【高中物理】動(dòng)量守恒定律（單元解讀） 高二物理（人教版2019選擇性必修第一冊(cè)）

第一章動(dòng)量守恒定律（單元解讀）目錄0304本單元教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容分析0102學(xué)習(xí)目標(biāo)《課標(biāo)》要求05教學(xué)策略第一部分：《課標(biāo)》要求《課標(biāo)》要求1.1.1理解沖量和動(dòng)量。通過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律，能用其解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。知道動(dòng)量守恒定律的普適性。1.1.2通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點(diǎn)。定量分析一維碰撞問(wèn)題并能解釋生產(chǎn)生活中的彈性碰撞和非彈性碰撞現(xiàn)象。1.1.3體會(huì)用守恒定律分析物理問(wèn)題的方法，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一。第二部分：學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)第1節(jié)動(dòng)量第2節(jié)動(dòng)量定理第3節(jié)動(dòng)量守恒定律(1)了解生產(chǎn)生活中的各種碰撞現(xiàn)象。(2)經(jīng)歷尋求碰撞中不變量的過(guò)程，體會(huì)探究過(guò)程中猜想、推理和證據(jù)的重要性。(3)知道動(dòng)量概念及其單位，會(huì)計(jì)算動(dòng)量的變化量。(4)認(rèn)識(shí)動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，深化運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀(guān)念。(1)能在恒力情況下進(jìn)行理論推導(dǎo)，得出動(dòng)量定理及其表達(dá)式。(2)知道沖量概念，知道動(dòng)量定理及其表達(dá)式的物理意義。(3)知道動(dòng)量定理適用于變力情況，領(lǐng)會(huì)求解變力沖量時(shí)的極限思想。(4)會(huì)用動(dòng)量定理解釋生活生產(chǎn)中的相關(guān)現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題。(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。學(xué)習(xí)目標(biāo)節(jié)次學(xué)習(xí)目標(biāo)第4節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律第5節(jié)彈性碰撞和非彈性碰撞第6節(jié)反沖現(xiàn)象火箭(1)能依據(jù)已有知識(shí)合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。(2)能合理地選擇實(shí)驗(yàn)器材，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成結(jié)論。(3)能撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，用學(xué)過(guò)的物理術(shù)語(yǔ)、圖表等交流本實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程與結(jié)論。(4)堅(jiān)持實(shí)事求是，在合作中既能堅(jiān)持觀(guān)，點(diǎn)又能修正錯(cuò)誤。。(1)了解彈性碰撞和非彈性碰撞。(2)會(huì)分析具體實(shí)例中的碰撞特點(diǎn)及類(lèi)型。(3)會(huì)用動(dòng)量、能量的觀(guān)點(diǎn)解決生產(chǎn)生活中與一維碰撞相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)反沖運(yùn)動(dòng)，能舉出反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，知道火箭的發(fā)射是反沖現(xiàn)象。(2)能結(jié)合動(dòng)量守恒定律對(duì)常見(jiàn)的反沖現(xiàn)象作出解釋。(3)了解我國(guó)航天事業(yè)的巨大成就，增強(qiáng)對(duì)我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的自信。第三部分：內(nèi)容分析內(nèi)容分析動(dòng)量是用來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，它對(duì)時(shí)間的變化率即為力，是物理學(xué)中的重要概念。動(dòng)量還是適用范圍最廣的概念之一。大量事實(shí)表明，無(wú)論是宏觀(guān)物體的低速運(yùn)動(dòng)及相互作用，如臺(tái)球的碰撞、火箭的發(fā)射，還是微觀(guān)粒子的高速運(yùn)動(dòng)和相互作用，都可以用動(dòng)量概念加以描述。

本節(jié)教材以“尋求碰撞中的不變量”為線(xiàn)索，通過(guò)演示兩個(gè)完全相同鋼球的對(duì)心碰撞，讓學(xué)生對(duì)碰撞中的不變量提出猜想。為了判斷猜想是否正確，改變實(shí)驗(yàn)條件，再進(jìn)行兩個(gè)質(zhì)量不同、大小相同的鋼球的對(duì)心碰撞。當(dāng)猜想被否定之后，再設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行研究。通過(guò)從特殊到般，從定性到定量的多輪“問(wèn)題—猜想一實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)-第1節(jié)內(nèi)容分析--證據(jù)收集---數(shù)據(jù)分析—得出結(jié)論”的科學(xué)探究過(guò)程，逐步達(dá)到對(duì)不變量的正確認(rèn)識(shí)。教材的這一編寫(xiě)思想體現(xiàn)了科學(xué)探究的基本方法與嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生充分經(jīng)歷和體驗(yàn)這一探究過(guò)程。

教材的主要意圖在于體現(xiàn)尋求守恒量是科學(xué)研究的一條路徑，沿著這一路徑，定義動(dòng)量概，念就是水到渠成的。學(xué)生在學(xué)習(xí)初中和高中物理時(shí)，已經(jīng)了解了動(dòng)能、速度、質(zhì)量等相關(guān)概念和質(zhì)量守恒、電荷守恒、機(jī)械能守恒等相關(guān)規(guī)律，這為學(xué)生尋求碰撞中的不變量提供了扎實(shí)的基礎(chǔ)。第1節(jié)

內(nèi)容分析

動(dòng)量定理是一個(gè)重要的規(guī)律，它揭示了力在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)作用的累積效果與動(dòng)量變化之間的關(guān)系，進(jìn)一步揭示了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化與相互作用之間的關(guān)系。前一節(jié)內(nèi)容重在建立動(dòng)量概念，并沒(méi)有關(guān)注一個(gè)物體動(dòng)量變化的原因。通過(guò)恒力情況下的理論推導(dǎo)，可以認(rèn)識(shí)到?jīng)_量是動(dòng)量發(fā)生變化的原因，同時(shí)動(dòng)量定理也是下一節(jié)從理論上推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律的基礎(chǔ)。教材雖然是在恒力作用的情況下由牛頓第二定律推導(dǎo)出動(dòng)量定理的，但是動(dòng)量定理不僅適用于恒力的情況，也適用于變力的情況。正因?yàn)槿绱?，?dòng)量定理在實(shí)際中有更廣泛的應(yīng)用，尤其在解決作用時(shí)間短、作用力大而且隨時(shí)間變化快的打擊、碰撞等問(wèn)題時(shí)，用動(dòng)量定理要比用第2節(jié)內(nèi)容分析

牛頓第二定律更方便。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)具有力、加速度、動(dòng)量和牛頓第二定律等知識(shí)，掌握了矢量的運(yùn)算法則，具備一定的分析和推理論證能力，具有通過(guò)建立簡(jiǎn)單的物理模型解決生活中實(shí)際問(wèn)題的能力，但是面對(duì)復(fù)雜情境，學(xué)生還是有較大的困難。本節(jié)中動(dòng)量定理的矢量性，是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)，需要在解決問(wèn)題的過(guò)程中，通過(guò)遵循嚴(yán)格的程序和規(guī)范的運(yùn)算來(lái)加以突破。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是動(dòng)量定理的推導(dǎo)及應(yīng)用。第2節(jié)內(nèi)容分析

動(dòng)量守恒定律既適用于宏觀(guān)世界，也適用于微觀(guān)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(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。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。第3節(jié)內(nèi)容分析

教材在第1節(jié)通過(guò)教師演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生尋求碰撞中的不變量，后面又通過(guò)理論推導(dǎo)得出了動(dòng)量守恒定律。學(xué)生通過(guò)必修課程的學(xué)習(xí)，已經(jīng)儲(chǔ)備了豐富的運(yùn)動(dòng)與相互作用關(guān)系的知識(shí)，初步形成了運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)和能量觀(guān)。本節(jié)主要是引導(dǎo)學(xué)生在初步掌握動(dòng)量守恒定律的基礎(chǔ)上，利用已有的知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)觀(guān)察和數(shù)據(jù)分析。本節(jié)的重點(diǎn)應(yīng)放在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析上。第4節(jié)內(nèi)容分析

經(jīng)過(guò)前而四節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)到理論，再?gòu)睦碚摰綄?shí)驗(yàn)，對(duì)碰撞中的動(dòng)量守恒有了較為清晰的認(rèn)識(shí)。碰撞是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象。碰撞時(shí)物體間相互作用持續(xù)時(shí)間很短，相互作用力很大，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒條件。本節(jié)的設(shè)計(jì)以碰撞實(shí)例為載體，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究、理論推導(dǎo)，在其實(shí)情境中建立彈性碰撞和非彈性碰撞的相關(guān)概念。教材創(chuàng)設(shè)了兩個(gè)小球彈性碰撞的情境，先引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決典型的碰撞問(wèn)題，推導(dǎo)兩個(gè)小球在彈性碰撞后的速度表達(dá)式。隨后，又引導(dǎo)學(xué)生從一般到特殊，對(duì)三種特殊情況展開(kāi)討論，得出碰后兩球末第5節(jié)內(nèi)容分析

速度的表達(dá)式，便于快速判斷與評(píng)估生活中實(shí)際現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的碰撞類(lèi)型。學(xué)生通過(guò)對(duì)彈性碰撞和非彈性碰撞的討論，進(jìn)一步加深對(duì)動(dòng)量和動(dòng)能的理解，提升運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)及能量觀(guān)。

本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容是理解彈性碰撞與非彈性碰撞的概念及特點(diǎn)，并能應(yīng)用兩個(gè)定律解決與生產(chǎn)生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。第5節(jié)內(nèi)容分析

本節(jié)通過(guò)生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象介紹反沖運(yùn)動(dòng)，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)反沖現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和理解，最后介紹火箭的飛行原理，體現(xiàn)了物理與生活和科技的緊密聯(lián)系。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)的進(jìn)一步發(fā)展，學(xué)會(huì)定性分析生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題。依據(jù)教材“思考與討論”欄目的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)動(dòng)量守恒定律，完成對(duì)人的速度變化量的推導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上定量分析火箭的速度。教材在“科學(xué)漫步”中介紹“三級(jí)火箭”的內(nèi)容，既是對(duì)火箭知識(shí)的拓展，又進(jìn)一步介紹我國(guó)在航天事業(yè)中的成就，有利于激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。第6節(jié)第四部分：本單元教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)本單元教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.動(dòng)量定理的應(yīng)用2.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容3.驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析4.動(dòng)量守恒定律的經(jīng)典應(yīng)用1.動(dòng)量定理的矢量性2.動(dòng)量守恒定律的適用條件及解題步驟3.碰撞的分析第五部分：教學(xué)策略教學(xué)策略1.強(qiáng)調(diào)動(dòng)量概念的形成過(guò)程第1節(jié)“動(dòng)量”要充分讓學(xué)生感受到碰撞的復(fù)雜性，結(jié)合旁批引導(dǎo)學(xué)生知道“物理學(xué)家始終在尋求自然界萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，其中包括在多變的世界里找出某些不變量”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)動(dòng)量。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械能守恒定律、電荷守恒定律和能量守恒定律等的基礎(chǔ)上對(duì)守恒的思想方法并不陌生，對(duì)教材設(shè)計(jì)的“尋求碰撞中的不變量”的要求會(huì)有較深人的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上動(dòng)量概念的引入也就變得自然、合理。雖然對(duì)于“不變量”的實(shí)驗(yàn)和探究過(guò)程學(xué)生不能獨(dú)立完成，但是，他們?cè)趯で蟆安蛔兞俊钡奶骄窟^(guò)程中親身體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想和挖掘證據(jù)等活動(dòng)，這具有十分重要的教育價(jià)值。教學(xué)策略1.強(qiáng)調(diào)動(dòng)量概念的形成過(guò)程另外，需要引導(dǎo)學(xué)生注意，動(dòng)量是矢量。學(xué)生對(duì)此必須有清楚的理解，這里再次涉及對(duì)矢量運(yùn)算的認(rèn)識(shí)問(wèn)題。動(dòng)量的運(yùn)算服從矢量運(yùn)算的法則。當(dāng)動(dòng)量在同一條直線(xiàn)上時(shí)，在選定一個(gè)正方向之后，動(dòng)量的運(yùn)算就可以簡(jiǎn)化成代數(shù)運(yùn)算。教學(xué)策略2.運(yùn)用科學(xué)推理方法得出動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律教材通過(guò)物體在恒力作用下做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)這一特例，運(yùn)用演繹方法推導(dǎo)出動(dòng)量定理。動(dòng)量定理不僅適用于恒力情況，而且適用于變力情況，正因?yàn)檫m用于變力情況，它才有廣泛的應(yīng)用。不過(guò)，因其理論推導(dǎo)較難，在中學(xué)階段不宜要求過(guò)高，教材用積分的思想（在物理必修課程中曾有所滲透)進(jìn)行了定性的說(shuō)明。這樣可以開(kāi)闊學(xué)生的思路，便于他們自覺(jué)地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)處理問(wèn)題。在變力的情況下，動(dòng)量定理公式中的作用力應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。我們從教材推導(dǎo)動(dòng)量定理的過(guò)程可以看出，物體動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率等于它所受的力。這表明動(dòng)量定理的物理實(shí)質(zhì)與牛頓第二定律是相同的。應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生嘗試用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律，這有助于學(xué)生對(duì)動(dòng)量概念以及運(yùn)動(dòng)與相互作用關(guān)系形成深入的理解。教學(xué)策略2.運(yùn)用科學(xué)推理方法得出動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律教材通過(guò)動(dòng)量定理和牛頓第三定律，并運(yùn)用演繹方法推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律。在學(xué)生理解動(dòng)量和動(dòng)量定理的基礎(chǔ)上，引入系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念，并通過(guò)實(shí)例指明區(qū)分內(nèi)力和外力的方法，以及給出在外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力的情況下，外力可以忽略不計(jì)的具體實(shí)例。為使學(xué)生深人理解動(dòng)量守恒定律，理解運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系，教材將動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律緊密結(jié)合，使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)的動(dòng)量在整個(gè)過(guò)程中一直保持不變的含義。保持不變意味著守恒的存在，這一點(diǎn)會(huì)使學(xué)生逐步熟悉如何用守恒思想來(lái)處理問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)實(shí)例揭示牛頓運(yùn)動(dòng)定律從“力”的角度反映物體間的相互作用，動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律從“動(dòng)量”的角度描述物體間的相互作用。教學(xué)策略2.運(yùn)用科學(xué)推理方法得出動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律的普適性，為學(xué)生深層次認(rèn)識(shí)自然界的和諧與統(tǒng)一提供了很好的例證。同時(shí)，它也為解決力學(xué)問(wèn)題開(kāi)辟了新的途徑。教材通過(guò)例題，展示了應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決碰撞問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)所在。通過(guò)對(duì)動(dòng)量及其守恒定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到，任何科學(xué)概念的形成、規(guī)律的建立都不會(huì)是簡(jiǎn)單拼湊得出的，都需要經(jīng)歷嚴(yán)格的科學(xué)歸納、推理和論證等過(guò)程。教學(xué)策略3.突出科學(xué)探究能力的培養(yǎng)本章雖然沒(méi)有冠以“探究”字樣的探究性實(shí)驗(yàn)，但是科學(xué)探究的思想滲透于整章之中。下面框圖展示的設(shè)計(jì)思路可以反映教材是如何引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)深究過(guò)程、完成動(dòng)量守恒定律學(xué)習(xí)的。提出關(guān)于碰撞的問(wèn)題（宏觀(guān)、微觀(guān)）章首語(yǔ)基于觀(guān)察和碰撞實(shí)驗(yàn)，引入動(dòng)量的概念，經(jīng)理論推導(dǎo)得到動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律基于證據(jù)，驗(yàn)證理論推導(dǎo)出的結(jié)論應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解釋典型現(xiàn)象1.動(dòng)量2.動(dòng)量定理3.動(dòng)量守恒定律4.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證定律守恒定律5.彈性碰撞和非彈性碰撞6.反沖現(xiàn)象

火箭其中，第4節(jié)“實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”雖然屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，但是從整章的科學(xué)探究設(shè)計(jì)來(lái)看，該實(shí)驗(yàn)是探究中獲取證據(jù)的必要環(huán)節(jié)。教學(xué)策略4.在真實(shí)、有意義的情境中應(yīng)用動(dòng)量守恒定律本章第5節(jié)的設(shè)計(jì)不僅是為了讓學(xué)生加深對(duì)碰撞知識(shí)的理解，而且還把它作為載體，深人細(xì)致地貫徹學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)思雛和科學(xué)探究的要素，在真實(shí)、典型、有意義的情境中引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用動(dòng)量守恒定律。數(shù)師不應(yīng)只關(guān)注學(xué)生是否掌握了知識(shí)結(jié)論，還應(yīng)關(guān)注學(xué)生是否能夠靈活地運(yùn)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律來(lái)解決典型的碰撞問(wèn)題。實(shí)際上，可以把這節(jié)課看成是學(xué)生學(xué)過(guò)動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律之后的一節(jié)習(xí)題課。不要讓學(xué)生背誦各種碰撞情況下的結(jié)論，更不應(yīng)讓學(xué)生以這些結(jié)論為基礎(chǔ)去解新的題目。教材在得到碰撞前后兩個(gè)小球速度的關(guān)系式后，討論了m1=m2，m1>>m2、m1<<m2,三種特殊情形下兩個(gè)小球碰撞前后速度的關(guān)系，目的是向師生傳教學(xué)策略4.在真實(shí)、有意義的情境中應(yīng)用動(dòng)量守恒定律遞一個(gè)信息：物理學(xué)中定量關(guān)系式的作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是用于數(shù)值計(jì)算，從中還可以得出很多定性的結(jié)論。這種能力對(duì)于學(xué)生學(xué)好物理課程是非常重要的。