)量定理三、動(dòng)量守恒定律1、內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，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。2、表達(dá)式3、適用條件(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件)(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實(shí)際條件)(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力

5、，外力相對(duì)來說可以忽略不計(jì)，因而系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒；(近似條件）(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動(dòng)量守恒.(單向條件)思考A、B 兩輛小車之間連接一根被壓縮了的彈簧后用細(xì)線栓住，現(xiàn)燒斷細(xì)線。若地面光滑，則燒斷細(xì)線后，系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？注意1.確定研究對(duì)象 (系統(tǒng)),區(qū)分內(nèi)力和外力.從而判斷所選擇的系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒。2.在系統(tǒng)總動(dòng)量一定(守恒)的情況下,系統(tǒng)中每個(gè)物體的動(dòng)量可以發(fā)生很大的變化。 應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的注意點(diǎn)(1)系統(tǒng)性：動(dòng)量守恒定律是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)而言的，具有系統(tǒng)的整體性，而對(duì)物體系統(tǒng)的一部分，動(dòng)量守恒定律不一定適用。

6、(2)矢量性：選取正方向，與正方向同向的為正，與正方向反向的為負(fù)，方向未知的，設(shè)與正方向同向，結(jié)果為正時(shí)，方向即于正方向相同，否則，與正方向相反。(3)瞬(同)時(shí)性: 動(dòng)量是一個(gè)瞬時(shí)量，動(dòng)量守恒是指系統(tǒng)任意時(shí)刻動(dòng)量守恒。方程左邊是作用前某一時(shí)刻各物體的動(dòng)量的和，方程右邊是作用后某時(shí)刻系統(tǒng)各物體動(dòng)量的和。不是同一時(shí)刻的動(dòng)量不能相加。(4)相對(duì)性：由于動(dòng)量的大小與參照系的選擇有關(guān)，因此在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)注意各物體的速度必須是相對(duì)同一參照物的。(5)普適性：是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。例題1：在列車編組站里，一輛 m1 = 1.8104 kg 的貨車在平直軌道上

7、以 v1 = 2 m/s 的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛 m2 = 2.2104 kg 的靜止貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，求貨車碰撞后的運(yùn)動(dòng)速度。本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動(dòng)量守恒的條件？ 本題中研究的是哪一個(gè)過程？該過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？解析：沿碰撞前貨車運(yùn)動(dòng)的方向建立坐標(biāo)軸，有v1 = 2 m/s，設(shè)兩車結(jié)合后的速度為v 。兩車碰撞前的總動(dòng)量為：兩車碰撞后的總動(dòng)量為：由動(dòng)量守恒定律可得：所以，代入數(shù)據(jù)得v=0.9m/s。例題2：一枚在空中飛行的火箭，質(zhì)量為m，在某點(diǎn)的速度為v，方向水平，燃料即將耗盡?；鸺谠擖c(diǎn)突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的

8、一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1 。求炸裂后另一塊的速度v2 ?；鸺亚暗目倓?dòng)量為炸裂后的總動(dòng)量為根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得：解出。若m=10kg,m1=4kg;v的大小為900m/s,v1的大小為300m/s，則v2的大小為多少？代入數(shù)據(jù)解得v2=1700m/s應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟和方法分析題意，確定研究對(duì)象；分析作為研究對(duì)象的系統(tǒng)內(nèi)各物體的受力情況，分清內(nèi)力與外力,確定系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒；在確認(rèn)動(dòng)量守恒的前提下，確定所研究的相互作用過程的始末狀態(tài)，規(guī)定正方向，確定始、末狀態(tài)的動(dòng)量值的表達(dá)式；列動(dòng)量守恒方程；求解，如果求得的是矢量，要注意它的正負(fù)，以確定它的方向. 課堂練習(xí)1、兩個(gè)

9、磁性很強(qiáng)的磁鐵，分別固定在甲、乙兩輛小車上，甲車的總質(zhì)量為4kg，乙車的總質(zhì)量為2kg。甲、乙兩輛小車放在光滑的水平面上，它們相向運(yùn)動(dòng)，甲車的速度是5m/s，方向水平向右；乙車的速度是3m/s,方向水平向左。由于兩車上同性磁極的相互排斥，某時(shí)刻乙車向右以8m/s的水平速度運(yùn)動(dòng)，求此時(shí)甲車的速度？ 以水平向右方向?yàn)檎较騰1=5m/s, v2=-3m/s, v2=8m/s根據(jù)動(dòng)量守恒定律：m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2解得：v1 =-0.5m/s負(fù)號(hào)表示甲車的速度方向水平向左課堂練習(xí) 2、一輛平板車停止在光滑水平面上，車上一人用大錘敲打車的左端，如下圖所示，在錘的連續(xù)敲打下，這輛平板

10、車將( )A、左右來回運(yùn)動(dòng)B、向左運(yùn)動(dòng)C、向右運(yùn)動(dòng)D、靜止不動(dòng)解析：對(duì)人、鐵錘和平板車組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)外力之和為0，系統(tǒng)總動(dòng)量守恒。當(dāng)錘頭打下去時(shí)，錘頭向右運(yùn)動(dòng)，車就向左運(yùn)動(dòng)；舉起錘頭，錘頭向左運(yùn)動(dòng)，車就向右運(yùn)動(dòng)；連續(xù)敲擊時(shí)，車就左右運(yùn)動(dòng)； 一旦錘頭不動(dòng)，車就會(huì)停下。答案：A動(dòng)量守恒定律的普適性1、動(dòng)量守恒定律只涉及過程始末兩個(gè)狀態(tài),與過程中力的細(xì)節(jié)無關(guān)。2、動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問題，而且適用于高速、微觀的問題。3、動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。思考討論：如圖所示，一個(gè)質(zhì)量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度斜射到堅(jiān)硬的大理石板上，入射的角

11、度是45，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45,速度仍為2m/s。請(qǐng)你用作圖的方法求出鋼球動(dòng)量變化的大小和方向。p=mv=0.22=0.4kgm/s p=mv=0.22=0.4kgm/s通過明確碰碰撞情景，明確系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念。思考討論碰撞過程中的受力情況。分別用動(dòng)量定理和牛頓第二定律總結(jié)推導(dǎo)。簡述動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容。利用動(dòng)量守恒定律思考問題。學(xué)習(xí)掌握動(dòng)量守恒的特點(diǎn)。完成課本例題。通過例題，總結(jié)利用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題的方法和步驟。完成課堂練習(xí)。進(jìn)一步思考討論問題。引出系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念，為下一步學(xué)習(xí)動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)做鋪墊。通過提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，進(jìn)而推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律

12、的表達(dá)式。學(xué)生總結(jié)出動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，明確動(dòng)量守恒定律的適用條件。提出思考題，讓學(xué)生學(xué)以致用，利用新知識(shí)解決實(shí)際問題。通過課本例題，總結(jié)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用方法。通過課堂練習(xí)，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。通過思考與討論，明確動(dòng)量守恒定律的矢量性。拓展提高1、車廂長度為l，質(zhì)量為m1，靜止于光滑的水平面上。車廂內(nèi)有一質(zhì)量為m2的物體以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，與車廂來回碰撞n次后靜止于車廂內(nèi)，這時(shí)車廂的速度為（ ）A.v0，水平向右B.0C.m2v0/(m1+m2)D.m2v0/ (m1-m2)答案：C2、把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出子彈時(shí)，關(guān)于槍、子彈和小車的下列說法中正確的是（ ）A.槍和子彈組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B.槍和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.若忽略不計(jì)子彈和槍筒間的摩擦，槍、小車和子彈組成的系統(tǒng)動(dòng)量才近似守恒D.槍、子彈和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒答案：D3、一輛裝有沙子總質(zhì)量為M的車廂，正以速度v在光滑的水平軌道上前進(jìn)，車廂底部中間不斷地由沙子漏出，問在漏沙子過程中，車