高二上期物理教案：《动量守恒定律》 10页

动量守恒定律 ‎ 教学目标 知识目标 ‎1、理解动量守恒定律的确切含义和表达式；‎ ‎2、能用动量定理和牛顿第三定律推导出动量 守恒定律；‎ ‎3、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围。‎ 能力目标 ‎1、能结合动量定理和牛顿第三定律推导出动量 守恒定律；‎ ‎2、学会用动量守恒定律解释现象；‎ ‎3、会应用动量守恒定律分析求解一维运动问题。‎ 德育目标 ‎1、通过动量守恒定律的推导出，培养学生实事 求是的科学态度和严谨的推理方法；‎ ‎2、了解自然科学规律发展的深远意义及对社会 发展的巨大推动作用。‎ 教学重点 掌握动量守恒定律的推导、表达式、适用范围和守恒条件。‎ 教学难点 正确判断系统在所研究的过程中动量是否守恒。‎ 教学方法 首先通过演示实验使学生了解系统相互作用过程中动量守恒，再使学生清楚地理解动量守恒定律的推导过程、守恒条件及适用范围，即用实验法、推理法归纳法、举例讲授法。‎ 教学用具 投影仪，投影片，CAI课件，两个质量相等的小车，细线、弹簧、砝码、气垫导轨。 ‎ 课时安排 ‎1课时 教　　学　　步　　骤 导入新课 ‎1、请两个同学穿上旱冰鞋，靠近站在教室前边，让学生甲推乙一下，学生观察现象。‎ ‎2、学生答：两位同学都向相反的方向运动。‎ ‎3、教师分析并引入：两位同学原来靠近站立，说明他们各自的动量都是0，相互推后，两位同学都具有了动量，说明他们各自的动量都发生了变化，那么他们的动量变化遵循什么规律呢？本节课我们来探讨这个问题，板书课题：动量守恒定律。‎ 新 课教学 ‎（一）用投影片出示本节课的学习目标：‎ ‎1、知道什么叫系统、什么是系统的内力，什么是系统的外力。‎ ‎2、理解动量守恒定律的内容，知道得出动量守恒定律的数学表达式的条件。‎ ‎3、能通过在光滑水平面上的两球发生碰撞，推导出动量守恒定律表达式。‎ ‎4、知道动量守恒定律的成立条件和适应范围。‎ ‎5、会应用动量守恒定律分析计算有关问题（只限于一维运动）‎ ‎（二）学习目标完成过程：‎ ‎（一）实验、观察，初步得到两辆小车在相互作用前后，动量变化之间的关系 ‎1、用多媒体课件：介绍实验装置。‎ 把两个质量相等的小车静止地放在光滑的水平木板上，它们之间装有弹簧，并用细线把它们拴在一起。‎ ‎2、用CAI课件模拟实验的做法：‎ ‎①实验一：第一次用质量相等的 两辆小车，剪断细线，观察它们到达 距弹开埏等距离的挡板上时间的先后。‎ ‎②实验二：在其中的一辆小车上 加砝码，使其质量变为原来的2倍，‎ 重新做上述实验并注意观察小车到达两块木挡板的先后。‎ ‎3、学生在气垫导轨上分组实验并观察。‎ ‎4、实验完毕后各组汇报实验现象：‎ 学生甲：如果用两辆质量相同的小车做实验，看到小车同时撞到距弹开处等距离的挡板上。‎ 学生乙：如果用两辆质量不同的小车做实验，看到质量大的小车后到，而质量小的小车先到达，且当质量小的小车到达挡板时，质量大的小车行驶到弹开处与木板的中点处。‎ ‎5教师针对实验现象出示分析思考题:‎ ‎①两小车在细线未被剪断前各自动量为多大?总动量是多大?‎ ‎②剪断细线后,在弹力作用下,两小车被弹出,弹出后两小车分别做什么运动?‎ ‎③据两小车所做的运动,分析小球运动的距离、时间，得到它们的速度有什么关系。‎ ‎④据动量等于质量与速度的乘积，分析在弹开后各自的动量和总动量各为多大？‎ ‎⑤比较弹开前和弹出后的总动量，你得到什么结论。‎ ‎6、学生讨论后，回答上述问题：‎ ‎①两小车未被剪断前，各自的动量为0，总动量为0；‎ ‎②两小车在被弹簧弹出后所做的运动，学生有两种看法：一种认为做加速直线运动；另一种认为做匀速直线运动。‎ 教师结合小车在弹出后所受合力等于0的受力特点，得到小车在被出后做匀速直线运动；并向学生讲明小车之所以获得一个速度，是由于弹力的瞬间冲量的作用。‎ ‎③结合小车在弹开后各自做匀速直线运动，得到：‎ 在实验一中：两小车同时被弹开，同时获得加速度，同时到达距弹开处等距离的挡板处，说明在质量相等时两小车被弹出时的速度大小相等、方向相反。‎ 在实验二中同法得量小的国一的速度是质量大的车的2倍，且方向相反。‎ ‎④得到：‎ 实验一中，两小车的动量分别为：mv，-mv，动量的矢量和为0。‎ 实验二中，两小车的动量分别为：mv，-2mv×v/2，动量矢量和为0。‎ ‎⑤对比后得到：两辆小车在相互作用前后，它们的总坚固量是相等的。‎ 过渡：刚才我们通过对实验现象分析：得到了两辆小车在相互作用前后，它们的总动量是相等的，那么我们能否用数学推导来证明一下呢？‎ ‎（二）动量守恒定律的推导 1、 用多媒体展示下列物理情景：‎ m1‎ m1‎ m2‎ m2‎ v2‎ v1‎ v′2‎ v′1‎ 碰前 碰后 在光滑水平面上 做匀速运动的两个小 球，质量分别是m1和 m2，沿着同一直线向相 同的方向运动，速度分 别是v1和v2，且v1>v2，经过一段时间后，m2追上了m1，两球发生碰撞，碰撞后的速度分别是v′1和v′2。‎ 2、 用投影片出示下列推导思考题：‎ ‎①两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力F和F有什么关系？‎ ‎②写出碰撞过程中小球各自所受到的合外力的冲量和每个小球动量的变化。‎ ‎③①②③结合动量定理，推导得到一个什么表达式。‎ ‎3、学生答：‎ 第一个小球和第二个小球在碰撞中所受的平均作用力F1和F2是一对相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在两个物体上；‎ 第一个小球受到的冲量是：‎ 第二个小球受到的冲量是：‎ 又F1和F2大小相等，方向相反 所以 ‎∴‎ 由此得：‎ 即：‎ ‎4、师生共同叙述上边表达式的含义：‎ 两个小球碰撞的总动量等于碰撞后的总动量。‎ ‎5、教师问：同学们，在刚才的实验中和推导实例中，两个物体各受到什么力的作用？‎ 学生答：实验中的小车受到重力、支持力和弹簧的弹力的作用。‎ 推导实例中的小球受到重力、支持力和对方施加的作用力。‎ ‎6、教师归纳上述各力的特点：同学们分析的这几个力中，其中弹力与甲对乙的平均作用力是发生在相互作用的小车、弹簧之间的力或者是相互碰撞的两个小球之间的相互作用力，而重力和支持力是相互作用的这几个物体以外的物体施加给它们的。‎ ‎7、得到并板书 ‎①有相互作用的物体构成一个系统。例如实验中的两辆小车或推导实例中碰撞的两个小球；‎ ‎②系统中相互作用的各物体之间的相互作用力叫做内力。例如：实验中两小车通过弹簧施加给对方的弹力；两小球在碰撞中施加给对方的平均作用力。‎ ‎③外部其他物体对系统的作用力叫做外力。例如实验和推导实例中的重力和支持力。‎ ‎（三）动量守恒定律的条件和内容 1、 学生结合实验和推实例中的条件初步分析等到动量守恒定律的条件。‎ 2、 学生阅读课文，总结得到动量守恒定律。‎ 一个系统不受外力或者所受外力之和为0，这个系统的总动量保持不变，这个结论叫动量守恒定律。‎ 3、 教师板书动量守恒定律的表达式：‎ 并叙述各个字母所表示的物理量。‎ 4、 问：刚才我们通过推导得到了系统在不受外力或所受外力之和为0时，系统的动量保持不变，你认为这个结论可以用哪些表达式来描述？‎ 5、 学生讨论回答后，教师总结得到动量守恒定律的几种表达式为：‎ ‎①P=P（系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量P）‎ ‎②△P=0（系统总动量增量为0）‎ ‎③△P=-△P（相互作用的两物体构成的系统）两物体的动量增量大小相等、方向相反。‎ ‎④mv+mv= mv+mv （相互作用两个物体组成系统，前动量和等于后动量和）‎ ‎6、判断下列过程中动量是否守恒：‎ ‎①在光滑的水平桌面上有两个小球发生碰撞。‎ ‎② 、两个同学静止在光滑的冰面上， 推了 一下，结果两人向相反的方向滑去。‎ ‎③把两个磁性很强的磁铁分别放在两辆小车上，磁铁的同性磁极相对，小车放在光滑的水平桌面上，推动一下小车，使它们相互接近，两小车没有碰上就分开了，两小车相互作用前后，动量是否守恒。‎ ‎④在光滑的桌面上有一辆平板车，一个木块紧贴在平板车的上表面，以水平速度v被抛到平板车上，最后木块和平板车以共同 的速度v移动，木块抛上平板车前后，木块和平板车的总动量是否守恒。‎ 通过对上述例子的分析，得到：‎ ‎①判定系统动量是否守恒，主要 系统所受的外力之和是否为0。‎ 注意：“外力之和”和“合外力”不是一个概念：外力之和是 指把作用在系统上的所有外力平移到某点后算出的矢量和。‎ 合外力是指作用在某个物体（质点）上的外力的矢量和。‎ ‎②‎ 动量守恒定律不仅适用于碰撞，也适用于任何形式的相互作用，它不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成孤系统。‎ ‎（四）动量守恒定律的适用范围 ‎1、学生阅读课文有关的内容。‎ ‎2、学生总结动量守恒定律的适用范围。‎ 动量守恒定律不仅能解决低速运动的问题，而且能解决高速运动的问题，不仅适用于宏观物体，而且适用电子、中子、质子等微观粒子。‎ ‎3、教师归纳：小到微观粒子，大到天体，无论是佬性质的相互作用力，即使对相互作用力的情况还了解得不大清楚，动量守恒定律都是适用的。‎ 三、巩固练习 A B 如图，木块B与水平桌面的接触是 光滑的，子弹A沿水平方向射入木 块后，留要木块内，将弹簧压缩到 最短，现将子弹、木块和弹簧（质 量不可忽略）合在一起作为研究对 象（系统），此系统从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的整个过程中，动量是否守恒。‎ 小　　结 通过本节课的学习，我们知道：1、动量守恒定律研究的是相互作用的物体组成的系统。‎ ‎2、系统“总动量保持不变”不是指系统的初、末两个时刻的总动量相等，而是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都 相等，但决不能认为系统内的每一个物体的总动量都保持不变。‎ ‎3、系统动量守恒的条件是：系统所受的合外力之和等于0。‎ ‎4、动量守恒定律不仅适用于宏观物体的低速运动，对微观现象的高速运动仍然适用。‎ 作业 课本P④‎ 板书设计 动 量 守 恒 定 律