2019-2020年高中物理 《動量守恒定律》教案 滬科版選修3-5.doc
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2019-2020年高中物理 《動量守恒定律》教案 滬科版選修3-5 一、教學目標: (一)知識與技能 1、理解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,并會用動量守恒定律解釋現象。 (二)過程與方法 1、通過實驗與探究,引導學生在研究過程中主動獲取知識,應用知識解決問題,同時在過程中培養(yǎng)學生協(xié)作學習的能力。 2、運用動量定理和牛頓第三定律推導出動量守恒定律,培養(yǎng)學生的邏輯推理能力。 3、會應用動量守恒定律分析、計算有關問題(只限于一維運動)。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 1、培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度和嚴謹的推理方法。 2、使學生知道自然科學規(guī)律發(fā)現的重大現實意義以及對社會發(fā)展的巨大推動作用。 二、教學重點、難點: 重點:理解和基本掌握動量守恒定律。 難點:對動量守恒定律條件的掌握。 三、教學過程: 【新課導言】 動量定理研究了一個物體受到力的沖量作用后,動量怎樣變化,那么兩個或兩個以上的物體相互作用時,會出現怎樣的總結果?例如,站在冰面上的兩個人,不論誰推一下誰,他們都會向相反的方向滑開,兩個同學的動量都發(fā)生了變化。又如,靜止在小船上的人,當人沿著船走動時,船也同時沿著與人運動的相反方向運動,而且當人靜止時,船也即時靜止。生活還有很多其它的例子,這些過程中相互作用的物體的動量都有變化,但它們遵循著什么樣的規(guī)律? (-)系統(tǒng) 內力和外力 【學生閱讀討論,什么是系統(tǒng)?什么是內力和外力?】 (1)系統(tǒng):相互作用的物體組成系統(tǒng)。系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活選取。 (2)內力:系統(tǒng)內物體相互間的作用力。 (3)外力:外物對系統(tǒng)內物體的作用力。 注意:內力和外力的區(qū)分依賴于系統(tǒng)的選取,只有在確定了系統(tǒng)后,才能確定內力和外力。 【教師對上述概念給予足夠的解釋,引發(fā)學生思考和討論,加強理解】 思考與討論1: 圖示,A、B兩物體的質量,中間用一段細繩相連并有一被壓縮的彈簧,放在平板車C上后,A、B、C均處于靜止狀態(tài),若地面光滑,則在細繩被剪斷后,在A、B未從C上滑離之前,A、B在C上向相反方向滑動過程中 ( ) A.若A、B與C之間的摩擦力大小相同,則A、B組成的系統(tǒng)合外力為零。 B.若A、B與C之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)合外力不為零。 A B C.若A、B與C之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系合外力不為零,但A、B、C組成的系統(tǒng)合外力為零。 D.以上說法均不對 答:A、C 下面通過實驗探究兩個物體構成的系統(tǒng)在相互作用的過程中,兩個物體間動量的變化規(guī)律。并設計一個物理情境讓學生自己推導出動量守恒定律的表達式。 【互動一】:實驗探究相互作用的兩個物體動量變化之間的關系。 用多媒體展示氣墊導軌實驗裝置。并附有真人演示實驗過程視頻。并完成如下思考: 【演示】如下圖所示,氣墊導軌上的A、B兩滑塊(已測得質量分別為、)在P、Q兩處。在A、B間壓緊一被壓縮的彈簧,中間用細線把A、B拴住。M和N為兩個光電門,使燒斷細線后A、B兩滑塊向相反方向運動并通過光電門,光電門同時記錄擋光片通過的時間,由可求得兩滑塊通過光電門的速度(即兩滑塊相互作用后的速度)。比較和。 1.實驗條件:以A、B為系統(tǒng),外力很小可忽略不計. 2.實驗結論:兩物體A、B在不受外力作用的條件下,相互作用過程中動量變化大小相等,方向相反,即。 3. 總結出動量守恒定律: 以上互動過程主要由學生跟實驗過程測得的數據,運用所學知識進求解和探討。 〖教師對上述裝置及實驗過程給予足夠的解釋,引發(fā)學生分析和求解〗 【互動二】:設計物理情境用牛頓運動定律推導動量守恒公式。 如下圖所示,在光滑的水平上做勻速直線運動的兩個小球,質量分別 和 。沿著同一個方向運動,速度分別為 和 (且),則它們的總動量(動量的矢量和)。當第二個球追上第一個球并發(fā)生碰撞,碰撞后的速度分別為和,此時它們的動量的矢量和,即總動量。下面從動量定理和牛頓第三定律出發(fā)討論p和p′有什么關系。 【推導過程】: 根據牛頓第二定律,碰撞過程中1、2兩球的加速度分別是:, 根據牛頓第三定律,F1、F2等大反響,即:F1= - F2 所以: 碰撞時兩球間的作用時間極短,用表示,則有:, 代入并整理得: 上述情境可以理解為:以兩小球為研究對象,系統(tǒng)的合外力為零,系統(tǒng)元素在相互作用過程中,總動量是守恒的——即動量守恒表達式。 由以上兩個互動環(huán)節(jié),可得出動量守恒的定義及表達式。 (二)動量守恒定律 (師生共同總結上述兩個互動環(huán)節(jié),并得出結論——動量守恒定律內容及表達式。) 1.內容表述:一個系統(tǒng)不受外力或受外力之和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變,這個結論叫做動量守恒定律。 2.數學表達式: (1) ,即p1+p2=p1/+p2/。 (相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),作用前系統(tǒng)的總動量等于作用后系統(tǒng)的總動量) (2)Δp1+Δp2=0,Δp1= -Δp2 (相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),兩物體動量增量大小相等、方向相反) (3)ΔP=0(系統(tǒng)總動量的增量為零) 【注意】:①同一性:上述式中的速度都應相對同一參考系,一般以地面為參考系。 ②矢量性:動量守恒定律的表達式是矢量式,解題時選取正方向后用正、負來表示方向,將矢量運算變?yōu)榇鷶颠\算。 ③同時性:表達式兩邊的各個速度必須是同一時刻的速度。 思考與討論2: 質量為m的小球A在光滑平面上以速度與質量為2m的靜止小球B發(fā)生正碰,碰撞后,A球速率變?yōu)樵瓉淼模悄?,碰后B球的速度可能值是下面的( ). A. B. C. D. 【分析】:動量守恒定律的矢量性告訴我們,代入數值時要選定正方向,確定各量的正、負方向. 本題中A球碰后速度方向未給出,應以正、負兩個方向考慮. 代入正值計算結果A正確;代入負值計算則B正確,且不違背實際可能性。 答案:AB. 3.成立條件 動量守恒定律有許多優(yōu)點。其中最特出的一點是,它對系統(tǒng)過程變化情況不要知道得很細,只要知道過程始末情況便好。能有效地處理一些過程變化復習的問題。但它的使用要滿足一定的條件。請詳細的研究動量定恒定律的內容并結自己的理解,總結出動量守恒定律的適用條件。 (1)不受外力或受外力之和為零,系統(tǒng)的總動量守恒. (2)系統(tǒng)的內力遠大于外力,可忽略外力,系統(tǒng)的總動量守恒. (3)系統(tǒng)在某一方向上滿足上述(1)或(2),則在該方向上系統(tǒng)的總動量守恒. 思考與討論3: A B 如圖所示,子彈打進與固定于墻壁的彈簧相連的木塊,此系統(tǒng)從子彈開始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過程中,子彈與木塊作為一個系統(tǒng)動量是否守恒?說明理由。 【分析】:此題重在引導學生針對不同的對象(系統(tǒng)),對應不同的過程中,受力情況不同,總動量可能變化,可能守恒。 【通過此題,讓學生明白:在學習物理的過程中,重要的一項基本功是正確恰當地選取研究對象、研究過程,根據實際情況選用對應的物理規(guī)律,不能生搬硬套?!? 思考與討論4: 如圖所示,斜面體A的質量為M,把它置于光滑的水平面上,一質量為m的滑塊B從斜面體A的頂部由靜止滑下,與斜面體分離后以速度v在光滑的水平面上運動,在這一現象中,物塊B沿斜面體A下滑時,分析系統(tǒng)的動量守恒情況? 【分析】:物塊B沿斜面體A下滑時,A與B間的作用力(彈力和可能的摩擦力)都是內力,這些力不予考慮。但物塊B還受到重力作用,這個力是A、B系統(tǒng)以外的物體的作用,是外力;物體A也受到重力和水平面的支持力作用,這兩個力也不平衡(A受到重力、水平面支持力和B對它的彈力在豎直方向平衡),故系統(tǒng)的合外力不為零。但系統(tǒng)在水平方向沒有受到外力作用,因而在水平方向可應用動量守恒,當滑塊在水平地面上向左運動時,斜面體將會向右運動,而且它們運動時的動量大小相等、方向相反,其總動量還是零。 4.適用范圍 動量守恒定律是自然界最重要最普遍的規(guī)律之一,大到星球的宏觀系統(tǒng),小到基本粒子的微觀系統(tǒng),無論系統(tǒng)內各物體之間相互作用是什么力,只要滿足上述條件,動量守恒定律都是適用的。 (三):課堂鞏固訓練 1、如下圖所示,緊靠著放在光滑的水平面上的木塊A和B,其質量分別為,,它們的下底面光滑,上表面粗糙;另有一質量的滑塊C(可視為質點),以的速度恰好水平地滑到A的上表面,如圖所示,由于摩擦,滑塊最后停在木塊B上,B和C的共同速度為3.0m/s,求: (1)木塊A的最終速度; (2)滑塊C離開A時的速度。 解析:這是一個由A、B、C三個物體組成的系統(tǒng),以這系統(tǒng)為研究對象,當C在A、B上滑動時,A、B、C三個物體間存在相互作用,但在水平方向不存在其他外力作用,因此系統(tǒng)的動量守恒。 (1)當C滑上A后,由于有摩擦力作用,將帶動A和B一起運動,直至C滑上B后,A、B兩木塊分離,分離時木塊A的速度為。最后C相對靜止在B上,與B以共同速度運動,由動量守恒定律有 ∴= (2)為計算,我們以B、C為系統(tǒng),C滑上B后與A分離,C、B系統(tǒng)水平方向動量守恒。C離開A時的速度為,B與A的速度同為,由動量守恒定律有 ∴ 2、如圖所示,氣球與繩梯的質量為M,氣球的繩梯上站著一個質量為m的人,整個系統(tǒng)保持靜止狀態(tài),不計空氣阻力,則當人沿繩梯向上爬時,對于人和氣球(包括繩梯)這一系統(tǒng)來說動量是否守恒?為什么? 【解析】對于這一系統(tǒng)來說,動量是守恒的,因為當人未沿繩梯向上爬時,系統(tǒng)保持靜止狀態(tài),說明系統(tǒng)所受的重力(M+m)g跟浮力F平衡,那么系統(tǒng)所受的外力之和為零,當人向上爬時,氣球同時會向下運動,人與梯間的相互作用力總是等值反向,系統(tǒng)所受的外力之和始終為零,因此系統(tǒng)的動量是守恒的. (四)課堂小結 教師活動:讓學生自己總結所學內容,并談學習本節(jié)內容時,哪些地方感覺模糊,疑惑。學生活動: 認真總結概括本節(jié)內容,允許內容的順序不同,從而構建他們自己的知識框架。(五)- 配套講稿:
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- 特殊限制:
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- 關 鍵 詞:
- 動量守恒定律 2019-2020年高中物理 動量守恒定律教案 滬科版選修3-5 2019 2020 年高 物理 動量 守恒定律 教案 滬科版 選修
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