2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册1.3.1动量守恒定律第1课时 表格式教学设计

课题 第三节 动量守恒定律1
教材 教材： 粤教版普通高中教科书物理选择性必修（第一册）
教学目标
教学目标： 1.理解什么是系统，理解系统内的相互作用，分辨内力和外力。 2.通过经历推导动量守恒定律的过程，理解动量守恒定律的含义和表达式，培养学生的科学思维； 3.体会科学定律的普适性和局限性，相比只适用于宏观、低速的牛顿运动定律，动量守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域。 教学重点： 对动量守恒定律的理解和应用 教学难点： 判断系统动量守恒的条件
教学过程
时 间 教 学 环 节 主要师生活动
3 分 钟 环 节 一 ： 引 入 一、复习提问、新课导入 让学生回忆动量定理的相关知识。 动量定理：Ft=mv-mv’ 牛顿第三定律F=-F’ 师：前面我们学习了动量定理，它指出：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。如果一个物体所受的合外力为零，则其动量不发生改变，那么，对于两个物体组成的系统，当整个系统的合外力为零时，系统的总动量会保持不变吗？ 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,但如果我们把他们看作一个系统,系统的动量如何变化 为了使接下来的讨论更加顺畅,表述内容更加严谨,我们需要界定几个概念。 一．系统、内力和外力 系统：相互作用的两个（或多个）物体组成的整体通常称为系统。 内力：系统内物体之间的相互作用力叫作内力。 外力：系统外部其他物体对系统的作用力叫作外力。 师:在自然界中系统广泛存在,大到太阳系内各行星与太阳有相互作用力构成一个系统,小到原子内,核外电子绕原子核高速旋转,它们也可以构成一个系统。 师:一个力究竟是内力还是外力如何进行判断呢 (以上述学生与学生互相推的运动为例分析）
8 分 钟 环 节 二 ： 理论推导 二、新课教学 构建模型:在光滑水平面上做匀速运动的两个物体A、B，质量分别为m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1、v2，且v2>v1。当B追上了A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别为v1′和v2′。碰撞时间很短，设为Δt. 问题1：（研究对象）我们需要研究A物体、B物体还是系统？ 问题2：（研究过程）我们研究的是碰前、碰撞过程还是碰后阶段？ 为了研究相互作用的两个物体的动量改变的关系，需要研究A和B物体构成的系统，研究过程仅限于很短时间内的碰撞过程。 问题3: 物体A的动量变化是多少？ 根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量， 取水平向右为正方向，F1Δt＝m1v1′－m1v1 问题4：物体B的动量变化是多少？ 物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即： F2Δt＝m2v2′－m2v2 根据牛顿第三定律F1＝－F2，两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反，故有： m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2） m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2 这说明，两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系式对过程中的任意两时刻的状态都适用。 我们整理所得的这个等式的物理意义是什么呢？这个等式的成立有条件吗？ 问题6：这两个物体碰撞前后动量和不变，碰撞时受力情况是怎样？ 问题7：A、B看成系统，哪些力是外力？ 问题8：A、B看成系统，合外力是多少？ 两物体碰撞过程各自受到对方的作用力，同时又受到重力和桌面的支持力。重力和支持力是系统的外力，也是一对平衡力，说明系统合外力为零。 以上分析过程说明，两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的合力为0的情况下动量守恒。
15 分 钟 环 节 三 ： 动量守恒定律 三、动量守恒定律： 1.内容： 如果一个系统不受外力，或者所受合外力为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律。 2.表达式（1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ (系统作用前的总动量等于作用后的总动量)． （2）Δp1＝－Δp2 或 m1Δv1＝－m2Δv2 (系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向) （3）Δp＝0 (系统总动量的变化量为零) 例题1： 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，使他们相互接近，两辆小车没有碰上就分开了，两辆小车相互作用前后，它们的总动量守恒吗？为什么？ 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。 3、守恒条件：系统不受外力或者所受外力的矢量和为零. 具体表现为以下几种情况： 理想条件：系统不受外力作用或所受合外力为零。 近似条件：系统所受合外力虽然不为零，但系统所受的内力远大于外力。 如汽车碰撞，子弹打木块或者炮弹爆炸瞬间。 单方向的动量守恒条件：若系统受到的合外力不为零，但在某个方向上的合外力为零，则这个方向的动量守恒。
例题2：判断下列说法的正误. (1)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒.(　×　) (2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞瞬间，两个物体组成的系统动量守恒.(√　　) (3)系统动量守恒也就是系统总动量变化量始终为零.(　√　) (4)只要系统内存在摩擦力，动量就一定不守恒.(　×　) 例题3.(多选)在光滑水平面上A、B两小车中间有一轻弹簧(弹簧不与小车相连)，如图所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将小车及弹簧看成一个系统，下列说法中正确的是 A.两手同时放开后，系统总动量始终为零 B.先放开左手，再放开右手后，动量不守恒 C.先放开左手，后放开右手，总动量向左 D.无论何时放手，两手放开后，系统总动量都保持不变 答案：若两手同时放开A、B两车，系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于系统初动量为零，则系统总动量为零，故A正确； 无论何时放手，两手放开后，系统所受合外力为零，系统动量守恒，系统总动量保持不变，如果同时放手，系统总动量为零，如果不同时放手，系统总动量不为零，故B错误，D正确 先放开左手，系统所受合外力向左，系统所受合外力的冲量向左，再放开右手，系统总动量向左，故C正确； 4.特性： 矢量性：动量守恒表达式是一个矢量表达式，对于作用前后的运动方向都在同一直线上的问题,应选取统一的正方向。 瞬时性：动量是一个状态量，动量守恒指的是任意时刻的动量相同。 相对性：定律中的速度都是相对于同一参考系的,一般以地面为参考系。 普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于低速宏观物体组成的系统，也适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统. 全面了解动量守恒定律这几个性质，在我们解决相关的计算题中非常重要。 例题4：将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s，方向向右，乙车速度大小为 2 m/s，方向向左并与甲车速度方向在同一直线上，如图所示. 当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？ 答：两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒，设向右为正方向. v甲＝3 m/s，v乙＝－2 m/s.注意负号表示方向向左 据动量守恒定律得：mv甲＋mv乙＝mv甲′，代入数据解得 v甲′＝1 m/s，方向向右. 由于磁性极强，两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？ 两车的距离最小时，两车速度相同，设为v′， 由动量守恒定律得：mv甲＋mv乙＝mv′＋mv′. 解得v′＝ 0.5 m/s，方向向右. 通过这道计算题，我们可以总结一下应用动量守恒定律解题步骤 5．应用动量守恒定律解题的步骤： （1）明确研究对象：将发生相互作用的物体视为系统。 （2）进行受力分析，运动过程分析：确定系统动量在研究过程中是否守恒。 （3）明确始末状态：一般来说，系统内的物体将要发生相互作用，和相互作用结束，即为作用过程的始末状态。 （4）选定正方向，列动量守恒方程及相应辅助方程，求解作答。
2分钟 环节四 课堂小结 课堂小结 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：系统不受外力或者所受的合外力之和等于零。 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。 从现代物理学的理论高度来认识，动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。从科学实践的角度来看，迄今为止，人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反，每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，最后总是以有新的发现而胜利告终。相信掌握了动量守恒定律，同学们对物理现象的认知会更加深刻。