金塔縣中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)課題16-3動(dòng)量守恒定律備課人李強(qiáng)勝本節(jié)課共1課時(shí)，本節(jié)為第1課時(shí)課的類型新授課教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能（1）能運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律分析碰撞現(xiàn)象，導(dǎo)出動(dòng)量守恒的表達(dá)式。（2）理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律的適用條件和適用范圍；練習(xí)用動(dòng)量守恒定律解決碰撞、爆炸等問題。（3）掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的一般步驟。（二）過程與方法理解動(dòng)量守恒定律確切含義的基礎(chǔ)上能區(qū)分內(nèi)力外力和系統(tǒng)；靈活用動(dòng)量守恒定律的不同表達(dá)式；（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)邏輯思維能力，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析計(jì)算有關(guān)問題；教學(xué)重點(diǎn)理解動(dòng)量守恒成立的條件及定律的表達(dá)式的推導(dǎo)及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)正確應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題教學(xué)方法引導(dǎo)探究法討論法、歸納法、問題教學(xué)法教具多媒體課件教材分析動(dòng)量守恒定律是高中物理階段繼牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)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。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(dòng)量、沖量和動(dòng)量定理之后，以動(dòng)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(dòng)量定理的深化和延伸，且它的適用范圍十分廣泛。本節(jié)在了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的基礎(chǔ)上，以一維情況下兩個(gè)相互作用的小球?yàn)槔鶕?jù)牛頓第二定律和第三定律，導(dǎo)出具體的動(dòng)量守恒定律表達(dá)式。這樣的處理，使學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解更深刻。運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題，只考慮物體相互作用前后的動(dòng)量，不考慮相互作用過程中各個(gè)瞬間細(xì)節(jié)，即使在牛頓定律適用范圍內(nèi)不能直接解決的問題。這正是動(dòng)量守恒定律的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又為解決力學(xué)問題提供了一種新的方法和思路。教學(xué)過程【新課導(dǎo)入】通過前面的學(xué)習(xí)我們知道，力對(duì)時(shí)間的積累叫沖量，那么系統(tǒng)在不受外力或所受合外力為零的條件下，內(nèi)力的沖量會(huì)改變個(gè)體的動(dòng)量，個(gè)體的動(dòng)量的改變對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)量會(huì)有一個(gè)什么樣的影響呢？系統(tǒng)的總動(dòng)量有一個(gè)什么樣的變化規(guī)律呢？今天我們來揭示這一重要的規(guī)律?！菊J(rèn)定目標(biāo)】【新課探究】一、內(nèi)力、外力和系統(tǒng)問題1：如何理解系統(tǒng)內(nèi)力和外力，舉例說明？創(chuàng)設(shè)物理情境現(xiàn)實(shí)生活中，這種守恒隨處可見。為此我們創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境：如圖，在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v2＞v1，經(jīng)過一段時(shí)間后，m2追上了m1，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是v1′和v2′．試分析碰撞中兩球動(dòng)量的變化量有何關(guān)系。1．系統(tǒng)：有相互作用的物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)．例如實(shí)驗(yàn)中的兩輛小車或推導(dǎo)實(shí)例中碰撞的兩個(gè)小球；2．內(nèi)力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力叫做內(nèi)力．例如：兩小球在碰撞中施加給對(duì)方的平均作用力．3．外力：外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力叫做外力．如重力和支持力。我們把兩個(gè)物體看作一個(gè)系統(tǒng)，那么兩個(gè)物體間的相互作用就屬于系統(tǒng)的內(nèi)力，外界其它物體對(duì)系統(tǒng)中任何一物體的作用就是系統(tǒng)所受的外力。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知：不論外力還是內(nèi)力都會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而內(nèi)力起的作用就像人民內(nèi)部矛盾，外力起的作用則為外在矛盾。前者可以相互抵消達(dá)到和諧，但是后者必然破壞這種和諧關(guān)系。明確：內(nèi)力和外力是相對(duì)的，兩個(gè)物體相互作用，如果選擇每個(gè)物體為研究對(duì)象，則相互作用力對(duì)每個(gè)物體來說都是外力，它參與每個(gè)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化。若選擇兩個(gè)物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，則此相互作用力為內(nèi)力。二、動(dòng)量守恒定律問題2：推導(dǎo)1：試用動(dòng)量定理推導(dǎo)兩物體碰撞前后的總動(dòng)量的關(guān)系？物理建模： 對(duì)于兩個(gè)物體相碰組成的典型系統(tǒng)，我們可以將其抽象成處于光滑水平面上的兩滑塊相碰（ppt展示模型）。此模型中系統(tǒng)的總動(dòng)量P總等于兩滑塊的動(dòng)量的矢量和。P總=PA+PB推導(dǎo)1：用動(dòng)量定理推導(dǎo)用F1表示B對(duì)A的作用力，用F2表示A對(duì)B的作用力，設(shè)他們相互作用時(shí)間為Δt，A和B受到的重力和支持力相互平衡，在水平方向上，我們分別對(duì)A、B運(yùn)用動(dòng)量定理得：F1Δt=m1v1'-m1v1F2Δt=m2v2'-m2v2由牛頓第三定律得：F2Δt=-F1Δt所以：m2v2'-m2v2=-(m1v1'-m1v1)整理后得：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'（1）推導(dǎo)2：根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過程中兩球的加速度分別為：，根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1與F2的大小相等方向相反，即所以：碰撞時(shí)兩小球之間的作用時(shí)間很-短，用表示。這樣加速度與速度前后的關(guān)系就是，把加速度的表達(dá)式帶入，移項(xiàng)后得到（1）我們通過不同的策略，得出相同的結(jié)論（1）。而且的實(shí)驗(yàn)探究中我們也得到了一樣的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)。可見，物體相互碰撞過程中確實(shí)存在著這種守恒關(guān)系。（1）式的物理意義是：兩球碰撞前的動(dòng)量之和等于碰撞后的動(dòng)量之和。因?yàn)榕鲎策^程中的任意時(shí)刻牛頓第三定律、動(dòng)量定理的結(jié)論都是成立的，因此（1）式對(duì)過程中的任意兩時(shí)刻的狀態(tài)都是適用的，也就是說系統(tǒng)在整個(gè)過程中一直保持不變。因此我們可以說這個(gè)過程中動(dòng)量是守恒的。歷史上通過幾代物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)上和理論上的分析、探索與斗爭(zhēng)，人們?cè)?8世紀(jì)形成這樣的共識(shí)：1.內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律。問題3：觀看視頻，你有何感想？問題4：對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解？2.表達(dá)式（1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(系統(tǒng)作用前的總動(dòng)量等于作用后的總動(dòng)量)．（2）Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2(系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)物體的動(dòng)量變化與另一物體的動(dòng)量變化等大反向)．（3）Δp＝0(系統(tǒng)總動(dòng)量的變化量為零)．（4）p′—p＝03.適用條件(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件)如太空中兩個(gè)星球的碰撞，微觀粒子間的碰撞都可視為這種情況。(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實(shí)際條件)如光滑水平面上的兩物體的碰撞。(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力相對(duì)來說可以忽略不計(jì)，因而系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒；(近似條件）如手榴彈在空中爆炸的的瞬間，內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其重力，重力可以完全忽略不計(jì)，動(dòng)量近似守恒。兩節(jié)火車車廂在鐵軌上相撞的瞬間，車廂間的作用力遠(yuǎn)大于鐵軌給車廂的摩擦力。(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動(dòng)量守恒.(單向條件)則該方向有m1v1x＋m2v2x＝m1v1x′＋m2v2x′或m1v1y＋m2v2y＝m1v1y′＋m2v2y′實(shí)例1B兩輛小車之間連接一根被壓縮了的彈簧后用細(xì)線栓住，現(xiàn)燒斷細(xì)線。若地面光滑，則燒斷細(xì)線后，系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？實(shí)例2BABA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)，然后將彈簧壓縮到最短。（1）子彈、木塊和彈簧（質(zhì)量不可忽略）組成的系統(tǒng)從子彈開始射入到彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中動(dòng)量是否守恒？（2）假如將墻和彈簧去掉，木塊和子彈組成的系統(tǒng)在子彈射入過程中動(dòng)量守恒嗎？（3）假如將墻去掉，而換作另一塊木塊，問兩木塊、子彈和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？4.動(dòng)量守恒定律的適用范圍：動(dòng)量守恒定律不但能解決低速運(yùn)動(dòng)問題，而且能解決高速運(yùn)動(dòng)問題，不但適用于宏觀物體，而且適用于電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子．問題5：處理課本例題，歸納如何動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題？【例題1】在列車編組站里，一輛m1=1.8×104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，求貨車碰撞后的運(yùn)動(dòng)速度。解析：沿碰撞前貨車運(yùn)動(dòng)的方向建立坐標(biāo)軸，有v1=2m/s，設(shè)兩車結(jié)合后的速度為v，兩車碰撞前的總動(dòng)量為p=m1v1兩車碰撞后的總動(dòng)量為p′=(m1+m2)v由動(dòng)量守恒定律可得：m1v1=(m1+m2)v所以代入數(shù)據(jù)解得：v=0.9m/s.練習(xí)1：一輛平板車停止在光滑水平面上，車上一人用大錘敲打車的左端，如下圖所示，在錘的連續(xù)敲打下，這輛平板車將()A、左右來回運(yùn)動(dòng)B、向左運(yùn)動(dòng)C、向右運(yùn)動(dòng)D、靜止不動(dòng)【例題2】一枚在空中飛行的火箭，質(zhì)量為m，在某點(diǎn)的速度為v，方向水平，燃料即將耗盡?；鸺谠擖c(diǎn)突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2。解析：火箭炸裂前的總動(dòng)量為p=mv炸裂后的總動(dòng)量為p′=m1v1+(m-m1)v根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mv=m1v1+(m-m1)v解出應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟和方法⑴找：找研究對(duì)象(系統(tǒng)包括那幾個(gè)物體)和研究過程；⑵析：進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；⑶定：規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動(dòng)量正負(fù)號(hào)，畫好分析圖；⑷列：由動(dòng)量守恒定律列方程；⑸算：合理進(jìn)行運(yùn)算，得出最后結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。四、動(dòng)量守恒定律的普適性問題6：用動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律兩種方法解題并進(jìn)行比較？1、動(dòng)量守恒定律只涉及過程始末兩個(gè)狀態(tài),與過程中力的細(xì)節(jié)無關(guān)。2、動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問題，而且適用于高速、微觀的問題。3、動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。問題7：思考：如果初、末動(dòng)量不在一條直線上如何求動(dòng)量的變化？如圖所示，一個(gè)質(zhì)量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度斜射到堅(jiān)硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45°,速度仍為2m/s。請(qǐng)你用作圖的方法求出鋼球動(dòng)量變化的大小和方向。【課堂小結(jié)】教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，點(diǎn)評(píng)：本節(jié)課通過理論推導(dǎo)得出了和實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)論。推導(dǎo)過程中我們體會(huì)到了科學(xué)的嚴(yán)密性，體會(huì)到物理來源于生活，是解決生活中實(shí)際問題的科學(xué)。通過對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解歸納總結(jié)出動(dòng)量守恒定律不同的表達(dá)式，進(jìn)一步理解了這一普遍真確的守恒定律。師生活動(dòng)學(xué)生齊讀學(xué)習(xí)目標(biāo)多媒體展示教師總結(jié)教師引導(dǎo)，學(xué)生自主推導(dǎo)學(xué)生自學(xué)課本，自己推導(dǎo)教師總結(jié)學(xué)生觀看視頻，并討論視頻內(nèi)容老師引導(dǎo)學(xué)生歸納學(xué)生小組討論，選派代表回答問題學(xué)生觀看動(dòng)畫，并討論老師引導(dǎo)分析，學(xué)生做學(xué)生練習(xí)學(xué)生自學(xué)，老師點(diǎn)撥師生共同總結(jié)老師點(diǎn)撥師生共同總結(jié)板書設(shè)計(jì)§16--3動(dòng)量守恒定律系統(tǒng)、內(nèi)力、外力動(dòng)量守恒定律1.推導(dǎo)：（1）動(dòng)量定理推導(dǎo)（2）牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)2