课题研究教学目标

高中物理3-5 第十六章

动量守恒定律

§3 动量守恒定律

江苏省怀仁中学 张忠一

【教学目标】

1、理解系统、内力、外力的概念。

2、知道动量守恒定律的内容及表达式，理解其守恒的条件。

3、了解动量守恒定律的普遍意义。

【“三动”课堂】

“三动”课堂教学是指依据学生的特点，在课堂教学中围绕“问题驱动”、“主体活动”、“立体互动”三环节展开。问题驱动：把学生的学习任务设计为多层次的问题，让学生带着问题学习，同时产生新的问题。主体活动：学生在解决问题、发现问题的活动中学习。立体互动：指生与生、师与生、生与媒体的立体交流活动。“三动”课堂教学设计落实“以学生为主体”、“以问题为中心”、“让学生在活动中学习”的新课程理念。

【教学设计】

一、实验引入，提出问题

问题驱动

1、[演示实验] 两个小球对心碰撞，每一次碰撞前后不变的物理量是什么呢？

主体活动

立体互动

（1）两个质量相等的小球对心碰撞。

教师提问，（2）两个质量不等的小球对心碰撞。

学生回答。

（3）n个质量相等的小球对心碰撞。

猜想：碰撞前后，两个小球的总动量不变。

二、温故知新，实验探究 问题驱动

2、在一维碰撞的情况下，令两个物体的质量分别为m1、实验方案：

方案1：利用气垫导轨结合光电门

方案2：利用摆球结合机械能守恒定律

方案3：利用光滑水平面结合打点计时器

实验结论：碰撞前后的不变量

''（1）m1v1m2v2m1v1

√

m2v222'2'2（2）m1v1

m2v2m1v1m2v2'v1v2v1'v2（3）

m1m2m1m2主体活动

立体互动

1、学生回顾第一节的内容。

2、师生对话

m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，探究以下关系式是否成立？

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高中物理3-5 第十六章

动量守恒定律

三、设置情境，理论探究

问题驱动

3、[问题设计]如图所示，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个小球，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和v2，v2>v1.当第二个小球追上第一个小球时两球发生碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1′和v2′。试推导两球碰前总动量m1v1＋m2v2与碰后总动量m1v1′＋m2v2′的关系？

分析：

假设碰撞过程中m2对m1的作用力为F1，主体活动

立体互动

1、收获感悟的分享；

2、思考疑惑的印迹；

3、课外拓展的园地；

……

m1对m2的作用力为F2，作用时间为t。分别对两个小球进行受力分析。

方法一：牛顿第二定律

v1'v1研究m1：F1m1a1，a1，tv1'v1F1m1

t'v2v2研究m2：F2m2a2，a2，t'v2v2F2m2

t

拓展研究：

若将两个小球换成两个小滑块，在碰撞过程中受到的摩擦力的大小均为f，则''m1v1m2v2m1v1m2v2根据牛顿第三定律：F1F2

''

m1v1m2v2m1v1m2v2方法二：动量定理

'研究m1：Ft1m1v1m1v1，

'研究m2：F2tm2v2m2v2

根据牛顿第三定律：F1F2

''

m1v1m2v2m1v1m2v2仍然成立吗？

拓展研究：

'研究m1：Ft1ftm1v1m1v1，

研究m2：F2tftm2v2m2v2

''

(m1v1m2v2)2ftm1v1m2v2'

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高中物理3-5 第十六章

动量守恒定律

四、归纳总结，探索规律

问题驱动

4、我们来研究两小球的受力分析图，当两小球水平方向上分别受F1和F2作用时，两球碰撞前后总动量守恒，若同时受摩擦力f作用，两球碰撞前后总动量不守恒。

（1）你能看出F1、F2与f的区别吗？

（2）如果把m1、m2看作一个整体，你能看出F1、F2与主体活动

1、明晰几个概念

系统：相互作用的两个或多个物体组成一个力学系统。

内力：系统中，物体间的相互作用力。

外力：系统外部物体对系统内物体的作用力。

2、动量守恒条件

(1)系统不受外力作用，或所受合外力为零。

(2) 系统所受的外力远小于内力。

(3)系统某一方向上不受外力，该方向动量守恒。

3、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零，这个系统的总动量保持不变。

''表达式：m1v1m2v2m1v1

m2v2立体互动

1、收获感悟的分享；

2、思考疑惑的印迹；

3、课外拓展的园地；

……

f的区别吗？

（3）若把m1、m2作为一个系统，请分别指出内力和外力？

4、动量守恒定律的理解

(1)系统性：注意判断是哪几个物体构成的系统的动量守恒。

(2)矢量性：是矢量式，解题时要规定正方向。

(3)相对性：系统中各物体在相互作用前后的速度必须相对于同一惯性系，通常为相对于地面的速度。

(4)同时性：初动量必须是各物体在作用前同一时刻的动量；末动量必须是各物体在作用后同一时刻的动量。

(5)普适性：不仅适用两个物体或多个物体组成的系统，也适用于宏观低速物体以及微观高速粒子组成的系统。

五、典例赏析，拓展应用

问题驱动

例1、如图所示，甲木块质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后（）

主体活动

动量守恒条件的判断：

1、对甲或乙来说，由于弹簧弹力作用，动量均发生变化。

2、甲、乙组成系统，弹簧的弹力是内力，系统动量守恒。

3、根据能量转化和守恒可知，弹簧在压缩过程中，弹性势能增大，甲乙两木块组成的系统动能减少。

故选C。

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立体互动

1、收获感悟的分享；

2、思考疑惑的印迹；

3、课外拓展的园地；

……

高中物理3-5 第十六章

动量守恒定律

A．甲木块的动量守恒

B．乙木块的动量守恒

C．甲、乙两木块所组成系统的动量守恒

D．甲、乙两木块所组成系统的动能守恒

例2、在列车编组站里，一辆4

〖解析〗

研究对象：相互作用的两辆货车组成的系统。

受力分析：重力、支持力、地面摩擦力和空擦力和空气阻力远小于碰撞过程的内力，可以忽略。系统动量守恒。

方向规定：碰撞前货车的运动方向为正方向。

m1=1.810kg的货车在平气阻力等外力。重力与支持力之和为0，摩直轨道上以v12m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2104kg的静止的动量守恒定律：m1v1(m1m2)v

货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。求货车碰撞后运动的速度。

例3、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。求炸裂后另大小：v2一块的速度v2。

〖解析〗

研究对象：m1和(mm1)两部分组成的系统。

受力分析：重力远小于爆炸时的内力，可以忽略，系统动量守恒。

方向规定：火箭炸裂前的运动方向为正方向。

动量守恒定律：mvm1v1(mm1)v2

所以vm1v1，大小：v0.9m/s

m1m2方向：v是正值，与碰撞前货车的方向相同。

mvm1v1。

mm1方向：因为v10，mm10，所以v20

方向与爆炸前火箭方向相同。

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