1-3 动量守恒定律在碰撞中的应用 教学设计

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1-3
动量守恒定律在碰撞中的应用
1教学目标
1.掌握应用动动量守恒定律解决问题的一般步骤；
2.能用动量守恒分析解决碰撞，爆炸等问题
2学情分析
学生已经掌握动量定理及动量守恒的基本理论知识及其运算公式
3重点难点
应用动量守恒分析解决碰撞，爆炸问题
4教学过程
4.1
第一学时
4.1.1教学活动
活动1【讲授】动量守恒定律的应用
动量守恒定律的应用
【教学目标】：
一、知识目标：1．知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题
2．掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤
3．会应用动量定恒定律分析、解决碰撞、反冲等物体相互作用的问题
二、能力目标：1．掌握应用动量守恒定律解题的方法和步骤
2．通过对问题的分析解决比较和总结建立物理模型，并能学会利用模型解决实际问题
3．掌握类比、迁移等物理思想
【教学重点】：熟练掌握正确应用动量守恒定律解决有关力学问题的正确步骤
【教学难点】：守恒条件的判断，守恒定律模型的建立和应用
【教学方法】：讨论，总结，迁移，类比。
【教学用具】：投影片、物理课件
【教学过程】：
一、引入：卡车静止在水平地面上,一个人在车内奋力推车,车是否能被推动呢
学生讨论并总结：系统动量守恒保持为零不变，所以车不会动。
教师：动量守恒定律在解题过程中有着重要的作用，今天这节课我们复习动量守恒定律
基础知识回顾：1．动量守恒的内容和表达式是什么？
2．守恒的适用条件是什么？
教师引导学生回顾知识点，并指出表达式的同时性和矢量性，计算时应注意的问题。
二、动量守恒条件及矢量性的判断
1.试判断以下情景中系统动量是否守恒
（1）.木块B与水平桌面间的接触是光滑的，将子弹、木
块和弹簧合在一起作研究对象，从子弹开始射入木块到弹簧
压缩到最短的过程中。
教师：子弹、木块、弹簧组成的系统受到了哪
( http: / / www.21cnjy.com )些外力？（将系统视为一个整体，竖直方向重力、地面的支持力，此二力合力为零，水平方向弹簧压迫墙壁，墙壁会给系统一个向左的弹力，合力不为零。因此，动量不守恒。）
教师启发：系统机械能守恒吗？（子弹在钻入木块过程中，摩擦生热，因此系统机械能有损失，不守恒）
教师：再思考，如果只将子弹和木块视为一系统
( http: / / www.21cnjy.com )，则在子弹打入木块这一瞬间，系统动量守恒吗？（子弹打入木块时间极短，因此打入的过程中，弹簧压缩的非常小，系统受到的弹力很小，远小于子弹与木块的内力，所以这个过程系统的动量是守恒的）21·cn·jy·com
点评：物理规律总是在一定条件下得出的，因此
( http: / / www.21cnjy.com )在分析问题时，不但要弄清选取哪些物体作研究对象，而且一定要弄清对应哪个过程，这样才能做到准确判断。　　21
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（2）.木块和铁块用细线系在一起，浸没在水中匀速下沉。剪短细线前后（木块未浮出水面，铁块未沉到水底）【版权所有：21教育】
教师：请说出系统受到的外力？（两者重力之和、两者浮力
之和。合外力为零，剪断细线之后，系统受到的重力和浮力
仍然不变，合外力仍然为零。动量守恒。）
点评：深刻领会动量守恒条件F合=0，拓宽符合条件的情景，只有这样，才能实现能力的迁移
【拓展思考】：木块质量为m
( http: / / www.21cnjy.com )，铁块质量为M，细线剪断前在水中以速度v匀速下沉。剪断细线之后，经过一段时间，木块的速度大小仍为v，方向竖直向上，此时木块未浮出水面，铁块还未沉到水底，求此时铁块下沉的速度为多大？21教育名师原创作品
学生：取向下为正方向，线断前后系统动量守恒：
小结：判断是否守恒，从受力分析入手，整体看一看，隔离看看，区分哪些是外力哪些是内力
2.A、B两球在光滑水平面上做相向运动，已知mA>mB.两球相碰后，其中一球停止，则可以断定（）
A.碰前A的动量等于B的动量B.碰前A的动量大于B的动量
C.若碰后A的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量
D.若碰后B的速度为零，则碰前A的动量大于B的动量
教师：A、B两球组成的系统动量守恒，若
( http: / / www.21cnjy.com )碰后A停下，则B球返回，可断定系统动量方向与A球碰前运动方向一致，所以碰前A球动量应该大于B；反之，则B球大于A球动量。2-1-c-n-j-y
三、几类典型问题
1.碰撞
例题：如图所示，在光滑地面上放有三个大小相同的小球，其中mA=mB=1kg,mC=2kg，现让A球以的速度向着B球运动，试求：
（1）A、B碰撞后，A球停下，则B
( http: / / www.21cnjy.com )球速度为____2____m/s，该碰撞属于弹性碰撞(填碰撞类型)。（强调该碰撞系统动量守恒，动能也守恒！）
（2）若B球继续向右运动与C球碰撞
( http: / / www.21cnjy.com )并粘在一起，则它们的共同速度为_____0.67_____m/s，该碰撞属于完全非弹性碰撞。（强调该碰撞系统动量守恒，但动能损失最大！）【出处：21教育名师】
（3）若B球与C球碰后分开，则C球速度可能为2m/s吗？为什么？0.5m/s呢？
（若C球速度为2，则根据动量守恒定律，（取向右为正方向，得：
计算得到
，但是系统碰前动能为
，碰后却变成了
，这是不可能的！）
（若C球速度为0.5m/s，则根据动量守恒定律算出，碰后VB=1m/s，不符合实际物理情境）
教师：通过本道题的练习，大家应该对碰撞有了一个比较全面的认识，下面来总结一下
归纳：1.碰撞的种类：___________________、___________________、__________________21世纪教育网版权所有
2.分析碰撞后物体速度的可能值时，通常抓住三
( http: / / www.21cnjy.com )原则：___________________、___________________、__________________21·世纪
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练习：
1.（双选）光滑水平面上，质量为1kg的小球A以的速度与质量为2kg的静止小球B正碰。关于碰后A、B的速度，下面哪些是可能的（）
A．B．
C．
练习大约三分钟
教师讲评：根据第一条原则：
( http: / / www.21cnjy.com )碰撞前后动量守恒，可以排除C。根据第二条原则：系统动能不增，可以排除D。剩余两个选项也符合第三条原则：只碰一次！所以答案：A、B21cnjy.com
2.如图所示，质量为m的
( http: / / www.21cnjy.com )子弹以速度v0击中静止于光滑水平面上的木块M，并在木块中一起运动，子弹在木块中所受平均阻力为F，求它们一起运动的速度v.【来源：21·世纪·教育·网】
学生练习大约五分钟，教师引导学生分析并得出答案。
碰撞的广义拓展：
教师：该题中子弹和木块分别做什么运动？两者的运动跟碰撞进行类比有什么相同点？
学生讨论并总结：子弹做了减速运动，而木块做加速运动，最后两者速度一样。子弹与木块的撞击可看成完全非弹性碰撞。www-2-1-cnjy-com
教师：很好，接下来我们分析以下两个例子
3.试分析右图A和B分别做什么运动？A相对B滑行最远时满足什么条件？
4.（多选）如图所示，在光滑水平面上放
( http: / / www.21cnjy.com )置A、B两个物体，其中B物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平面上，A物体质量是m，以速度v0逼近物体B，并开始压缩弹簧，在弹簧被压缩过程中()【来源：21cnj
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m】
A.在任意时刻，A、B组成的系统动量保持不变，都是mv0
B.任意时刻，两物体所受弹力大小相等.
C.在把弹簧压缩到最短过程中，A物体动量减少，B物体动量增加.
D.当弹簧压缩量最大时，A、B两物体的速度大小相等.
由学生完成分析（教师提示：从开始到两者
( http: / / www.21cnjy.com )速度相等时，可类比成两个物体相撞后结合成一个整体，所以，这两个例子虽然不是碰撞，但我们可以把它们当作“完全非弹性碰撞”来处理。）www.21-cn-jy.com
师生最后总结得出：
1.以上情况中，均可类比成两物体相撞后结合成一体，相当于“完全非弹性碰撞”。
2.对相互作用中两物体相距恰“最近”、“最远”等一类临界问题时，求解的关键都是“速度相等”
点评：通过对不同物理情境的类比分析，发现并总结其共同特点，从而达到触类旁通，举一反三的学习效果！
2.反冲
【例】一炮弹质量为m，以一定的倾角
( http: / / www.21cnjy.com )斜向上发射，到达最高点时速度为v，炮弹在最高点爆炸成两块，其中一块质量为m/2,沿原方向飞行，速度大小为3v，求：21教育网
（1）另一块爆炸后瞬时的速度
（2）爆炸过程系统动能增加多少？
教师：炮弹爆炸时，内力远大于外力，因此系统动量守恒。请同学们动笔列出表达式：
教师板书解答过程，目的是让学生对解答过程的规范性有深刻印象。
解：（1）以炮弹作为研究对象，取原飞行方向为正方向，爆炸前后系统水平方向动量守恒，则：
负号表示速度与原方向相反
趣味思考：一次意外空难中，一名飞行员携带
( http: / / www.21cnjy.com )密码箱跳伞后，恰好落到某结冰的湖面上，在无法得到外界救援的情况下，飞行员能否离开光滑的冰面而获得自救？2·1·c·n·j·y
四、小结：碰撞和反冲的比较
1.共同点：过程均满足动量守恒
2.区别：碰撞的过程动能减少或不变；反冲的过程动能增加。
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