《動量守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、《動量守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì) 一、教材分析 地位與作用 本節(jié)講述動量守恒定律，它既是本章的核心內(nèi)容，也是整個(gè)高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容。它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了動量、沖量和動量定理之后，以動量定理為基礎(chǔ)，研究有相互作用的系統(tǒng)在不受外力或所受合外力等于零時(shí)所遵循的規(guī)律。它是動量定理的深化和延伸，且它的適用范圍十分廣泛。 動量守恒定律是高中物理階段繼牛頓運(yùn)動定律、動能定理以及機(jī)械能守恒定律之后的又一重要的解決問題的基本工具。動量守恒定律對于宏觀物體低速運(yùn)動適用，對于微觀物體高速運(yùn)動同樣適用；不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。因此，動量守恒定律不僅在動力學(xué)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用，在日后的

2、物理學(xué)領(lǐng)域如原子物理等方面都有著廣泛的應(yīng)用，為解決物理問題的幾大主要方法之一。因此，動量守恒定律在教學(xué)當(dāng)中有著非常重要的地位。 二、學(xué)情分析 學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)當(dāng)中已經(jīng)掌握了動量、沖量的相關(guān)知識，在學(xué)習(xí)了動量定理之后，對于研究對象為一個(gè)物體的相關(guān)現(xiàn)象已經(jīng)能夠做出比較準(zhǔn)確的解釋，并且學(xué)生已經(jīng)初步具備了動量的觀念，為以相對較為復(fù)雜的由多個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對象的一類問題做好了知識上的準(zhǔn)備。 碰撞、爆炸等問題是生活中比較常見的一類問題，學(xué)生對于這部分現(xiàn)象比較感興趣，理論和實(shí)際問題在這部分能夠很好地結(jié)合在一起。 三、教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵 （一）教學(xué)目標(biāo) 1.知識與技能： （1）理解

3、動量守恒定律的確切含義。 （2）知道動量守恒定律的適用條件和適用范圍。 （3）會應(yīng)用動量定恒定律分析、解決碰撞、反沖等物體相互作用的問題。 2.過程與方法： （1）通過討論、交流、評價(jià)、歸納，總結(jié)應(yīng)用動量守恒定律的基本解題思路和原則。 （2）通過變式練習(xí)，體會在不同情景下應(yīng)用動量守恒定律，提高學(xué)生思維能力和遷移能力。 3.情感態(tài)度與價(jià)值觀： （1）通過對問題的分析解決比較和總結(jié)建立物理模型，并能學(xué)會利用模型解決實(shí)際問題。 　 （2）通過自主參與，體會相互討論、交流的重要性，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的能力。 （二）重點(diǎn)難點(diǎn) 2.教學(xué)重點(diǎn)：動量守恒定律、物理情景分析和物理模型的建立 2

4、.教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用動量守恒動量分析物理過程、靈活應(yīng)用動量守恒定律 四、設(shè)計(jì)理念 在教學(xué)活動中，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中體會成功的快樂，滲透嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)思想；同時(shí)，教師發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)探究活動當(dāng)中找到正確的分析方向， 五、教學(xué)流程設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 分析歸納法、質(zhì)疑討論法、多媒體展示 教學(xué)流程 （一）復(fù)習(xí)引入 引入課題：高考考試大綱將該內(nèi)容列為必考內(nèi)容，意味著動量這一章節(jié)將成為今后高考必考考點(diǎn)，而動量守恒定律及其應(yīng)用是動量這一章節(jié)的核心內(nèi)容。今天，我們就對動量守恒定律及其應(yīng)用進(jìn)行復(fù)習(xí)。 動量守恒定律 1. 內(nèi)容：如果

5、一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變，這就是動量守恒定律。 2．幾種常見表述及表達(dá)式 (1) p＝p′，系統(tǒng)相互作用前總動量p等于相互作用后的總動量p′。 這種形式最常用，具體到實(shí)際應(yīng)用時(shí)又有以下三種常見形式： a. m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(適用于作用前后都運(yùn)動的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)) b. 0＝m1v1＋m2v2(適用于原來靜止的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，比如爆炸、反沖、人船模型等，兩者速率與各自質(zhì)量成反比) c.m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v(適用于兩物體作用后結(jié)合為一體或具有相同速度的情況，如完全非彈性碰撞) (2)

6、Δp1＝－Δp2，相互作用的兩個(gè)物體動量的變化量等大反向。 (3)Δp＝0，系統(tǒng)總動量的增量為零。 3．適用條件 (1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，則系統(tǒng)動量守恒。 (2)近似守恒：系統(tǒng)受到的合力不為零，但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。 (3)分方向守恒：系統(tǒng)在某個(gè)方向上所受合力為零時(shí)，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。 4.動量守恒定律的“五性” 條件性 首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件 相對性 公式中v1、v2、v1'、v2'必須相對于同一個(gè)慣性系 同時(shí)性 公式中v1、v2是在相互作用前同一時(shí)刻的速度,v1'、v2'是相互作用后同 一時(shí)刻的速度

7、 矢量性 應(yīng)先選取正方向,凡是與選取的正方向一致的動量為正值,相反為負(fù)值 普適性 不僅適用于低速宏觀系統(tǒng),也適用于高速微觀系統(tǒng) （二）課堂教學(xué) 1.彈簧模型 （1）彈簧連接兩種形式 連緊：可伸可縮，表現(xiàn)為拉力和壓力 不連：可縮不可伸，只表現(xiàn)為壓力 （2）注意彈簧彈力特點(diǎn)及運(yùn)動過程 彈力隨形變量變化，加速度變化的復(fù)雜運(yùn)動 （3）特殊狀態(tài) 兩物體速度相等時(shí)彈簧最短（長），彈性勢能最大 （4）解答方法：動量守恒定律、能量守恒定律 例題1： 如圖所示，甲木塊的質(zhì)量為m1，以v的速度沿光滑水平地面向前運(yùn)動，正前方有一靜止的、質(zhì)量為m2的乙木塊

8、，乙上連有一輕質(zhì)彈簧．甲木塊與彈簧接觸后 (　　) A．甲木塊的動量守恒 B．乙木塊的動量守恒 C．甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動量守恒 D．甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動能守恒 例題2： 如圖甲所示，一輕彈簧的兩端與質(zhì)量分別為m1、m2的兩物塊A、B相連接，并靜止在光滑水平面上．現(xiàn)使B獲得水平向右、大小為3m/s的瞬時(shí)速度，從此刻開始計(jì)時(shí)，兩物塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，從圖象提供的信息可得（　?。? A．在t1、t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，且彈簧都處于伸長狀態(tài) B．從t3到t4時(shí)間彈簧由壓縮狀態(tài)逐漸向原長恢復(fù)，t4時(shí)刻恢復(fù)到原長 C．兩物體的質(zhì)量之比為m1：m

9、2=1：2 D．在t2時(shí)刻A、B兩物塊的動能之比為Ek1：Ek2=8：1 2.人船模型 若人船系統(tǒng)在全過程中動量守恒,則這一系統(tǒng)在全過程中的平均動量也守恒。如果系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成,且相互作用前均靜止,相互作用后均發(fā)生運(yùn)動,則由m1? = - m2? 得m1x1=-m2x2,該式的適用條件是: (1)系統(tǒng)的總動量守恒或某一方向上的動量守恒。 (2)構(gòu)成系統(tǒng)的兩物體原來靜止,因相互作用而反向運(yùn)動。 (3)x1、x2均為沿動量方向相對于同一參考系的位移。 例題1： 如圖6210所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，質(zhì)量為m的光滑弧形槽靜止在光滑水平面上，底部與水平面

10、平滑連接，一個(gè)質(zhì)量也為m的小球從槽高h(yuǎn)處由靜止開始自由下滑 (　　) A．下滑過程中，小球和槽之間的相互作用力對槽不做功 B．下滑過程中，小球和槽組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒 C．被彈簧反彈后，小球和槽都做速率不變的直線運(yùn)動 D．被彈簧反彈后，小球能回到槽高h(yuǎn)處 例題2： 如圖所示，內(nèi)壁粗糙、半徑R＝0.4 m的四分之一圓弧軌道AB在最低點(diǎn)B與光滑水平軌道BC相切．質(zhì)量m2＝0.2 kg的小球b左端連接一輕質(zhì)彈簧，靜止在光滑水平軌道上，另一質(zhì)量m1＝0.2 kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放，運(yùn)動到圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對軌道的壓力為小球a重力的2倍．忽略空氣阻力，重力加速度g取1

11、0 m/s2.求： (1)小球a由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)過程中，摩擦力做功Wf (2)小球a通過彈簧與小球b相互作用的過程中，彈簧的最大彈性勢能Ep； (3)小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個(gè)過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小. （三）課堂總結(jié) 應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟： （1）明確研究對象，確定系統(tǒng)的組成（系統(tǒng)包括哪幾個(gè)物體及研究的過程）； （2）進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒（或某一方向上動量是否守恒）； （3）規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動量； （4）由動量守恒定律列出方程； （5）代入數(shù)據(jù)，求出結(jié)果，必要時(shí)討論說明。 （四）作業(yè)布置 課后思考題及課后作業(yè) （五）板書設(shè)計(jì) 動量守恒定律 1、內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變 (1)系統(tǒng)：有相互作用的物體通常稱為系統(tǒng) (2)系統(tǒng)中各物體之間的相互作用力叫做內(nèi)力 (3)外部其他物體對系統(tǒng)的作用力叫做外力 2、表達(dá)式：或 3、條件：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或外力之和為零，系統(tǒng)的總動量保持不變 4、適用范圍：(1)小到微觀粒子，大到天體 (2)不僅適用于低速運(yùn)動，也適用于高速運(yùn)動