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2019-2020年高中物理 1.2《動(dòng)量 動(dòng)量守恒定律》教案 粵教版選修3-5 ★新課標(biāo)要求 （一）知識(shí)與技能 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 （二）過程與方法 在理解動(dòng)量守恒定律的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分內(nèi)力和外力 （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) 動(dòng)量的概念和動(dòng)量守恒定律 ★教學(xué)難點(diǎn) 動(dòng)量的變化和動(dòng)量守恒的條件． ★教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。 ★教學(xué)用具： 投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 ★課時(shí)安排 1 課時(shí) ★教學(xué)過程 （一）引入新課 上節(jié)課的探究使我們看到，不論哪一種形式的碰撞，碰撞前后mυ的矢量和保持不變，因此mυ很可能具有特別的物理意義。 （二）進(jìn)行新課 1．動(dòng)量（momentum）及其變化 （1）動(dòng)量的定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積，稱為(物體的)動(dòng)量。記為p=mv. 單位：kgm/s讀作“千克米每秒”。 理解要點(diǎn)： ①狀態(tài)量：動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”與“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具有瞬時(shí)性。 師：大家知道，速度也是個(gè)狀態(tài)量，但它是個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念，只反映運(yùn)動(dòng)的快慢和方向，而運(yùn)動(dòng)，歸根結(jié)底是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，沒有了物質(zhì)便沒有運(yùn)動(dòng).顯然地，動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”和“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息，更能從本質(zhì)上揭示物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是一個(gè)動(dòng)力學(xué)概念. ②矢量性：動(dòng)量的方向與速度方向一致。 師：綜上所述：我們用動(dòng)量來描述運(yùn)動(dòng)物體所能產(chǎn)生的機(jī)械效果強(qiáng)弱以及這個(gè)效果發(fā)生的方向，動(dòng)量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積，動(dòng)量的方向與速度方向一致。 （2）動(dòng)量的變化量： 定義：若運(yùn)動(dòng)物體在某一過程的始、末動(dòng)量分別為p和p′，則稱：△p= p′－p為物體在該過程中的動(dòng)量變化。 強(qiáng)調(diào)指出：動(dòng)量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。 一維情況下：Δp=mΔυ= mυ2- mΔυ1 矢量差 【例1（投影）】 一個(gè)質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到一個(gè)堅(jiān)硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，碰撞前后鋼球的動(dòng)量有沒有變化？變化了多少？ 【學(xué)生討論，自己完成。老師重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生分析題意，分析物理情景，規(guī)范答題過程，詳細(xì)過程見教材，解答略】 2．系統(tǒng) 內(nèi)力和外力 【學(xué)生閱讀討論，什么是系統(tǒng)？什么是內(nèi)力和外力？】 （1）系統(tǒng)：相互作用的物體組成系統(tǒng)。 （2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力 （3）外力：外物對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力 〖教師對(duì)上述概念給予足夠的解釋，引發(fā)學(xué)生思考和討論，加強(qiáng)理解〗 分析上節(jié)課兩球碰撞得出的結(jié)論的條件： 兩球碰撞時(shí)除了它們相互間的作用力（系統(tǒng)的內(nèi)力）外，還受到各自的重力和支持力的作用，使它們彼此平衡。氣墊導(dǎo)軌與兩滑塊間的摩擦可以不計(jì)，所以說m1和m2系統(tǒng)不受外力，或說它們所受的合外力為零。 3．動(dòng)量守恒定律（law of conservation of momentum） （1）內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。 公式：m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′ （2）注意點(diǎn)： ① 研究對(duì)象：幾個(gè)相互作用的物體組成的系統(tǒng)（如：碰撞）。 ② 矢量性：以上表達(dá)式是矢量表達(dá)式，列式前應(yīng)先規(guī)定正方向； ③ 同一性（即所用速度都是相對(duì)同一參考系、同一時(shí)刻而言的） ④ 條件：系統(tǒng)不受外力，或受合外力為0。要正確區(qū)分內(nèi)力和外力；當(dāng)F內(nèi)＞＞F外時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)量可視為守恒； 思考與討論： A B 如圖所示，子彈打進(jìn)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(gè)系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？說明理由。 分析：此題重在引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)不同的對(duì)象（系統(tǒng)），對(duì)應(yīng)不同的過程中，受力情況不同，總動(dòng)量可能變化，可能守恒。 〖通過此題，讓學(xué)生明白：在學(xué)習(xí)物理的過程中，重要的一項(xiàng)基本功是正確恰當(dāng)?shù)剡x取研究對(duì)象、研究過程，根據(jù)實(shí)際情況選用對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律，不能生搬硬套?！? 【例2（投影）】 質(zhì)量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量為90kg，求小孩跳上車后他們共同的速度。 解：取小孩和平板車作為系統(tǒng)，由于整個(gè)系統(tǒng)所受合外為為零，所以系統(tǒng)動(dòng)量守恒。 規(guī)定小孩初速度方向?yàn)檎?，則： 相互作用前：v1=8m/s，v2=0， 設(shè)小孩跳上車后他們共同的速度速度為v′，由動(dòng)量守恒定律得 m1v1=(m1+m2) v′ 解得 v′==2m/s， 數(shù)值大于零，表明速度方向與所取正方向一致。 （三）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。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。 課后補(bǔ)充練習(xí) 1．（xx年全國春季高考試題）在高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛質(zhì)量為15000 kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000 kg向北行駛的卡車，碰后兩車接在一起，并向南滑行了一段距離后停止.根據(jù)測速儀的測定，長途客車碰前以20 m/s的速度行駛，由此可判斷卡車碰前的行駛速率為 A．小于10 m/s B．大于10 m/s小于20 m/s C．大于20 m/s小于30 m/s D．大于30 m/s小于40 m/s 2．如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量比mA∶mB=3∶2，它們?cè)瓉盱o止在平板車C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，地面光滑.當(dāng)彈簧突然釋放后，則有 A．A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B．A、B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．小車向左運(yùn)動(dòng) D．小車向右運(yùn)動(dòng) 3．把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平面上，槍發(fā)射出一顆子彈時(shí)，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是 A．槍和彈組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒 B．槍和車組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒 C．三者組成的系統(tǒng)，因?yàn)闃審椇蜆屚仓g的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動(dòng)量變化很小，可以忽略不計(jì)，故系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒 D．三者組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個(gè)外力作用，這兩個(gè)外力的合力為零 4．甲乙兩船自身質(zhì)量為120 kg，都靜止在靜水中，當(dāng)一個(gè)質(zhì)量為30 kg的小孩以相對(duì)于地面6 m/s的水平速度從甲船跳上乙船時(shí)，不計(jì)阻力，甲、乙兩船速度大小之比：v甲∶v乙=_______. 5．（xx年高考試題）質(zhì)量為M的小船以速度v0行駛，船上有兩個(gè)質(zhì)量皆為m的小孩a和b，分別靜止站在船頭和船尾.現(xiàn)在小孩a沿水平方向以速率v（相對(duì)于靜止水面）向前躍入水中，然后小孩b沿水平方向以同一速率v（相對(duì)于靜止水面）向后躍入水中.求小孩b躍出后小船的速度. 6．如圖所示，甲車的質(zhì)量是2 kg，靜止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一個(gè)質(zhì)量為1 kg的小物體.乙車質(zhì)量為4 kg，以5 m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)，與甲車碰撞以后甲車獲得8 m/s的速度，物體滑到乙車上.若乙車足夠長，上表面與物體的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，則物體在乙車上表面滑行多長時(shí)間相對(duì)乙車靜止?（g取10 m/s2） 參考答案： 1．A 2．BC 3．D 4．5∶4 5．因均是以對(duì)地（即題中相對(duì)于靜止水面）的水平速度，所以先后躍入水中與同時(shí)躍入水中結(jié)果相同. 設(shè)小孩b躍出后小船向前行駛的速度為v，取v0為正向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有 （M+2m）v0=Mv+mv-mv 解得：v=（1+）v0 6．乙與甲碰撞動(dòng)量守恒： m乙v乙=m乙v乙′+m甲v甲′ 小物體m在乙上滑動(dòng)至有共同速度v，對(duì)小物體與乙車運(yùn)用動(dòng)量守恒定律得 m乙v乙′=（m+m乙）v 對(duì)小物體應(yīng)用牛頓第二定律得a=μg 所以t=v/μg 代入數(shù)據(jù)得t=0.4 s