高中物理人教大綱版第二冊：8.3 動(dòng)量守恒定律1

1、三、動(dòng)量守恒定律 從容說課 本節(jié)講述動(dòng)量守恒定律，它既是本章的核心內(nèi)容，也是整個(gè)高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容。它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了動(dòng)量、沖量和動(dòng)量定理之后，以動(dòng)量定理為基礎(chǔ)，研究有相互作用的系統(tǒng)在不受外力或所受合外力等于零時(shí)所遵循的規(guī)律它是動(dòng)量定理的深化和延伸，且由于它的適用范圍十分廣泛，所以學(xué)好本節(jié)內(nèi)容對綜合處理物理問題是很重要的 據(jù)教材的地位及特點(diǎn)，本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)定位如下： 1.能從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容及成立的條件，并能結(jié)合動(dòng)量定理，從理論上證明定律的內(nèi)容和條件 2.能運(yùn)用動(dòng)量守恒定律成立的條件判定具體問題中動(dòng)量是否守恒，能運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象，并能用之對實(shí)際問題進(jìn)行計(jì)算 3.

2、學(xué)習(xí)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法研究物理現(xiàn)象，并總結(jié)出物理規(guī)律的方法 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位于對動(dòng)量守恒定律的條件的理解 本節(jié)課的難點(diǎn)定位于對動(dòng)量守恒定律的理解包括動(dòng)量的矢量性、同時(shí)性、相對性的理解及其動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 本節(jié)課采用先學(xué)后教的教學(xué)模式，讓學(xué)生先通過實(shí)驗(yàn)體會(huì)、總結(jié)教師要適當(dāng)點(diǎn)撥，指導(dǎo)學(xué)生，結(jié)合生活中的實(shí)例，運(yùn)用多媒體手段使學(xué)生能真正學(xué)會(huì)動(dòng)量守恒定律 本節(jié)課的教學(xué)程序如下： 復(fù)習(xí)導(dǎo)入演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論總結(jié)規(guī)律理論推導(dǎo)，使理論和實(shí)踐相結(jié)合動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用小結(jié)教學(xué)目標(biāo) 一、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

3、二、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，培養(yǎng)大家的邏輯推理能力 2.學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律解釋現(xiàn)象鍛煉同學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的能力 三、德育目標(biāo) 1.通過動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)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?2.了解自然科學(xué)規(guī)律發(fā)展的深遠(yuǎn)意義及對社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用激發(fā)學(xué)生的積極向上的人生觀、價(jià)值觀教學(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 教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、推理歸納法、問題解決法、 討論法、分層教學(xué)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)

4、安排 1課時(shí)教學(xué)過程 投影本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)法指導(dǎo) (一)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)量守恒定律的表達(dá)式 4.知道動(dòng)量守恒定律的成立條件和適用范圍 5.會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析、計(jì)算有關(guān)問題(只限于一維的運(yùn)動(dòng)) (二)學(xué)法指導(dǎo) 本節(jié)課同學(xué)們可通過實(shí)驗(yàn)探究、理論推導(dǎo)，應(yīng)用解決實(shí)際問題的方法來學(xué)習(xí)動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，理解其真正的含意 學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程 一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入 復(fù)習(xí)學(xué)生采用接力的方式，回憶上節(jié)課學(xué)習(xí)的動(dòng)量定理 投影出示學(xué)生可能回答的內(nèi)容： 1.動(dòng)量

5、定理的研究對象通常是一個(gè)物體 2.動(dòng)量定理的內(nèi)容是：物體所受合外力的沖量等于物體動(dòng)量變化 3.表達(dá)式I合 4.應(yīng)用要點(diǎn)：清楚物體受力 抓住始末狀態(tài) 引入 播放錄像片斷 人在船上向前走，船會(huì)后退 站在溜冰場上的兩運(yùn)動(dòng)員互推后都向后運(yùn)動(dòng) 大炮發(fā)射炮彈時(shí)，炮身會(huì)向后退 學(xué)生探究 上述現(xiàn)象有什么共性? 在上述現(xiàn)象中的兩物 體間存在相互作用，并且它們的動(dòng)量都發(fā)生了變化 教師引入 本節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)在發(fā)生上述現(xiàn)象的過程中所遵循的物理規(guī)律動(dòng)量守恒定律 二、新課教學(xué) (一)動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證 CAI課件展示實(shí)驗(yàn)裝置 在氣墊導(dǎo)軌上放有兩滑塊，中間有一壓縮的彈簧，用細(xì)線拴住兩滑塊(如圖示)： 當(dāng)燒斷線后兩滑塊

6、向相反方向滑開 基礎(chǔ)知識(shí) 學(xué)生觀看演示實(shí)驗(yàn)后，回答下列問題： 1.同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象? 2.兩滑塊為什么會(huì)向相反方向彈開? 3.滑塊彈開后各做什么運(yùn)動(dòng)?如何判斷? 4.如何確定兩滑塊的動(dòng)量?需從實(shí)驗(yàn)中測定哪些物理量? 學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論： 1.從實(shí)驗(yàn)中可以看到，線燒斷后，兩滑塊不再保持它們原來的靜止?fàn)顟B(tài)，而要向相反的方向滑開 2.兩滑塊滑開的原因是由于在兩塊間存在有一壓縮的彈簧(存在相互作用力)，在彈簧的作用下都向相反方向滑開 3.兩滑塊滑開后都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閺臍鈮|導(dǎo)軌的刻度上可以看到，它們分別在相等時(shí)間內(nèi)通過了相同的位移 4.物體的動(dòng)量由其質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度的乘積來確定在已知質(zhì)量的前

7、提下，需要通過實(shí)驗(yàn)來測量物體運(yùn)動(dòng)的速度當(dāng)速度測定后，即可計(jì)算出滑塊的動(dòng)量 深入探究 讓學(xué)生再觀察一次實(shí)驗(yàn)，然后經(jīng)分析、討論后回答下列問題： 1.燒斷線后兩滑塊的總動(dòng)量有何關(guān)系? 2.若在滑塊上固定不同的砝碼，燒斷線后它們的總動(dòng)量有何關(guān)系?(實(shí)驗(yàn)演示) 3.若在滑塊2的前面加一固定擋板，燒斷線后它們的總動(dòng)量有何關(guān)系? 4.綜合前面實(shí)驗(yàn)，兩滑塊滑開后動(dòng)量要相等應(yīng)滿足什么條件? 學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)后，經(jīng)討論得出結(jié)論： 1.燒斷線后通過對兩滑塊速度的測定可知：滑塊1和滑塊2所具有的動(dòng)量大小是相等的，其方向是相反的，即動(dòng)量和為零. 2.在滑塊上固定上砝碼后。它們在燒斷線后所具有的動(dòng)量仍是大小相等、方向相反 3

8、.若在2的前面加上擋板，燒斷線后由于滑塊2受到擋板彈力的作用而不能運(yùn)動(dòng)，物塊1則會(huì)被彈開這時(shí)滑塊2的動(dòng)量為零，而滑塊1具有一定的動(dòng)量，它們動(dòng)量的大小不再相等，總動(dòng)量也不再為零. 4.從前面的實(shí)驗(yàn)中可知，要使兩物體動(dòng)量的變化等大、反向，則只能在兩物體間存在相互作用，兩物體外不能有其他的作用力 教師總結(jié) 動(dòng)量守恒定律： 1.條件：系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零. 2.結(jié)論：這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變(與相互作用前的總動(dòng)量相同，包括動(dòng)量的大小和方向)，或者兩物體動(dòng)量的變化量等大、反向 3.表達(dá)式：p=p前后動(dòng)量相等 p=O，總動(dòng)量不變 p1=-p2，兩物體動(dòng)量變化等大、反向 4.適用范圍：既適用于宏

9、觀物體，又適用于微觀粒子 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.動(dòng)量守恒定律的研究對象是 2.動(dòng)量守恒定律成立的條件是 3.動(dòng)量守恒定律的適用范圍是 參考答案 l.相互作用的系統(tǒng) 2.不受外力或所受合外力為零. 3.既適用于宏觀物體，又適用于微觀粒子 (二)動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo) 基礎(chǔ)知識(shí) 請學(xué)生閱讀課文，回答下列問題： 1.課文中兩小球動(dòng)量守恒的條件是什么? 2.我們所研究的是哪一過程? 3.小球碰撞時(shí)，它們間的相互作用有何特點(diǎn)?為什么?作用時(shí)間有何特點(diǎn)? 4.推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律 學(xué)生閱讀課文，分析后得出結(jié)論： 1.課文中兩小球在理想狀態(tài)下水平方向不受外力，豎直方向合力為零.其所受的合外力為零,故在相互作用時(shí)動(dòng)量守恒

10、 2.我們所研究的是兩小球發(fā)生碰撞，到碰撞結(jié)束這一物理過程 3.小球在發(fā)生碰撞這一過程中，它們之間的作用力是一對相互作用力即大小相等、方向相反，并且作用時(shí)間相同. 4.據(jù)牛頓第二定律有：F1=m1a1; F2=m2a2由加速度的定義式知： 代入上式后可得；F1t1=m1(v1- v1) F2t2=m2(v2- v2) 根據(jù)牛頓第三定律知：F1=-F2；tl=t2 則m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 即： 深入探究 動(dòng)量守恒定律與前邊所學(xué)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律有何關(guān)系? 學(xué)生討論后總結(jié)得出結(jié)論： 動(dòng)量守恒定律是在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)上推導(dǎo)得出的，但它在解決打擊、碰撞這種問題時(shí)要比牛頓運(yùn)動(dòng)定律方便、快

11、捷得多 教師總結(jié) 通過上面的學(xué)習(xí)，我們對動(dòng)量守恒定律的來龍去脈有了一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)下面我們就應(yīng)用動(dòng)量守恒定律來解決一些實(shí)際的問題 (三)守恒定律的應(yīng)用 基礎(chǔ)知識(shí) 請同學(xué)們閱讀課本的思考與討論然后回答下面的問題： 1.要求接觸面光滑的目的是什么? 2.從子彈與木塊接觸，到彈簧被壓縮到最短，從物理的角度來看可以分成哪幾個(gè)過程? 3.各個(gè)過程中的研究對象是否一樣?其動(dòng)量是否守恒?為什么? 學(xué)生分析后得出結(jié)論： l.接觸面光滑說明物塊與地面間無相互作用的摩擦力而豎直方向物塊所受的合力為零.故能保證在子彈與木塊作用時(shí)動(dòng)量守恒 2.從物理的角度來看，從子彈與木塊接觸到彈簧壓縮到最短可以分為兩個(gè)過程： 第一個(gè)

12、過程是子彈的入射階段這一過程所用時(shí)間極短,可理想化為這一階段不用時(shí)間，木塊還沒來得及運(yùn)動(dòng)，彈簧也不會(huì)被壓縮而在這一過程結(jié)束時(shí)，子彈留在了木塊中，與木塊處于相對靜止，具有了共同的速度第二個(gè)過程是子彈隨木塊一起運(yùn)動(dòng)，直至彈簧被壓縮到最短.在這一過程中木塊和子彈由原來的共同速度逐漸減小為零，把它們的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了彈簧的彈性勢能。 3.在這兩個(gè)過程中我們的研究對象是不相同的,第一個(gè)過程中以子彈和木塊組成的系統(tǒng)為研究對象，它們除了之間的相互作用外，所受的合外力為零，動(dòng)量守恒；第二個(gè)過程中以木塊(含子彈)和彈簧作為研究對象，它們除了之間的相互作用外，彈簧還受到墻壁的作用系統(tǒng)所受的合外力不為零，其動(dòng)量不守恒

13、深入探究 投影片出示 投影 如圖所示，質(zhì)量為m的子彈。以速度v水平射入用輕繩懸掛在空中的木塊，木塊的質(zhì)量為M繩長為L，子彈停留在木塊中求子彈射人木塊后的瞬間繩子中的張力的大小 學(xué)生解答，并在投影儀上展示 點(diǎn)撥 1.在子彈射入木塊的這一瞬間，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，取向左為正方向 則有0+mv=(M+m)v1 2.隨后整體以此速度向左擺動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最低點(diǎn)由牛頓第二定律有 聯(lián)立以上二式即得 教師總結(jié) 通過上面的練習(xí)我們知道。對應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)有兩個(gè)重點(diǎn)： 1.分析清楚是否滿足動(dòng)量守恒定律的條件 2.搞清楚我們所研究的物理過程 三、小結(jié) 學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì) 結(jié)合小結(jié)提綱歸納 1.主要知識(shí)點(diǎn) 2.重點(diǎn)內(nèi)容 投影

14、小結(jié)提綱 1.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容、條件、適用范圍等分別是什么? 2.動(dòng)量守恒定律與動(dòng)量定理的不同之處在哪兒? 3.與之相關(guān)的已知知識(shí)點(diǎn)有哪些? 四、作業(yè) 1.課本 練習(xí)三(4) 2.預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容 3.思考題 (1)由A、B兩物體相互作用組成的系統(tǒng)。它們的總動(dòng)量始終為0，則( ) AA、B兩物體各自的動(dòng)量始終為0 BA、B兩物體組成的系統(tǒng)受到的外力之和一定為0 CA、B物體每個(gè)物體所受合外力為0DA、B兩物體每個(gè)物體的動(dòng)量始終不變 (2)在下列現(xiàn)象中，哪些情況兩物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量是不守恒的( ) A.在光滑水平面上兩球發(fā)生斜碰 B.車原來靜止在光滑水平面上，車上的人從車頭走到車尾 C.在水平地

15、面上有一門炮，沿與水平方向成45角發(fā)射炮彈 D.一斜面放在光滑水平面上，一物塊沿著光滑斜面由靜止開始下滑 (3)質(zhì)量為m的氦核，其速度為v0，與質(zhì)量為3m的靜止碳核發(fā)生正碰，碰后氦核沿原路彈回,彈回的速率為求碳核獲得的速度(4)一個(gè)質(zhì)量為m的玩具蛙，蹲在質(zhì)量為M的小車細(xì)桿上，小車放在光滑的水平面上若車長為l，細(xì)桿高為,h且位于小車的中點(diǎn)。如右圖所示試求玩具蛙最小以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上? (5)推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式并指明表達(dá)式的含義及其中各個(gè)量的含義 參考答案 (1)B (2)CD (3)v02 （4） (5)略五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.A、B兩物體的質(zhì)量分別為

16、3 kg和1 kg，相互作用后沿同一直線運(yùn)動(dòng)，它們的位移一時(shí)間圖象如右圖所示則A物體在相互作用前后的動(dòng)量變化是 kgmsB物體在相互作用前后的動(dòng)量變化是 kgms，相互作用前后A、B系統(tǒng)的總動(dòng)量是 . 2.在光滑的水平面上有A、B兩輛質(zhì)量均為m的靜止小車，A車上站著一個(gè)質(zhì)量為m2的人,當(dāng)人從A車跳到B車上。并與B車保持靜止，則A車與B車速度大小之比等于 A車與B車動(dòng)量大小之比等于 3.魚雷快艇的總質(zhì)量為M。以速度v0前進(jìn)，快艇沿前進(jìn)方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后，快艇速度變?yōu)樵瓉淼膭t魚雷的發(fā)射速度為 4.甲、乙兩船自身質(zhì)量為120 kg均靜止在水中，一個(gè)質(zhì)量為30 kg的小孩以相對于地面6 ms

17、的水平速度從甲船跳上乙船時(shí)，不計(jì)阻力，甲乙兩船的速度大小之比是 5.A、B兩個(gè)相互作用的物體，在相互作用過程中合外力為O，下列說法正確的是( ) AA的動(dòng)量變大，B的動(dòng)量一定變大 BA的動(dòng)量變大,B的動(dòng)量一定變小 CA與B的動(dòng)量變化相等 DA與B受到的沖量大小相等 6.小車靜止在光滑的水平面上。A、B兩人分別站在車的左、右兩端，A、B兩人同時(shí)相向運(yùn)動(dòng),此時(shí)小車向左運(yùn)動(dòng)則可能是( )AA、B質(zhì)量相等,速率相等 BA、B質(zhì)量相等,A的速率小 CA、B速率相等,A的質(zhì)量大 DA、B速率相等,B的質(zhì)量大 7.A、B兩球在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，兩球相碰后有一球靜止下列說法正確的是( ) A若碰后A球速度為v,則碰前A的動(dòng)量一定大于B的動(dòng)量 B若碰后A球速度為v,則碰前A的動(dòng)量一定小于B的動(dòng)量 C若碰后B球速度為v,則碰前A的動(dòng)量一定大于B的動(dòng)量 D若碰后B球速度為v,則碰前A的動(dòng)量一定小于B的動(dòng)量 8,冰車原先在光滑的水平冰面上勻速滑行，若一人在冰車上先后向前和向后各拋出一個(gè)沙包，兩沙包質(zhì)量和對地速度大小都相同,沙包都拋出去之后，冰車的速度與原來相比( )A增大了 B減小了C