2022年高一物理《動量守恒》教案

2022年高一物理《動量守恒》教案 通過演示實驗及推導(dǎo)，使學(xué)生掌握動量守恒的條件及適用范圍． 課時安排：1課時 教學(xué)用具：演示動量守恒的小車、彈簧和長玻璃板、砝碼等（或驗證動量守恒定律的氣墊導(dǎo)軌和滑塊、充氣機等）． 師生互動活動設(shè)計： 1、教師做好演示實驗，從理論上推導(dǎo)動量守恒定律． 2、學(xué)生觀察、分析演示實驗． 教學(xué)過程： 一、引入新課 問題提出：兩個相互作用的物體，在沒有外力作用下，它們的動量變化服從什么規(guī)律？ 演示實驗：如圖所示，在光滑水平面MN上放兩等質(zhì)量的小車A、B，小車間夾一個彈簧，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，并用線拴住小車．用火柴燒斷線，由于彈簧的彈力，兩車分離，并沿著相反方向運動，同時撞到等距離的擋板C、D上，這說明它們碰撞后總動量即動量的矢量和為零，也就是說，它們碰撞前后動量守恒． 二、理論推導(dǎo) 如果使兩小車的質(zhì)量之比，重復(fù)上面的實驗，可以近似地得到關(guān)系，這說明它們碰撞前后動量守恒． 理論推導(dǎo)： 設(shè)在光滑水平面上做勻速運動的兩個小球，質(zhì)量分別是和，沿著同一直線向相同的方向運動，速度分別是和，且兩個小球的總動量為： 經(jīng)過一段時間后，兩個發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是和，碰撞后的總動量為： 設(shè)碰撞過程中第一個球和第二個球所受的平均作用力分別是和，力的作用時間是t．根據(jù)動量定理，第一個球受到的沖量是： ， 第二個球受到的沖量是： ． 根據(jù)牛頓第三定律，和大小相等，方向相反．所以： 由此得 或者 上式表明碰撞前后的總動量相等． 教師提出問題讓學(xué)生們思考：動量守恒的條件是什么呢？ 介紹基本概念：系統(tǒng)、內(nèi)力、外力后得出動量守恒的條件． 一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變． （一）寫出動量守恒定律數(shù)學(xué)表達式的幾種形式： 1、 2、 強調(diào)動量守恒定律的表達式是矢量式，速度v必須對同一參考系，通常取地面為參考系． 舉例說明動量守恒定律的適用條件，即“一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變．”這是所說的“外力之和”與“合外力”不是一個概念．“合外力”是指作用在某個物體（質(zhì)點）上的外力的矢量和，而“外力之和”是指把作用在系統(tǒng)上的所有外力平移到某點后算出矢量和． （二）推廣動量守恒的適用條件： 1、系統(tǒng)外力之和不為零，但系統(tǒng)相互作用力遠大于外力，但相互作用時間極短，也 可認為動量守恒，如碰撞、爆炸等． 2、系統(tǒng)外力之和不為零，但某一方向外力之和為零，系統(tǒng)在該方向動量守恒． （三）說明動量守恒定律的適用范圍 3、既適用正碰，也適用于斜碰，不僅適用于碰撞，也適用于各種相互作用． 4、不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)． 5、不僅適用于低速宏觀物體，也適用于高速微觀系統(tǒng)． 三、思考與討論： 在圖中所示的裝置中，木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后，留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短．現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧（質(zhì)量不可以忽略）合在一起作為研究對象（系統(tǒng)），此系統(tǒng)從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中，動量是否守恒？說明理由． 分兩個過程討論：將子彈、木塊和彈簧（質(zhì)量不可忽略）合在一起作為一個研究對象（系統(tǒng)），子彈射入木塊時間極短，彈簧未壓縮，系統(tǒng)動量守恒，設(shè)子彈質(zhì)量為m，初速為，木塊質(zhì)量為M，射入后子彈和木塊立刻有相同的末速度v．對系統(tǒng)進行受力分析，得出系統(tǒng)在這一極短時間在水平方向不受外力，豎直方向外力之和為零，系統(tǒng)動量守恒． 有 子彈和木塊以共同速度v推動彈簧向左運動，彈簧發(fā)生形變，此過程系統(tǒng)水平方向受到墻壁向右的作用力，系統(tǒng)動量不守恒． 五、例題講解 【例】平板小車C放在光滑的水平地面上，車上表面粗糙，車上有A、B兩個木塊， 中間有一輕細彈簧，彈簧壓縮，，突然釋放彈簧，則（CD） A．若A、B與平板車上表面的動摩擦因數(shù)相同，A、B、C系統(tǒng)動量守恒． B．若A、B與平板車上表面的動摩擦因數(shù)不相同，A、B、C組成的系統(tǒng)動量不守恒． C．若A、B所受摩擦力大小相等，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒． D．若A、B所受摩擦力大小不相等，A、B、C組成的系統(tǒng)動量仍守恒．引導(dǎo)學(xué)生分析系統(tǒng)的受力情況，區(qū)別內(nèi)力與外力，從而選擇正確答案． 六、總結(jié)、擴展 1、動量定理適用于單個物體，動量守恒定律適用于系統(tǒng)． 2、動量守恒定律的同一性和瞬時性． 同一性：速度v必須對同一參考系，通常取地面為參考系． 瞬時性：是系統(tǒng)相互作用初始時刻的總動量． 是系統(tǒng)相互作用末了時刻的總動量． 3、判斷動量守恒，必須明確研究對象—系統(tǒng)，從而確定哪些力是內(nèi)力，哪些力是外力． 七、板書設(shè)計 動量守恒定律 一、基本概念 l、系統(tǒng)： 2、內(nèi)力： 3、外力： 二、動量守恒定律 1、內(nèi)容 2、表達式 3、適用條件 4、適用范圍