1、三、动量守恒定律 从容说课 本节讲述动量守恒定律，它既是本章的核心内容，也是整个高中物理的重点内容。它是在学生学习了动量、冲量和动量定理之后，以动量定理为基础，研究有相互作用的系统在不受外力或所受合外力等于零时所遵循的规律它是动量定理的深化和延伸，且由于它的适用范围十分广泛，所以学好本节内容对综合处理物理问题是很重要的 据教材的地位及特点，本节课的学习目标定位如下： 1.能从实验中总结出动量守恒定律的内容及成立的条件，并能结合动量定理，从理论上证明定律的内容和条件 2.能运用动量守恒定律成立的条件判定具体问题中动量是否守恒，能运用动量守恒定律解释相关的物理现象，并能用之对实际问题进行计算 3.
2、学习运用实验方法研究物理现象，并总结出物理规律的方法 本节课的教学重点定位于对动量守恒定律的条件的理解 本节课的难点定位于对动量守恒定律的理解包括动量的矢量性、同时性、相对性的理解及其动量守恒定律的应用 本节课采用先学后教的教学模式，让学生先通过实验体会、总结教师要适当点拨，指导学生，结合生活中的实例，运用多媒体手段使学生能真正学会动量守恒定律 本节课的教学程序如下： 复习导入演示实验实验结论总结规律理论推导，使理论和实践相结合动量守恒定律的应用小结教学目标 一、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
3、二、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，培养大家的逻辑推理能力 2.学会用动量守恒定律解释现象锻炼同学理论联系实际、学以致用的能力 三、德育目标 1.通过动量守恒定律的推导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激发学生的积极向上的人生观、价值观教学重点 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 教学方法实验法、推理归纳法、问题解决法、 讨论法、分层教学法教学用具 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
4、安排 1课时教学过程 投影本节学习目标和学法指导 (一)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的表达式 4.知道动量守恒定律的成立条件和适用范围 5.会应用动量守恒定律分析、计算有关问题(只限于一维的运动) (二)学法指导 本节课同学们可通过实验探究、理论推导，应用解决实际问题的方法来学习动量守恒定律的内容，理解其真正的含意 学习目标完成过程 一、复习导入 复习学生采用接力的方式，回忆上节课学习的动量定理 投影出示学生可能回答的内容： 1.动量
5、定理的研究对象通常是一个物体 2.动量定理的内容是：物体所受合外力的冲量等于物体动量变化 3.表达式I合 4.应用要点：清楚物体受力 抓住始末状态 引入 播放录像片断 人在船上向前走，船会后退 站在溜冰场上的两运动员互推后都向后运动 大炮发射炮弹时，炮身会向后退 学生探究 上述现象有什么共性? 在上述现象中的两物 体间存在相互作用，并且它们的动量都发生了变化 教师引入 本节课我们就一起来学习在发生上述现象的过程中所遵循的物理规律动量守恒定律 二、新课教学 (一)动量守恒定律的验证 CAI课件展示实验装置 在气垫导轨上放有两滑块，中间有一压缩的弹簧，用细线拴住两滑块(如图示)： 当烧断线后两滑块
6、向相反方向滑开 基础知识 学生观看演示实验后，回答下列问题： 1.同学们观察到什么现象? 2.两滑块为什么会向相反方向弹开? 3.滑块弹开后各做什么运动?如何判断? 4.如何确定两滑块的动量?需从实验中测定哪些物理量? 学生观察实验后得出结论： 1.从实验中可以看到，线烧断后，两滑块不再保持它们原来的静止状态，而要向相反的方向滑开 2.两滑块滑开的原因是由于在两块间存在有一压缩的弹簧(存在相互作用力)，在弹簧的作用下都向相反方向滑开 3.两滑块滑开后都做匀速直线运动，因为从气垫导轨的刻度上可以看到，它们分别在相等时间内通过了相同的位移 4.物体的动量由其质量和运动速度的乘积来确定在已知质量的前
7、提下，需要通过实验来测量物体运动的速度当速度测定后，即可计算出滑块的动量 深入探究 让学生再观察一次实验，然后经分析、讨论后回答下列问题： 1.烧断线后两滑块的总动量有何关系? 2.若在滑块上固定不同的砝码，烧断线后它们的总动量有何关系?(实验演示) 3.若在滑块2的前面加一固定挡板，烧断线后它们的总动量有何关系? 4.综合前面实验，两滑块滑开后动量要相等应满足什么条件? 学生观察实验后，经讨论得出结论： 1.烧断线后通过对两滑块速度的测定可知：滑块1和滑块2所具有的动量大小是相等的，其方向是相反的，即动量和为零. 2.在滑块上固定上砝码后。它们在烧断线后所具有的动量仍是大小相等、方向相反 3
8、.若在2的前面加上挡板，烧断线后由于滑块2受到挡板弹力的作用而不能运动，物块1则会被弹开这时滑块2的动量为零，而滑块1具有一定的动量，它们动量的大小不再相等，总动量也不再为零. 4.从前面的实验中可知，要使两物体动量的变化等大、反向，则只能在两物体间存在相互作用，两物体外不能有其他的作用力 教师总结 动量守恒定律： 1.条件：系统不受外力或所受外力的合力为零. 2.结论：这个系统的总动量保持不变(与相互作用前的总动量相同，包括动量的大小和方向)，或者两物体动量的变化量等大、反向 3.表达式：p=p前后动量相等 p=O，总动量不变 p1=-p2，两物体动量变化等大、反向 4.适用范围：既适用于宏
9、观物体，又适用于微观粒子 基础知识应用 1.动量守恒定律的研究对象是 2.动量守恒定律成立的条件是 3.动量守恒定律的适用范围是 参考答案 l.相互作用的系统 2.不受外力或所受合外力为零. 3.既适用于宏观物体，又适用于微观粒子 (二)动量守恒定律的推导 基础知识 请学生阅读课文，回答下列问题： 1.课文中两小球动量守恒的条件是什么? 2.我们所研究的是哪一过程? 3.小球碰撞时，它们间的相互作用有何特点?为什么?作用时间有何特点? 4.推导动量守恒定律 学生阅读课文，分析后得出结论： 1.课文中两小球在理想状态下水平方向不受外力，竖直方向合力为零.其所受的合外力为零,故在相互作用时动量守恒
10、 2.我们所研究的是两小球发生碰撞，到碰撞结束这一物理过程 3.小球在发生碰撞这一过程中，它们之间的作用力是一对相互作用力即大小相等、方向相反，并且作用时间相同. 4.据牛顿第二定律有：F1=m1a1; F2=m2a2由加速度的定义式知： 代入上式后可得；F1t1=m1(v1- v1) F2t2=m2(v2- v2) 根据牛顿第三定律知：F1=-F2；tl=t2 则m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 即： 深入探究 动量守恒定律与前边所学的牛顿运动定律有何关系? 学生讨论后总结得出结论： 动量守恒定律是在牛顿运动定律的基础上推导得出的，但它在解决打击、碰撞这种问题时要比牛顿运动定律方便、快
11、捷得多 教师总结 通过上面的学习，我们对动量守恒定律的来龙去脉有了一个清楚的认识下面我们就应用动量守恒定律来解决一些实际的问题 (三)守恒定律的应用 基础知识 请同学们阅读课本的思考与讨论然后回答下面的问题： 1.要求接触面光滑的目的是什么? 2.从子弹与木块接触，到弹簧被压缩到最短，从物理的角度来看可以分成哪几个过程? 3.各个过程中的研究对象是否一样?其动量是否守恒?为什么? 学生分析后得出结论： l.接触面光滑说明物块与地面间无相互作用的摩擦力而竖直方向物块所受的合力为零.故能保证在子弹与木块作用时动量守恒 2.从物理的角度来看，从子弹与木块接触到弹簧压缩到最短可以分为两个过程： 第一个
12、过程是子弹的入射阶段这一过程所用时间极短,可理想化为这一阶段不用时间，木块还没来得及运动，弹簧也不会被压缩而在这一过程结束时，子弹留在了木块中，与木块处于相对静止，具有了共同的速度第二个过程是子弹随木块一起运动，直至弹簧被压缩到最短.在这一过程中木块和子弹由原来的共同速度逐渐减小为零，把它们的动能转化成了弹簧的弹性势能。 3.在这两个过程中我们的研究对象是不相同的,第一个过程中以子弹和木块组成的系统为研究对象，它们除了之间的相互作用外，所受的合外力为零，动量守恒；第二个过程中以木块(含子弹)和弹簧作为研究对象，它们除了之间的相互作用外，弹簧还受到墙壁的作用系统所受的合外力不为零，其动量不守恒
13、深入探究 投影片出示 投影 如图所示，质量为m的子弹。以速度v水平射入用轻绳悬挂在空中的木块，木块的质量为M绳长为L，子弹停留在木块中求子弹射人木块后的瞬间绳子中的张力的大小 学生解答，并在投影仪上展示 点拨 1.在子弹射入木块的这一瞬间，系统动量守恒，取向左为正方向 则有0+mv=(M+m)v1 2.随后整体以此速度向左摆动做圆周运动，在最低点由牛顿第二定律有 联立以上二式即得 教师总结 通过上面的练习我们知道。对应用动量守恒定律时有两个重点： 1.分析清楚是否满足动量守恒定律的条件 2.搞清楚我们所研究的物理过程 三、小结 学生活动设计 结合小结提纲归纳 1.主要知识点 2.重点内容 投影
14、小结提纲 1.动量守恒定律的内容、条件、适用范围等分别是什么? 2.动量守恒定律与动量定理的不同之处在哪儿? 3.与之相关的已知知识点有哪些? 四、作业 1.课本 练习三(4) 2.预习下一节内容 3.思考题 (1)由A、B两物体相互作用组成的系统。它们的总动量始终为0，则( ) AA、B两物体各自的动量始终为0 BA、B两物体组成的系统受到的外力之和一定为0 CA、B物体每个物体所受合外力为0DA、B两物体每个物体的动量始终不变 (2)在下列现象中，哪些情况两物体组成的系统动量是不守恒的( ) A.在光滑水平面上两球发生斜碰 B.车原来静止在光滑水平面上，车上的人从车头走到车尾 C.在水平地
15、面上有一门炮，沿与水平方向成45角发射炮弹 D.一斜面放在光滑水平面上，一物块沿着光滑斜面由静止开始下滑 (3)质量为m的氦核，其速度为v0，与质量为3m的静止碳核发生正碰，碰后氦核沿原路弹回,弹回的速率为求碳核获得的速度(4)一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车细杆上，小车放在光滑的水平面上若车长为l，细杆高为,h且位于小车的中点。如右图所示试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)推导出动量守恒定律的表达式并指明表达式的含义及其中各个量的含义 参考答案 (1)B (2)CD (3)v02 （4） (5)略五、板书设计 六、本节优化训练设计1.A、B两物体的质量分别为
16、3 kg和1 kg，相互作用后沿同一直线运动，它们的位移一时间图象如右图所示则A物体在相互作用前后的动量变化是 kgmsB物体在相互作用前后的动量变化是 kgms，相互作用前后A、B系统的总动量是 . 2.在光滑的水平面上有A、B两辆质量均为m的静止小车，A车上站着一个质量为m2的人,当人从A车跳到B车上。并与B车保持静止，则A车与B车速度大小之比等于 A车与B车动量大小之比等于 3.鱼雷快艇的总质量为M。以速度v0前进，快艇沿前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度变为原来的则鱼雷的发射速度为 4.甲、乙两船自身质量为120 kg均静止在水中，一个质量为30 kg的小孩以相对于地面6 ms
17、的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲乙两船的速度大小之比是 5.A、B两个相互作用的物体，在相互作用过程中合外力为O，下列说法正确的是( ) AA的动量变大，B的动量一定变大 BA的动量变大,B的动量一定变小 CA与B的动量变化相等 DA与B受到的冲量大小相等 6.小车静止在光滑的水平面上。A、B两人分别站在车的左、右两端，A、B两人同时相向运动,此时小车向左运动则可能是( )AA、B质量相等,速率相等 BA、B质量相等,A的速率小 CA、B速率相等,A的质量大 DA、B速率相等,B的质量大 7.A、B两球在光滑水平面上相向运动，两球相碰后有一球静止下列说法正确的是( ) A若碰后A球速度
18、为v,则碰前A的动量一定大于B的动量 B若碰后A球速度为v,则碰前A的动量一定小于B的动量 C若碰后B球速度为v,则碰前A的动量一定大于B的动量 D若碰后B球速度为v,则碰前A的动量一定小于B的动量 8,冰车原先在光滑的水平冰面上匀速滑行，若一人在冰车上先后向前和向后各抛出一个沙包，两沙包质量和对地速度大小都相同,沙包都抛出去之后，冰车的速度与原来相比( )A增大了 B减小了C不变 D无法确定 9.为了采集木星和火星间的星云标本。将航天器制成勺形，航天器质量为104kg,正以10 ms初速度运行，星云物体速度为100 ms，方向与航天器相同航天器为无动装置，如果每秒可搜集10 kg的星云物质。一小时后航天器的速度变为多大? 10.在高1.2 m的平台上,有一个质量为1.9 kg的木块质量为0.1 kg的子弹以10 ms 的水平速度射入木块并留在其中,求木块落地时的水平位移的大小. 参考答案 1.3 -3 守恒 2.3:2 3:2 3. 4. 5:4 5.D 6.C 7.AD 8.A 9.225 kms 10. O.25 m
