2020年北京海淀区高一物理教研：人教版（2019）选择性必修一第一节动量守恒定律 教材分析及教学建议 课件(共98张PPT)

(共98张PPT)
动量守恒定律
教材分析及教学建议
2020年海淀区高一物理教研
新旧课标和教材对比
本章教学内容分析
课时安排
教学建议
新旧课标和教材对比
本章教学内容分析
课时安排
教学建议
一、新旧课程标准对比
(一)碰撞与动量守恒
1.内容标准
(1)探究物体弹性碰撞的一些特点。知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
(2)通过实验，理解动量和动量守恒定律。能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。知道动量守恒定律的普遍意义。
例1
火箭的发射利用了反冲现象。
例2
收集资料，了解中子是怎样发现的。讨论动量守恒定律在其中的作用。
(3)通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
2.活动建议
制作“水火箭”。
1.1动量与动量守恒定律
【内容要求】
1.理解冲量和动量。通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。
例1知道火箭的发射利用了反冲现象。
例2?收集资料，了解中子的发现过程，讨论动量守恒定律在其中的作用。
2.通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
3.体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
例3?查阅资料，了解太空物体的碰撞和微观粒子的碰撞等相关信息。
活动建议
（1）?制作“水火箭”。
（2）?观察台球碰撞前后的运动情况，尝试用动量知识定性解释。
一、新旧课程标准对比
(一)碰撞与动量守恒
1.内容标准
(1)探究物体弹性碰撞的一些特点。知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
(2)通过实验，理解动量和动量守恒定律。能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。知道动量守恒定律的普遍意义。
例1
火箭的发射利用了反冲现象。
例2
收集资料，了解中子是怎样发现的。讨论动量守恒定律在其中的作用。
(3)通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
2.活动建议
制作“水火箭”。
1.1动量与动量守恒定律
【内容要求】
1.理解冲量和动量。通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。
例1知道火箭的发射利用了反冲现象。
例2?收集资料，了解中子的发现过程，讨论动量守恒定律在其中的作用。
2.通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
3.体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
例3?查阅资料，了解太空物体的碰撞和微观粒子的碰撞等相关信息。
活动建议
（1）?制作“水火箭”。
（2）?观察台球碰撞前后的运动情况，尝试用动量知识定性解释。
一、新旧教材对比
内容重组，追寻守恒量的思想未变(仍有探究性实验)；
实验的重要性未变(由正文探究实验---验证实验；增加了演示实验、做一做，调换了参考案例2
)；
内容的编排更加贴近教学实际，贴近学生的生活。(书中插图由卡通情境图---实物情境图。减少了微观粒子的应用场景，增加了宏观物体的应用场景)
在行文中增加了问题(6---21)导学引领，或引起思考，特别是节首创设的物理情境和问题情境。
增加章后的“复习与提高”(A组、B组)
旧教材
新教材
旧教材中的卡通图
新教材中的实景图
每节创设物理情境，问题情境
新教材减小的内容
新教材增加的内容
演示实验
科学漫步---STSE
新旧课标和教材对比
本章教学内容分析
课时安排
教学建议
运动与相互作用观：
1.运动观：动量
(运动量的量度)(
速度、动能
)
2.相互作用观：
(1)动量定理
(力对运动的影响，突出力的时间积累效应)
(2)动量守恒定律
(从动量角度描述物体间的相互作用)
3.能量观：碰撞中的动能与弹性势能
科学思维：
1.科学推理：动量定理的推理，动量守恒定律(相互作用的两个物体的动量改变)
2.科学论证：与牛顿第二定律比较，力的两种定义等
3.模型建构：弹性碰撞与非弹性碰撞
科学探究：追寻守恒量，动量守恒定律
物理思想：动量守恒，能量守恒
本章体现的学科核心素养
本章教学提示
本章在学生初步形成的运动与相互作用观念和能量观念的基础上，引导学生通过研究碰撞现象，拓展对物理世界的认识和理解。通过探究碰撞过程中的守恒量，进一步发展学生运动与相互作用的观念和能量观念，使其了解物理规律具有适用范围和条件。
通过实验探究和理论推导，让学生经历科学论证过程，理解动量定理的物理实质与牛顿第二定律的一致性。
通过创设学生感兴趣的问题情境，引导学生运用已有的概念和规律分析常见的碰撞，建构弹性碰撞模型，学会用守恒定律解决问题的方法。
在研究碰撞现象的实验过程中，进一步领会守恒思想，提高建模能力。注意拓展学生的视野，从动量守恒定律的普适性来认识自然界的统一性。
本章学业要求
能从理论推导和实验验证的角度，理解动量守恒定律，深化对物体之间相互作用规律的理解。能用动量和机械能的知识分析和解释机械运动现象，解决一维碰撞问题。能运用碰撞模型分析问题，通过推理得到结论，对相关现象作出解释。会用系统的思想和守恒的思想分析物理问题。能恰当使用证据说明自己的观点，质疑他人的观点。能从运动定律、动量守恒、能量守恒等不同角度思考物理问题。
会做“验证动量守恒定律”等实验。能恰当选用基本的实验器材进行实验，会设计实验方案，能对实验器材进行规范操作，获得实验数据。认识实验误差是不可避免的，具有尽量减小实验误差的意识。能通过不同方式分析数据，获得结论，并尝试作出解释。能用科学的语言撰写实验报告。
通过对动量守恒定律等内容的学习，认识到物理规律的内在一致性和适用范围，认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作，在研究中必须坚持实事求是的态度。
动量定理与牛顿第二定律和动能定理的内在统一
动量定理应用于两个相互作用的系统中推导
实验规律直接总结，规律的普适性和独立性
本章的逻辑线索
通过演示实验体会碰撞某量不变这一事实
质量与速度的乘积可能具有某种特殊的物理意义
在匀变速运动情境下根据牛顿第二定律推导出动量定理
根据动量定理分析两个相互作用物体导出动量守恒定律
通过学生实验验证碰撞中的动量守恒定律
弹性碰撞和非弹性碰撞
反冲
火箭
寻找
不变量
定义动量动量变化
定义冲量
动量定理
动量守恒定律指出其普适性
动量守恒定律
动量守恒
定律应用
运动观、守恒观、
科学论证科学探究
相互作用观、
科学推理论证
科学探究
分析论证
运动观、能量观、建模能力
本章的核心
系统：从大局整体去看问题
探究：探究思想贯穿始终，符合人类对自然规律的认知过程。
守恒：守恒思想贯穿始终，是人类探寻宇宙自然的重要方法，在教学
中注意渗透。
运动中的守恒——能量
碰撞中的守恒——动量
电荷守恒、质量守恒、角动量守恒……
章节地位
本章的“动量定理”反映了力的时间积累效应；“动量守恒定律”是从另一个动量观的角度理解运动与物体间相互作用；同时也提供了分析物理问题的又一种分析问题的方法和思路。
本章的“动量定理、动量守恒定律”“碰撞”结合能量与能量守恒是高中力学知识的大综合，是解决宏观物体相互作用的必备知识，也是分析解决微观粒子间相互作用的基础和工具。
新旧课标和教材对比
本章教学内容分析
课时安排
教学建议
动量
1学时
动量定理
2学时
动量守恒定律
2学时
实验：验证动量守恒定律
2学时
弹性碰撞和非弹性碰撞
2学时
反冲现象
火箭
1学时
课时安排建议
新旧课标和教材对比
本章教学内容分析
课时安排
教学建议
学习目标
经历两小球碰撞前后会不会有什么物理量保持不变的猜想过程；通过实验探究分析，寻找碰撞中的不变量，学习在多变世界中寻找某种不变量的方法。
通过实验观察与分析，建立动量概念，知道动量的有关性质，理解动量、动量变化量。
※
理解动量的概念，知道动量是矢量
※
知道动量的变化也是矢量，
会正确计算一维的动量变化
教材逻辑
主题1：科学探究，科学思维
寻找碰撞过程中的“不变量”
主题2：运动观念，相互作用观。
“动量”概念的建立
等质量小球的碰撞实验，传递的是速度？趣
不同质量小球碰撞实验，传递的是什么？想
不同质量小车碰撞实验，不变量是什么？究
实验探究：合理猜想，数据处理，得出结论
碰撞过程中，隐藏的物理规律：存在着“不变量”
动量概念的建立：定义、单位、性质、意义等
动量变化量：以例题的形式出现，一维矢量运算
动量与动能：练习1；动量变化与冲量关系：练习2
现象
定性
定量
推理
引入
建立
拓展
联系
教学设计---引入
演示实验情境引入：
方案1：等质量小球发生碰撞(教材提供)
方案2：牛顿摆演示(依次用1个、2个、3个球碰撞)
问题引入：
方案1：为什么会发生这样的现象？(教材提供)
方案2：小球发生碰撞过程中有什么规律……？
(一)寻找碰撞中的不变量
牛顿摆实验：
问题：为什么向右弹起的小球个数总与左边摆下的小球个数总相同？
碰撞中传递是什么？不变量是什么？
1.碰撞实验：如图所示，将A球拉起一定高度h，释放后获得一定速度，碰向等大小的B小球。
(1)
A、B为两等质量的小钢球时，碰撞后会有什么现象？是速度传递吗？碰撞中的不变量是速度吗？
(2)
质量较小的胶木球A碰向质量较大的钢球B时，碰撞后会有什么现象？碰撞中的不变量是什么？
(3)
质量较大的钢球A碰向质量较小的胶木球B时，碰撞后会有什么现象？碰撞中的不变量是什么？
(一)寻找碰撞中的不变量
2.不变量的探究：(完全非弹性碰撞)
方案1：实验如图，两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中，m1
是运动小车的质量，m2是静止小车的质量；v
是运动小车碰撞前的速度，v′是碰撞后两辆小车的共同速度。
(一)寻找碰撞中的不变量
2.不变量的探究：(完全非弹性碰撞)
方案2：打点计算器，小车
2.不变量的探究：(反冲)
方案3：如图甲所示，A和B两滑块质量分别为2kg、3kg，它们之间夹一压缩的弹簧，并用一细线拴住，放在一标尺旁，当烧断细线时，A、B被弹开，用频闪照像机拍下的照片如图乙。试判断它们作用前后的不变量是什么？
(二)动量
1.动量概念的引入
(由实验探究结果而来)
mv
是一个有特殊意义的量
(碰撞中保持不变的量)
2.动量概念的建立
(1)定义：
(2)性质：矢量性；状态量(具有瞬时性)。
3.建立过程(物理学史)
动量的概念首先由法国科学家笛卡儿提出，他与伽利略的说法相同，把物体的质量和速度大小的乘积叫做动量。这种定义忽略了动量的方向性。后来由另一位科学家惠更斯明确指出了动量的方向性和守恒性。
牛顿修改了笛卡儿的定义，给出了动量的正确定义。
(二)动量
4.动量的变化量
(以例题的形式出现)
(1)定义
：末动量p与初动量p0的矢量差，表达式：Δp=
p
-
p0
(2)性质：矢量性，过程性。
p0
p
Δp
p0
p
Δp
拓展：物体做曲线运动
p0
p
Δp
p0
p
Δp
p0
p
Δp
x
O
(3)物体做直线运动
(二)动量
动量变化量的体验
编者的意图是什么？能体验到什么？
(二)动量
5.动量与动能的联系与区别(在练习中补充)
(1)
P、Ek与v的关系
(2)
P、Ek运算法则区别
(2)
P、Ek矢量与标量
动量及动量变化量的计算
(与牛顿运动定律及运动公式联系)
隐含：利用F-t图求冲量？
(1)求某时刻的动量(瞬时性)
(2)求某段时间的动量变化量
前与：牛顿第二定律联系
后为：动量定理引出铺垫
编者意图？
补充练习
v0
3.质量为m的物体，当其动量的大小为p时，其速度为
，其动能为
；当其动能为Ek时，其速度为
，其动量的大小为
。
2.
以v0=20m/s的速度将一质量为0.1kg的小球由地面竖直向上抛起，不考虑空气的阻力，小球落回到地面与地面碰撞后，又以v=15m/s的速度向上弹起，取g=10m/s2，则：
（1）小球在抛出后第1s内动量的改变量是
kg·m/s；
（2）小球在抛出后前3s内动量的改变量是
kg·m/s；
（3）小球与地面碰撞过程中，动量的改变量是
kg·m/s。3
(3)
3.5
一个质量为0.18
kg的垒球，以25
m/s的水平速度向左飞向球棒，被球棒
打击后反向水平飞回，速度大小变为45
m/s，则这一过程中动量的变化量为(　　
)
A．大小为3.6
kg·m/s，方向向左
B．大小为3.6
kg·m/s，方向向右
C．大小为12.6
kg·m/s，方向向左
D．大小为12.6
kg·m/s，方向向右
4.
一个质量为m的物体，受到一个大小为F的水平力作用，在水平面上做初速度为v0的匀加速直线运动，求：
(1)物体在前进x的位移时的动能；
(2)求物体在前进t时间时的动量。
?
学习目标
通过生活现象实例的现象分析，认识力在改变物体动量变化中的作用；在恒力作用下的直线运动情境下，应用牛顿第二定律和运动学公式推导出动量定理，明确改变动量变化的原因，建立冲量的概念，并认识冲量与动量变化的关系。
通过分段变力作用下冲量与动量变化量的关系推理，认识动量定理的内涵和意义；通过解释几个相关的物理现象体会应用动量定理解决问题的便利性，学会用动量的观点解决实际问题。
※
理解冲量的概念，知道冲量是矢量
※※
掌握动量定理，
并会应用它解决实际问题
教材逻辑
主题1：动量定理
寻找碰撞过程中的“不变量”
主题2：动量定理的应用
“动量”概念的建立
情境
推理
结论
分析
内容
表达式
推广
恒力作用下的匀加速直线趣运动
牛顿第二定律+运动学公式
力的时间积累效果：冲量概念的建立
动量定理：冲量与动量变化量的关系
1.
合力
或
各力冲量的矢量和
2.
恒力
变力
平均力
与旧教材不同
应用1：解释生活现象：Δp一定，F与Δt成反比
应用2：瞬间作用(打击)平均力的计算(例题)
科学漫步：两种运动量的争论
力的两种表示
STSE：汽车碰撞实验
定性
定量
拓展
联系
旧教材：科学漫步
冲量的计算，决定因素
冲击现象定性解释与定量计算
打击与冲击过程中，打击力、冲量力与重力的比较
教材练习
教学设计---引入
方案1：问题情境引入(书图+问题)
方案2：问题情境引入(图+问题)
问题：走钢丝演员表演时，往往在腰部结一根绳，它的作用是什么？这根绳子有什么特点？
实验：
演示实验：
将两个100g钩码，分别用两段规格相同的细绵线拴住，把其中一根细线接一段橡皮筋，如图所示，使连接两个钩码的线自长度相同。然后将细线的另一端固定在相同高度处，拿起钩码相同高度处释放，观察下落时有何不同。
问题：为什么会产生不同的效果？
(一)动量定理
1.冲量
动量定理：冲量与动量变化量的关系
力的时间积累效果：
使动量发生变化。
(2)
效果大小的量度量：力与时间的乘积，即FΔt
定义：力与力作用时间的乘积
I
=FΔt
性质：矢量性，过程性
力的一种定义
与F=ma的比较
(一)动量定理
2.动量定理
任务1：
如图所示，质量为m的物体沿x轴运动，经时间Δt=t－t0，速度由v0变化为v，若物体所受的合外力为F，试推导物体动量的变化量与什么因素有关？
学生经历推导过程
任务2：
质量为m的物体沿一条直线由静止开始运动，在Δt1=t1-0时间内受到水平恒力F1的作用，在Δt2=t2-
t1时间内受到水平恒力F2的作用，如图所示。求：
(1)0-
t2过程中物体的动量变化Δp；
(2)说明全过程中动量变化量由什么决定？
拓展对冲量的认识
(一)动量定理
2.动量定理
引导理解：
(1)矢量关系
(2)因果关系
(3)一段过程
引导理解：
(1)适用对象
(2)适用条件
(3)适用范围
注意两种说法的区别!
谁在左谁在右？
运动
类型
受力
特征
(二)动量定理的应用
1.解释打击、碰撞、冲击现象
Δp=p′－p一定时，F与Δt成反比
1.玻璃杯落在坚硬地板上为什么易碎，
落在柔软的地毯上不易碎。
2.运输易碎物品时，要用柔软材料包装。
3.跳高时运动员要落在软垫上。
4.船靠岸如果撞到坚硬的物体，相互作
用时间很短，作用力就会很大，很危险。如果在船舷和码头悬挂一些具有弹性的物体（如旧轮胎），就可以延长作用时间，以减小船和码头间的作用力。
(二)动量定理的应用
例2.
鸡蛋从同一高度自由下落，第一次
落在地板上，鸡蛋被打破；第二次落在泡
沫塑料垫上，没有被打破。这是为什么？
解释1：两次碰地（或碰塑料垫）瞬间鸡蛋的初速度相同，而末速度都是零也相同，所以两次碰撞过程鸡蛋的动量变化相同。根据Ft=Δp，第一次与地板作用时的接触时间短，作用力大，所以鸡蛋被打破；第二次与泡沫塑料垫作用的接触时间长，作用力小，所以鸡蛋没有被打破。
解释2：鸡蛋被打破是因为受到的压强大。鸡蛋和地板相互作用时的接触面积小而作用力大，所以压强大，鸡蛋被打破；鸡蛋和泡沫塑料垫相互作用时的接触面积大而作用力小，所以压强小，鸡蛋未被打破。
鸡蛋从50米高处下落可以砸穿彩钢板
(二)动量定理的应用
1.解释打击、碰撞、冲击现象
例1.某同学要把压在木块下的纸抽出来。第一次他将纸迅速抽出，木块几乎不动；第二次他将纸较慢地抽出，木块反而被拉动了。这是为什么？
解析：物体动量的改变不是取决于合力的大小，而是取决于合力冲量的大小。在水平方向上，第一次木块受到的是滑动摩擦力，一般来说大于第二次受到的静摩擦力；但第一次力的作用时间极短，摩擦力的冲量小，因此木块没有明显的动量变化，几乎不动。第二次摩擦力虽然较小，但它的作用时间长，摩擦力的冲量反而大，因此木块会有明显的动量变化。
(二)动量定理的应用
2.打击、碰撞、冲击的定量计算
提醒注意矢量性：一条直线上的运动，注意各矢量的正负。
利用动量定理解题步骤：
明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的质点组。质点组内各物体可以是保持相对静止的，也可以是相对运动的。研究过程既可以是全过程，也可以是全过程中的某一阶段。
进行受力分析。只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力（内力）会改变系统内某一物体的动量，但不影响系统的总动量，因此不必分析内力。如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同，就要分别计算它们的冲量，然后求它们的矢量和。
规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量，在一维的情况下，列式前要先规定一个正方向，和这个方向一致的矢量为正，反之为负。
写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量（或各外力在各个阶段的冲量的矢量和）。
根据动量定理列式求解。
(二)动量定理的应用
提醒注意：
(1)受力分析；选择正方向。
(2)合外力与冲击力的关系。
说明：
①动量定理的表达式是一个矢量式，它的计算遵循平行四边形定则。当物体的初、末动量方向在同一直线上时，我们可以通过规定正方向，将矢量运算简化为代数运算。
②动量定理比牛顿第二定律的适用范围更广。对于变力情况，我们只要知道物体的初、末动量及变力的作用时间，就可以计算出变力在作用时间内的平均值。
补充例题
例.质量为m=60kg同学从离地高h=1.25m高处竖直跳到水平地面上，脚着地后又经Δt=0.2s曲腿下蹲到重心最低，取g=10m/s2，求该同学下蹲过程中脚所受地面的平均作用力。
(三)拓展应用
补充例题
动量的变化率：体现力的时间积累效应。
动能的变化率：体现力的位移积累效应。
完善了三个定理
牛顿第二定律(现代)
动量定理
动能定理
两个守恒定律
机械能守恒定律
动量守恒定律
两个度量运动的量
动量
动能
创立了一些概念
机械能
能量
(三)拓展应用
(三)拓展应用
鸟撞飞机即鸟和飞行的飞机相撞。目前鸟撞飞机是威胁航空安全的重要因素之一，自1988年以来，由于鸟击引起的坠机事故已经造成219人死亡。
鸟撞飞机的讨论
一般来说，重量在9吨的飞机，起飞时速能达到400公里，4吨左右的飞机起飞时速也能维持在200~300公里，但是也会受到周围环境的影响，通常飞机越大，起飞速度越快。
请你估算一架速度为100m/s的飞机与一只质量为0.5kg，长约为20cm的飞鸟(速度可视为0)相撞时产生的最小作用力。
(三)拓展应用
传感器显示绳子拉力
红色：结有橡皮筋绳子的拉力
篮色：未结橡皮筋绳子的拉力
(四)练习与应用
4.
易错点：
(1)动与静，容易与力对物体是否做功混；
(2)力与位移夹角，易与功的计算公式混。
四岁儿童体重是：一般在12---23kg，平均16kg。
楼房平均每层高：2.7---3.0m，平均2.8m。
3层高的楼房：是从房顶还是地面掉下？
学习目标
创设两个物体组成系统在一维运动的情境，应用动量定理推导分析其动量改变量的影响因素，得到两个物体运动改变量的关系。
在了解系统、内力和外力的基础上，由系统动量改变量与外力冲量的关系分析得出系统动量守恒的条件，进一步推广得到动量守恒定律，并理解动量守恒定律的普适性。
※
能正确区分内力与外力
※※
理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件
※※
会用动量守恒定律解决碰撞、爆炸等问题
※※
从整体的角度分析复杂问题
※
从动量守恒定律的普适性来认识自然界的统一性。
教材逻辑
主题1：相互作用的两个
物体的动量改变
情境
推理
结论
表达式
条件
拓展
两物块的追击碰撞
动量定理+牛顿第三定律
两个物体的动量变化量等大反向
碰前、碰后两个物体的动量之和相等
？
两个物体所受外力的矢量和为0
系统：两个(或多个)相互作用的物体构成的整体
内力：系统内各物体间的作用力
外力：系统以外的物体施加给系统以内的物体的力
系统不受外力，或所受外力的矢量和为0
适用对象
内力外力
成立条件
实例分析：例1：碰撞；例2：反冲
内容
应用
主题2：动量守恒定律
主题3：动量守恒定律的普适性
适用范围
作用方式、运动类型、观察尺度、运动速度等。
教学设计---引入
方案2：实验情境引入(实验+问题)
实验：
方案1：问题情境引入(书图+问题)
直奔主题
实验1：
用橡皮筋将两个滑块拉近，把带有同名磁极一侧靠近，然后剪断橡皮筋，两个小车由静止向相反方向运动。
实验2：
在两小车的碰撞端装上弹性碰撞架，让一个红色小车去碰撞静止的黄色小车。
实验3：
在两小车的碰撞端分别装上磁铁，异名磁极相对，碰撞时因磁铁，两个小车连成一体运动。
(一)相互作用的两个物体的动量改变
A
m2
v2
B
x
v1
m1
情境1：
如图所示，质量为m1、m2的物体的物体A、B沿x轴分别以v1和v2的速度同向运动，若碰撞作用时间为Δt，碰后速度分别变化为v′1和v′2，若A、B物体在碰撞时间内所受的作用力分别为F1和F2，试推导物体动量的变化量与什么因素有关？
推理：
对A：
对B：
A
m2
v2
B
x
v1
m1
情境2：
如图所示，质量为m1、m2的物体A、B沿x轴分别以v1和v2的速度同向运动，若碰撞作用时间为Δt，碰后速度分别变化为v′1和v′2，若A、B物体在碰撞时间内除了受相互作用力F1和F2外，还受系统之外的作用力，比如受地面的摩擦力f1和f2，试推导A、B物体组成的系统的动量的变化量与什么因素有关？
推理：
结论：A、B物体组成的整体，所受外力矢量和为0时，整体总动量守恒。
(二)动量守恒定律
1.系统、内力、外力：
2.动量守恒定律
内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。
G1
G2
F1
F2
系统
内力
外力
A
B
内力
外力
表达式：对于由两个物体组成的系统，动量守恒定律的表达式为：
m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2
?
?
?
条件：系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，
对象：几个相互作用的物体组成的整体(系统)。
(二)动量守恒定律
3.对系统“总动量保持不变”的理解
(1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
(2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。
(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。
4.对守恒条件的把握：具体分如下几种情况：
⑴系统不受外力；
⑵系统受外力，但外力的矢量和为零；(不能说冲量为零）
⑶系统所受外力之和不为零，但系统内物体间相互作用的内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；
⑷系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.
(二)动量守恒定律
5.动量守恒定律的应用
系统内每个物体的动量可以变化很大，但系统的总动量保持守恒。能量与动量的区别。
例1.如图所示的装置中，木块B与水平面间接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起做为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（
）
A.动量守恒，机械能守恒
B.动量不守恒，机械能不守恒
C.动量守恒，机械能不守恒
D.动量不守恒，机械能守恒
(二)动量守恒定律
5.动量守恒定律的应用
分析物理现不但要明确研究対象，而且要明确研究的是哪一段过程也就是说，要明确哪个状态是我们研究的过程的初状态，哪个是过程的末状态。初状态是开始相互作用时的状态，末状态是相互作用结束时的状态。
分析：两辆货车在碰權过程中发生相互作用，它们是一个利统，这个系统是我们的研究对象。系统所受的外力有:重力、面支持力、地面摩擦力和空气阻力。重カ与支持力之和等于0，擦力和空气阻力远小于碰撞过程中发生的内力，可以忽略。因可以认为碰撞过程中系统所受外力的矢量和为0，动量守恒。
碰撞过程中，内力远大于外力，系统动量近似守恒。
引导形成正确的分析习惯：确定研究对象(系统)
分析受力，确定研究过程，确定初末状态(动量)
选择参考系、坐标系(正方向)列式、求解、作答。
(二)动量守恒定律
5.动量守恒定律的应用
爆炸过程中，内力远大于外力，系统动量近似守恒。
分析结果
应用动量守恒定律解题的步骤：
(二)动量守恒定律
补充例题
例1.如图两质量不同的物体A、B用轻质弹簧相连静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动，在运动过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是（整个过程中弹簧不超过其弹性限度）（
B
）
A．机械能守恒，动量不守恒
B．机械能不守恒，动量守恒
C．机械能不守恒，动量不守恒
D．机械能守恒，动量守恒
例2.
如图所示，A、B两物块中间夹一被压缩的轻质弹簧，用细线拴结，放置在水平地面上。当烧断中间的细线时，两物块被弹开，试讨论两物块组成的系统，在弹开的过程中，A、B组成的系统动量是否守恒？
例3.
如图质量均为M的小车放在光滑水平地面上，在A车上站着一个质量为m的人，当人以v的速度由A车跳到B车后，最终两车的速度分别为多少？
例4.
如图所示，甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏。甲和他的冰车的质量共为M＝30
kg，乙和他的冰车总质量也是30
kg，游戏时，甲推着一个质量为m＝15
kg的箱子，和他一起以大小为v0＝2.0
m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住。若不计冰面的摩擦力，求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞。
答案：5.2
m/s，方向与甲的初速度方向相同
当A、B两滑块在弹开过程中，所受地面的摩擦力等大反向时，系统动量守恒。反之不守恒。
(三)动量守恒定律的普适性
实验：验证动量守恒定律
实验目的：在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等.
需要考虑的问题：
1.如何保证碰撞是一维的？（轨道）
2.需要测量哪些物理量？（质量、速度）
3.怎样测量这些物理量？(天平、？)
实验：验证动量守恒定律
参考案例一、光电门测速法
弹性碰撞
反向弹开
非弹性碰撞
1.改变两个滑块质量
2.改变滑块碰前速度(大小、方向)
3.改变滑块碰撞的方式
实验：验证动量守恒定律
参考案例二、打点计时器测速法
将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
实验：验证动量守恒定律
参考案例二、平抛测速法
注意事项
(1)斜槽末端的切线必须水平；
(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
(3)选质量较大的小球作为入射小球；
(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
实验：验证动量守恒定律
实验要求
可能方案
设计
可行分案
选优
(发散)
(收敛)
让学生参与实验的设计过程，培养学生的创新思维
不但问：这个实验应该怎样做？
还须问：这个实验为什么这样做？
更要问：这个实验还可以怎样做？
——知其然
——知其所以然
——知其所尽然
实验“三问”
实验：验证动量守恒定律
实验记录及分析
碰撞前
碰撞后
质量(g)
m1=
m2=
m1=
m2=
速度(cm/s)
v1=
v2=
v'1=
v'2=
mv
m1v1
+
m2v2=
m1v'1
+
m2v'2=
mv2
v/m
…
……
……
实验：验证动量守恒定律
数据处理与误差分析
实验：验证动量守恒定律
学习过程是对人类文化发展过程的一种认知意义上的重演
学习科学的心理顺序差不多就是前人探索科学的历史顺序
科
学
家
知识原发现
学
生
的
知识类发现
问题
以情境
引问题
情境
探究
以问题
导探究
结论
以探究
促真知
知识问题化，问题情境化
把知识转化为问题，将问题融合于情境之中
教学设计过程:
在情境中思考问题，在思考问题中掌握知识
学生学习过程:
知识的
“溶解”
知识的
“结晶”
相似性
学习目标
※
通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
※※
定量分析一维碰撞问题，并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
※
体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
1.了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，通过例题分析学会应用动量、能量观点综合分析、解决一维碰撞问题。并会将实际问题抽象转化为弹性碰撞和完全非弹性模型来处理。
2.加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解，能运用这个定律解决一些生产、生活相关的问题。
教材逻辑
主题1：弹性碰撞和非弹性碰撞
对心
(一维)碰撞概念
非对心(二维)碰撞
运动的物体与静止的物体发生对心弹性碰撞
定量计算和分析碰撞后的速度情况。
概念
实例分析
结果特例分析
结果与实际情况对比(渗透方法)
总结概括弹性碰撞的模型化特征
实验
例题
特征：
弹性碰撞和非弹性碰撞的概念建立
(一维)完全非弹性碰撞的动能分析
弹性碰撞：碰撞过程中动能不损失
非弹性碰撞：碰撞过程中动能损失
主题2：弹性碰撞的实例分析
科学方法：抽象与概括
教学设计—引入
方案1：书图+问题
方案2：视频+问题
(一)弹性碰撞和非弹性碰撞
实验探究：(也可以利用上节实验结果)
弹性碰撞
碰前系统总动能=碰后系统总动能
碰前系统总动能>碰后系统总动能
非弹性碰撞
(一)弹性碰撞和非弹性碰撞
碰撞的分类
两个碰撞模型
分类：
(1)对心碰撞和非对心碰撞
(2)弹性碰撞和非弹性碰撞
特点：
两个物体发生相互作用，相互作用力极大（通常远远大于外力），作用时间极短，此时系统动量守恒（或近似守恒）。
1.弹性碰撞
碰撞后系统的总动能不损失
2.完全非弹性碰撞
碰撞后系统的总动能损失最大
表现：碰撞后结合在一起。
(一)弹性碰撞和非弹性碰撞
1.完全非弹性碰撞
拓展思考：
(1)所有非弹性碰撞中，完全非弹性碰撞是系统损失动能最大的碰撞，如何证明？
(2)对于一物体以某一速度碰向另一静止的物体时，在所有非弹性碰撞中，碰撞物体碰后速度最大，被碰物体速度最小吗？请你分析并给出证明。
(一)弹性碰撞和非弹性碰撞
1.完全非弹性碰撞
补充1.
如图所示，若两个质量分别为m1、m2的物体在一条直线上碰撞，碰撞前它们的速度分别为v1、v2，碰撞后它们紧贴在一起，求：
（1）碰撞后的速度；
（2）碰撞过程中产生内能。
m1
v1
m2
v2
变式：
若两个物体相向运动发生碰撞后，结合在一起。结果又如何？损失的动能最大是多少？
(二)弹性碰撞的实例分析
2.完全弹性碰撞
v1
碰前
v′1
v′2
碰后
当：
时
分析:
当m1=m2时，v′1=0，
v′2=v1，速度交换；
当m1>m2时，v′1>0，方向不变；
当m1入射小球反弹；
当m1>>m2时，v′1=v1，
v′2=2v1；
当m1<v′2=0。
(二)弹性碰撞的实例分析
2.完全弹性碰撞
(拓展与深化)
v10
v1
v2
v20
碰前
碰后
分析:
当m1=m2时，v1=v20，
v2=v10，速度交换；
当m1>>m2时，v1=v10，
v2=2v10－v20；
当m1<v2=v20。
解得:
v
u
2u+v
弹弓效应
(二)弹性碰撞的实例分析
新教材删去了微观粒子的碰撞内容
新教材对微观粒子碰撞的体现
(二)弹性碰撞的实例分析
附录：教材素材挖掘示例—微观粒子的碰撞
1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名射线和另一种粒子。经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来。用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15：2。若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可认为静止，碰撞过程中没有机械能损失。已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于1：14。
试根据上面所叙述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但它不是γ射线，而是由中子组成。
新教材渗透了科学方法教育
回归第一节，总结了探究自然规律过程中，抽象物理本质在物理研究中的作用，总结了“动量”概念的建立过程和方法。
【物理规律教学】
提出问题
推理论证
实验检验
实验观察
分析归纳
(演绎)
(归纳)
猜想假设
总结规律
应用延伸
碰撞模型的应用
补充例题
上到最高点时---为完全非弹性碰撞模型
损失的动能→重力势能
小球返回脱离小车时---为弹性碰撞模型
初末状态系统总动能相等
碰撞模型的应用
补充例题
从子弹到B合在一起到弹簧压缩到最短时---为完全非弹性碰撞模型
损失的动能→弹性势能
从子弹与B合在一起到A、B分离时---为弹性碰撞模型
初末状态系统总动能相等
例2.如右图所示，物块A质量为m1,与一轻弹簧相连，静止在光滑水平地面上。另一质量为m2的物块B被一以v的速度水平飞行的子弹击中，共同运动碰向A物块，求：
(1)弹簧的最大弹性势能；
(2)A、B的最终速度。
A
B
子弹射木块时---为完全非弹性碰撞模型
损失的动能→内能
学习目标
※
通过实验，认识反冲运动。
※※
结合动量守恒定律解释反冲现象，提高运用动量守恒定律分析解决实际问题的能力。
※
知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国的航空、航天事业的巨大成就，激发爱国热情。
认识反冲运动，能举出几个反冲运动问题的实例。结合动量守恒定律解释反冲现象；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决相关实际问题。
知道火箭的发射利用了反冲现象，知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国的航空、航天事业的巨大成就。
教材逻辑
主题1：反冲现象
实验分析利用反冲原理制成火箭
问题与讨论，说明火箭的工作原理
概念
实例分析
阅读
科学漫步：三级火箭
生活现象
实验
利用
防止
应用动量守恒定律解释生活中一些现象原理归纳说明什么是反冲现象
(做一做)随手小实验，演示小实验
生活中利用反冲现象的实例分析
生活中避免反冲现象的实验分析
主题2：火箭
科学方法：抽象与概括
教学设计---引入
案例1：书图+问题
案例2：实验(视频)+问题
(一)反冲现象
1.反冲运动概念
如果一个(静止)物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动
，另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动。
在反冲现象中，如果系统所受的合外力为0，系统动量守恒；
反冲运动中如果内力远远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。
有其它形式的能转化为系统的动能，系统的动能增加。
2.反冲运动特点
3.反冲运动的利用
(一)反冲现象
4.反冲运动的危害与防止
中国新型自行榴弹炮装在履带式的车辆上且履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退。止退犁和两个液压缓冲器，都是为了提高火炮连射时的命中精度而精心设计的。
我们要设计一种装置，它可以先允许炮身做反冲运动，并把这种运动能量储存为弹性势能，等反冲运动结束时，再利用储存的那部分能量使炮身复位，这就是火炮缓冲器的作用。
(二)火箭
1.火箭的的工作原理
选喷气前的火箭为参考系，喷出燃气的速度为正方向，
设火箭在Δt时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出燃气的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m。设法算火箭获得的速度Δv。（忽略阻力和重力的影响）
2．分析反冲运动应注意的问题
(1)速度的反向性问题
对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反。在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值。
(2)相对速度问题
反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度。因此应先将相对速度转换成对同一参考系的速度后，再列动量守恒定律方程。
反冲原理：火箭燃料舱的燃料燃烧时，向后喷出高压气体的同时，由反冲运动可知火箭就得到向前的动量。由于不断的燃烧燃料，不断的向后喷出气体，火箭就可不断的加速，直到达到所需的速度。
(二)火箭
3.变质量问题的处理
在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究。
例1：某质量为M的火箭，燃料燃烧的速度为ρ（kg/s），产生的高压热气体相对于火箭喷出的速度为u，试求：
（1）在极短时间Δt时间内火箭得到的速度增量；
（2）火箭得到的推力是多少？
反作用原理：按照牛顿力学基本定律，两个相互作用的物体，其作用力与反作用力总是同时存在，它们的大小相等，方向相反。因此，任何一种移动，广义地说，都是反作用运动。火箭（或喷气式飞机）发动机，由于发动机中的燃料燃烧，膨胀的燃气高速向后喷出，发动机便得到与燃气喷出方向相反的推力而向前运动，这就是推力，火箭正是在这种持续推力作用下，不断向前加速的。
解：(1)以喷气前的火箭为参考系，设火箭得到的速度增量为Δv，选火箭前进方向为正，则
(二)火箭
例2.一火箭喷气发动机每次喷出m＝200
g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1
000
m/s，设火箭质量M＝300
kg，发动机每秒喷气20次。
(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？
(2)运动第1
s末，火箭的速度多大？
解1：第一次气体喷出时，由动量守恒得
解2：以火箭和喷出的三次气体为研究对象，由动量守恒得
三级火箭
多级火箭是由单级火箭构成，发射时先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭脱落，多级火箭及时把外壳脱落，使火箭的总质量减少，因而达到更高的速度。但并非火箭级数越多就越好，级数越多结构越复杂，技术要求越高，工作可靠性越差，目前多级火箭一般是三级火箭。
中国火箭种类
火箭的发射