1.3 动量守恒定律 教学设计 （表格式）
文档属性
| 名称 | 1.3 动量守恒定律 教学设计 （表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 288.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-29 11:19:50 | ||
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文档简介
第三节动量守恒定律
【教学目标】
【物理观念】能在一维情况下，两物体的相互作用情境中由牛顿定律及动量定理推导出动量守恒定律。理解并掌握定内容及定律成立条件。
【科学思维】能在具体问题中判断动量是否守恒，能熟练运用动量守恒定律解释现象和解决问题。
【科学探究】通过对动量概念及动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用，参加小组讨论师生互动，经过思考，发表自己的见解经历，实验探究过程发现规律。
【科学态度与责任】养成自主构建知识体系的意识，培养实事求是，具体问题具体分析的科学态度。
【教学重点】理解动量守恒成立的条件及定律的表达式的推导及应用。
【教学难点】理解动量守恒的物理内涵，动量守恒定律方程的矢量性，应用动量守恒定律解决问题。
【教学过程设计】
教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 思考：第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车，得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。对于冰壶等物体的碰撞也是这样么？怎样证明这一结论？这是一个普遍的规律么？ 【构建模型 理论推理】 碰撞模型： 利用动量定理对光滑水平面上的A、B两个物体在碰撞过程中对两物体进行分析： 对A应用动量定理： 对B应用动量定理： 根据牛顿第三定律： 得 结论：两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和 引导学生研究生活中常见的两个物体的碰撞的情景，帮助学生建构物理模型。 联系生活情景，将碰撞过程抽象化，构建碰撞理模型。 从生活走向物理，让学生很快能够参与学习，从而培养模型构建能力。
【总结定律 解释条件】 1. 系统：我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。（分析碰撞过程，引出系统概念） 内力：系统中物体间的作用力叫做内力。 外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫做外力。 2.定律内容：如果一个系统不受外力，或者外力矢量和为零，系统总动量保持不变。 3.解释动量守恒定律的三个适用条件并举例说明： （1）理想条件：不受外力/外力矢量和为零 【例】在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车，两小车组成的系统动量守恒么？ 分析：两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。 （2）近似条件：系统内力远大于外力 【例】一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度为v，方向水平，燃料即将耗。此时，火箭突然炸裂成两块(如图)，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。 分析：炸裂前，可以认为火箭是由质量m1和（m-m1）的两部分组成，火箭的炸裂过程可以看作炸裂的两部分相互作用的过程。在炸裂过程中，火箭受到重力的作用，所受合外力的矢量和不为0，但是所受的重力远小于爆炸时的作用力，所以可以近似认为系统满足动量守恒定律。 （3）单向条件：某一方向上外力为零或该方向内力远大于外力 【例】斜面B置于光滑水平面上，物体A沿光滑斜面滑下。 分析：竖直方向失重：N<(M+m)g 系统动量不守恒。 水平方向：系统不受外力动量守恒 引导学生回答动量守恒定律的内容及使用条件。 引导学生分析动量守恒定律的三个适用条件。 根据教师的引导总结定律的内容和使用条件。 小组合作讨论、探究、总结 准确理解定律的内容和使用条件，从而能够在实际问题中判断是否符合应用动量守恒定律的条件。
例1 在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。 解析：以碰前货车的运动方向为正方向（以v1方向为正）， 则v1 = 2 m/s ，v2 = 0设两车结合后的速度为v 。 两车碰撞前的总动量为 两车碰撞后的总动量为 由动量守恒定律可得： 所以 ,代入数据得v= 0.9 m/s 总结方法：应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法 ⑴找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程； ⑵析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)； ⑶定：规定正方向，确定初末状态动量正负号； ⑷列：由动量守恒定律列方程； ⑸解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。 例2如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动．当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g＝10m/s2，求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。 方法一：用动量守恒定律 取v2水平向右为正方向，则：v1= -1m/s； v2=2 m/s mAv2+mBv1=(mA+mB)v解得， v=lm／s 方法二：用牛顿运动定律 设小车的加速度为a1，小铁块的加速度为a2，运动时间为t；由牛顿运动定律得： 所以v1+a1t=v2-a2t解得：t＝0.5s 得：v=v1-a1t=1+4×0.5= 1m/s 动量守恒定律的普适性: 1、动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无关。 牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程的力。 2、动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。 这些领域，牛顿运动定律不在适用。 3、动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。 指导审题： ①本题中相互作用的系统是什么？ ②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？ ③本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？ 【比较和总结】 比较动量守恒定律与牛顿运动定律，并总结本节课的学习内容。 应用本节所学内容解决问题 归纳总结运用动量守恒定律进行解题的方法。学以致用。
【教学目标】
【物理观念】能在一维情况下，两物体的相互作用情境中由牛顿定律及动量定理推导出动量守恒定律。理解并掌握定内容及定律成立条件。
【科学思维】能在具体问题中判断动量是否守恒，能熟练运用动量守恒定律解释现象和解决问题。
【科学探究】通过对动量概念及动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用，参加小组讨论师生互动，经过思考，发表自己的见解经历，实验探究过程发现规律。
【科学态度与责任】养成自主构建知识体系的意识，培养实事求是，具体问题具体分析的科学态度。
【教学重点】理解动量守恒成立的条件及定律的表达式的推导及应用。
【教学难点】理解动量守恒的物理内涵，动量守恒定律方程的矢量性，应用动量守恒定律解决问题。
【教学过程设计】
教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 思考：第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车，得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。对于冰壶等物体的碰撞也是这样么？怎样证明这一结论？这是一个普遍的规律么？ 【构建模型 理论推理】 碰撞模型： 利用动量定理对光滑水平面上的A、B两个物体在碰撞过程中对两物体进行分析： 对A应用动量定理： 对B应用动量定理： 根据牛顿第三定律： 得 结论：两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和 引导学生研究生活中常见的两个物体的碰撞的情景，帮助学生建构物理模型。 联系生活情景，将碰撞过程抽象化，构建碰撞理模型。 从生活走向物理，让学生很快能够参与学习，从而培养模型构建能力。
【总结定律 解释条件】 1. 系统：我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。（分析碰撞过程，引出系统概念） 内力：系统中物体间的作用力叫做内力。 外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫做外力。 2.定律内容：如果一个系统不受外力，或者外力矢量和为零，系统总动量保持不变。 3.解释动量守恒定律的三个适用条件并举例说明： （1）理想条件：不受外力/外力矢量和为零 【例】在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车，两小车组成的系统动量守恒么？ 分析：两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。 （2）近似条件：系统内力远大于外力 【例】一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度为v，方向水平，燃料即将耗。此时，火箭突然炸裂成两块(如图)，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。 分析：炸裂前，可以认为火箭是由质量m1和（m-m1）的两部分组成，火箭的炸裂过程可以看作炸裂的两部分相互作用的过程。在炸裂过程中，火箭受到重力的作用，所受合外力的矢量和不为0，但是所受的重力远小于爆炸时的作用力，所以可以近似认为系统满足动量守恒定律。 （3）单向条件：某一方向上外力为零或该方向内力远大于外力 【例】斜面B置于光滑水平面上，物体A沿光滑斜面滑下。 分析：竖直方向失重：N<(M+m)g 系统动量不守恒。 水平方向：系统不受外力动量守恒 引导学生回答动量守恒定律的内容及使用条件。 引导学生分析动量守恒定律的三个适用条件。 根据教师的引导总结定律的内容和使用条件。 小组合作讨论、探究、总结 准确理解定律的内容和使用条件，从而能够在实际问题中判断是否符合应用动量守恒定律的条件。
例1 在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。 解析：以碰前货车的运动方向为正方向（以v1方向为正）， 则v1 = 2 m/s ，v2 = 0设两车结合后的速度为v 。 两车碰撞前的总动量为 两车碰撞后的总动量为 由动量守恒定律可得： 所以 ,代入数据得v= 0.9 m/s 总结方法：应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法 ⑴找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程； ⑵析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)； ⑶定：规定正方向，确定初末状态动量正负号； ⑷列：由动量守恒定律列方程； ⑸解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。 例2如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动．当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g＝10m/s2，求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。 方法一：用动量守恒定律 取v2水平向右为正方向，则：v1= -1m/s； v2=2 m/s mAv2+mBv1=(mA+mB)v解得， v=lm／s 方法二：用牛顿运动定律 设小车的加速度为a1，小铁块的加速度为a2，运动时间为t；由牛顿运动定律得： 所以v1+a1t=v2-a2t解得：t＝0.5s 得：v=v1-a1t=1+4×0.5= 1m/s 动量守恒定律的普适性: 1、动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无关。 牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程的力。 2、动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。 这些领域，牛顿运动定律不在适用。 3、动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。 指导审题： ①本题中相互作用的系统是什么？ ②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？ ③本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？ 【比较和总结】 比较动量守恒定律与牛顿运动定律，并总结本节课的学习内容。 应用本节所学内容解决问题 归纳总结运用动量守恒定律进行解题的方法。学以致用。