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人教版高中物理选择性必修1第1章第3节动量守恒定律教学设计
课题
动量守恒定律
单元
1
学科
物理
年级
高二
教材分析
动量守恒定律既适用于宏观世界，也适用于微观世界;既适用于低速运动，又适用于高速运动。它是适用范围比牛顿运动定律更广的一-条普遍规律。本节根据牛顿第三定律和动量定理推导得出:不受外力(或所受合外力为0)的系统，在系统内部相互作用的过程中，系统的总动量于恒。建立在牛顿第三定律及动量定理基础上的理论推导和本章第1节的实验探究相结合，有利于帮助学生更好地理解动量守恒定律，深化对物体之间相互作用规律的理解。动量守恒定律既是本章的核心内容，也是整个高中物理的重点内容。本节的教学重点是理解动量守恒定律的内容和适用条件，掌握运用动量守恒定律解决问题的步骤，并能应用动量守恒定律解决相关的问题。
教学目标与核心素养
教学目标：(1)能运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞现象中的动量变化。(2)
在了解系统、内力和外力的基础上，理解动量守恒定律。(3)能够运用动量守恒定律分析生产生活中的有关现象。(4)了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。核心素养：物理观念：通过学习理解系统、内力、外力的概念。科学思维：通过理论推导掌握动量守恒定律的确切含义和表达式，知道动量守恒定律的适用条件。科学探究：通过实例分析，了解动量守恒定律的普遍适用性，会初步利用动量守恒定律解决实际问题。科学态度与价值观：通过对动量守恒定律的推导和应用，培养学生认真探究、刻苦专研的科学精神。
重点
通过理论推导掌握动量守恒定律的确切含义和表达式，知道动量守恒定律的适用条件。
难点
通过实例分析，了解动量守恒定律的普遍适用性，会初步利用动量守恒定律解决实际问题。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
第一节中我们通过分析一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，得出碰撞前后两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的吗?怎样证明这一结论呢?这是一个普遍的规律吗?
思考问题，讨论如何证明碰撞中的普遍规律。
提出问题，引出新课。
讲授新课
一、系统 内力和外力1.系统：有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统
2.内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力3.外力：外部其他物体对系统的作用力
思考：(1)
碰撞过程中两个小球受力情况如何？(2)写出两小球速度的变化量，动量的变化量及各自的冲量；(3)结合牛顿运动定律和动量定理，请你推导出一个最终的表达式。二、动量守恒定律——理论推导1：牛顿运动定律二、动量守恒定律——理论推导2：动量定理三、动量守恒定律1、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。这就是动量守恒定律。2、表达式3、适用条件(1)系统不受外力；(理想条件)(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)(3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件）(4)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.(单向条件)思考A、B
两辆小车之间连接一根被压缩了的弹簧后用细线栓住，现烧断细线。若地面光滑，则烧断细线后，系统动量是否守恒？注意1.确定研究对象
(系统),区分内力和外力.从而判断所选择的系统动量是否守恒。2.在系统总动量一定(守恒)的情况下,系统中每个物体的动量可以发生很大的变化。
应用动量守恒定律的注意点(1)系统性：动量守恒定律是对一个系统而言的，具有系统的整体性，而对物体系统的一部分，动量守恒定律不一定适用。(2)矢量性：选取正方向，与正方向同向的为正，与正方向反向的为负，方向未知的，设与正方向同向，结果为正时，方向即于正方向相同，否则，与正方向相反。(3)瞬(同)时性:
动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意时刻动量守恒。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和，方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。(4)相对性：由于动量的大小与参照系的选择有关，因此在应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参照物的。(5)普适性：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。例题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。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？解析：沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有v1
=
2
m/s，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=0.9m/s。例题2：一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，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
。火箭炸裂前的总动量为炸裂后的总动量为根据动量守恒定律可得：解出。若m=10kg,m1=4kg;v的大小为900m/s,v1的大小为300m/s，则v2的大小为多少？代入数据解得v2=1700m/s应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法⑴分析题意，确定研究对象；⑵分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况，分清内力与外力,确定系统动量是否守恒；⑶在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相互作用过程的始末状态，规定正方向，确定始、末状态的动量值的表达式；⑷列动量守恒方程；⑸求解，如果求得的是矢量，要注意它的正负，以确定它的方向.
课堂练习1、两个磁性很强的磁铁，分别固定在甲、乙两辆小车上，甲车的总质量为4kg，乙车的总质量为2kg。甲、乙两辆小车放在光滑的水平面上，它们相向运动，甲车的速度是5m/s，方向水平向右；乙车的速度是3m/s,方向水平向左。由于两车上同性磁极的相互排斥，某时刻乙车向右以8m/s的水平速度运动，求此时甲车的速度？
以水平向右方向为正方向v1=5m/s,
v2=-3m/s,
v2?=8m/s根据动量守恒定律：m1v1+m2v2=
m1v1?
+m2v2?解得：v1
?
=-0.5m/s负号表示甲车的速度方向水平向左课堂练习
2、一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端，如下图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将(
)A、左右来回运动B、向左运动C、向右运动D、静止不动解析：对人、铁锤和平板车组成的系统，系统外力之和为0，系统总动量守恒。当锤头打下去时，锤头向右运动，车就向左运动；举起锤头，锤头向左运动，车就向右运动；连续敲击时，车就左右运动；
一旦锤头不动，车就会停下。答案：A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。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。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。思考讨论：如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°,速度仍为2m/s。请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向。p'=mv‘=0.2×2=0.4kg·m/s
p=mv=0.2×2=0.4kg·m/s
通过明确碰碰撞情景，明确系统、内力、外力的概念。思考讨论碰撞过程中的受力情况。分别用动量定理和牛顿第二定律总结推导。简述动量守恒定律的内容。利用动量守恒定律思考问题。学习掌握动量守恒的特点。完成课本例题。通过例题，总结利用动量守恒定律解决实际问题的方法和步骤。完成课堂练习。进一步思考讨论问题。
引出系统、内力和外力的概念，为下一步学习动量守恒定律的推导做铺垫。通过提出问题，引导学生思考讨论，进而推导出动量守恒定律的表达式。学生总结出动量守恒定律的内容，明确动量守恒定律的适用条件。提出思考题，让学生学以致用，利用新知识解决实际问题。通过课本例题，总结动量守恒定律的应用方法。通过课堂练习，巩固基础知识。通过思考与讨论，明确动量守恒定律的矢量性。
拓展提高
1、车厢长度为l，质量为m1，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0向右运动，与车厢来回碰撞n次后静止于车厢内，这时车厢的速度为（
）A.v0，水平向右B.0C.m2v0/(m1+m2)D.m2v0/
(m1-m2)答案：C2、把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹和小车的下列说法中正确的是（
）A.枪和子弹组成的系统动量守恒B.枪和小车组成的系统动量守恒C.若忽略不计子弹和枪筒间的摩擦，枪、小车和子弹组成的系统动量才近似守恒D.枪、子弹和小车组成的系统动量守恒答案：D3、一辆装有沙子总质量为M的车厢，正以速度v在光滑的水平轨道上前进，车厢底部中间不断地由沙子漏出，问在漏沙子过程中，车厢的速度任何变化？解析：以漏出的沙子与车厢为相互作用的系统，设漏出的沙子质量为m，在水平方向上不受外力，漏出的沙子与车厢原来具有相同的水平速度v。由动量守恒定律：Mv=mv+(M-m)
v′.
所以：v′=v，即车厢的速度不变。
完成拓展提高练习题。
通过完成练习，巩固基础知识。
课堂小结
动量守恒定律的推导动量守恒定律表达式动量守恒定律的应用
总结本节课所学知识。
帮助学生梳理基础知识，构建知识框架。
板书
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精品试卷·第
2
页
（共
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动量守恒定律
新知导入
第一节中我们通过分析一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，得出碰撞前后两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的吗?怎样证明这一结论呢?这是一个普遍的规律吗?
新知讲解
A
B
m2
m1
m2
m1
一、系统 内力和外力
1.系统：有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统
2.内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力
3.外力：外部其他物体对系统的作用力
N1
G1
N2
G2
F1
F2
系统
内力
外力
新知讲解
m2
m1
思考
N1
G1
N2
G2
F2
系统
内力
外力
(1)
碰撞过程中两个小球受力情况如何？
(2)写出两小球速度的变化量，动量的变化量及各自的冲量；
(3)结合牛顿运动定律和动量定理，请你推导出一个最终的表达式。
F1
新知讲解
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
二、动量守恒定律——理论推导1：牛顿运动定律
光滑
F1
F2
新知讲解
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
二、动量守恒定律——理论推导2：动量定理
光滑
F1
F2
新知讲解
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。这就是动量守恒定律。
三、动量守恒定律
1、内容
2、表达式
①
②
③
新知讲解
3、适用条件
(1)系统不受外力；(理想条件)
(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)
(3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件）
(4)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.(单向条件)
新知讲解
注意
1.确定研究对象
(系统),区分内力和外力.从而判断所选择的系统动量是否守恒。
2.在系统总动量一定(守恒)的情况下,系统中每个物体的动量可以发生很大的变化。
A、B
两辆小车之间连接一根被压缩了的弹簧后用细线栓住，现烧断细线。
若地面光滑，则烧断细线后，系统动量是否守恒？
守
恒
思考
新知讲解
(1)系统性：动量守恒定律是对一个系统而言的，具有系统的整体性，而对物体系统的一部分，动量守恒定律不一定适用。
应用动量守恒定律的注意点
(2)矢量性：选取正方向，与正方向同向的为正，与正方向反向的为负，方向未知的，设与正方向同向，结果为正时，方向即于正方向相同，否则，与正方向相反。
(3)瞬(同)时性:
动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意时刻动量守恒。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和，方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。
(4)相对性：由于动量的大小与参照系的选择有关，因此在应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参照物的。
(5)普适性：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。
新知讲解
例题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。
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？
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？
m1
m2
系统
N1
N2
F2
内力
外力
F1
G1
G2
新知讲解
m1
m2
x
0
沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有v1
=
2
m/s，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
代入数值，得
v=
0.9
m/s
新知讲解
例题2：一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，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
。
m1
m2
x
0
火箭炸裂前的总动量为
炸裂后的总动量为
根据动量守恒定律可得：
解出
若m=10kg,m1=4kg;v的大小为900m/s,v1的大小为300m/s，则v2的大小为多少？
1700m/s
新知讲解
⑴分析题意，确定研究对象；
⑵分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况，分清内力与外力,确定系统动量是否守恒；
⑶在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相互作用过程的始末状态，规定正方向，确定始、末状态的动量值的表达式；
⑷列动量守恒方程；
⑸求解，如果求得的是矢量，要注意它的正负，以确定它的方向.
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
课堂练习
1、两个磁性很强的磁铁，分别固定在甲、乙两辆小车上，甲车的总质量为4kg，乙车的总质量为2kg。甲、乙两辆小车放在光滑的水平面上，它们相向运动，甲车的速度是5m/s，方向水平向右；乙车的速度是3m/s,方向水平向左。由于两车上同性磁极的相互排斥，某时刻乙车向右以8m/s的水平速度运动，求此时甲车的速度？
负号表示甲车的速度方向水平向左
m2
m1
以水平向右方向为正方向
v1=5m/s,
v2=-3m/s,
v2?=8m/s
根据动量守恒定律：
m1v1+m2v2=
m1v1?
+m2v2?
解得：v1
?
=-0.5m/s
2、一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端，如下图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将(
)
A、左右来回运动
B、向左运动
C、向右运动
D、静止不动
课堂练习
A
解析：对人、铁锤和平板车组成的系统，系统外力之和为0，系统总动量守恒。
当锤头打下去时，锤头向右运动，车就向左运动；
举起锤头，锤头向左运动，车就向右运动；
连续敲击时，车就左右运动；
一旦锤头不动，车就会停下。
新知讲解
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。
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。
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。
动量守恒定律的普适性
新知讲解
v
v?
p=mv=0.2×2=0.4kg·m/s
p'=mv‘=0.2×2=0.4kg·m/s
Δp
思考讨论：如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°,速度仍为2m/s。请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向。
1、车厢长度为l，质量为m1，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0向右运动，与车厢来回碰撞n次后静止于车厢内，这时车厢的速度为（
）
A.v0，水平向右
B.0
C.m2v0/(m1+m2)
D.m2v0/
(m1-m2)
拓展提高
v0
C
拓展提高
2、把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹和小车的下列说法中正确的是（
）
A.枪和子弹组成的系统动量守恒
B.枪和小车组成的系统动量守恒
C.若忽略不计子弹和枪筒间的摩擦，枪、小车和子弹组成的系统动量才近似守恒
D.枪、子弹和小车组成的系统动量守恒
D
拓展提高
解析：以漏出的沙子与车厢为相互作用的系统，
设漏出的沙子质量为m，在水平方向上不受外力，
漏出的沙子与车厢原来具有相同的水平速度v。
由动量守恒定律：Mv=mv+(M-m)
v′.
所以：v′=v，即车厢的速度不变。
3、一辆装有沙子总质量为M的车厢，正以速度v在光滑的水平轨道上前进，车厢底部中间不断地由沙子漏出，问在漏沙子过程中，车厢的速度任何变化？
课堂总结
动量守恒定律
动量守恒定律的推导
动量守恒定律表达式
动量守恒定律的应用
板书设计
动量守恒定律
动量守恒定律的推导
动量守恒定律表达式
动量守恒定律的应用
作业布置
课后练习和同步练习
谢谢
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