資源簡介

課題 1.2動量守恒定律及其應用
教材 章節 高中物理選擇性必修第一冊第一章第二節 課型 新授課
授課 時間 授課 地點
教 材 分 析 本節的地位和作用： 動量定理和動量守恒定律對于發展學生的運動與相互作用觀念和科學思維至關重要。本節內容是理論推導和實驗的統一,要求學生不但能用所學的牛頓運動定律和加速度的關系式推導，還要通過實驗進行探究或驗證，對物體相互作用過程中系統的動量守恒加深理解。本節從能量的角度研究碰撞現象，進一步發展能量觀念和對系統的認識，能應用動量守恒定律分析一維碰撞問題和反沖運動，解釋生產生活中的彈性碰撞和非彈性碰撞。 教材內容分析： 本節將動量守恒與必修課程中學過的機械能守恒和能量守恒定律聯系起來，通過運用這些規律分析和解決實際問題，進一步發展“能量”“系統”和“守恒”的觀念，初步形成物理學理論所描述的自然界具有內在和諧與統一的整體圖景。
學 情 分 析 知識與能力基礎： 學生掌握了動量定理，知道單個物體的動量變化與力和作用時間的定律關系，因此，需要學生在單個物體的認識基礎上，掌握多個物體動量變化規律，需要強化守恒的思想，掌握動量守恒定律，并將動量守恒定律應用到具體生活實例中。 認知困難： 學生掌握了機械能守恒和能量守恒，建立起了守恒觀念。動量守恒進一步深化和“系統”“守恒”思想，學生在學習的過程中，區分動量守恒和機械能守恒的成立條件是學生學習的難點。
教 學 目 標 物理觀念： 1.掌握動量守恒定律的內容，并知道動量守恒定律成立的條件。 2．理解并會在碰撞、爆炸、反沖等具體的問題中應用動量守恒定律。 科學探究： 體驗動量守恒定律的分析、推導過程 科學思維： 理解動量守恒的條件及其判定。 科學態度與責任： 培養學生實事求是的科學態度和嚴謹務實的學習態度。
重 點 與 難 點 重點： 動量守恒定律的內容和成立條件。 難點： 在碰撞、反沖等現象中應用動量守恒定律。
教 學 方 法 講授法、練習法
教 學 用 具
教 學 過 程
教學 環節 教師活動 學生活動 設計意圖
知識回顧 帶領學生復習上節課學過的動量和動量定理的內容。 在老師的帶領下復習上節課的重點知識。 復習鞏固上節課的知識，并且有助于本節課的開展。
新課引入 提出一個問題，讓學生思考： 兩個穿滑冰鞋的同學靜止站在滑冰場上，不論誰推對方，兩人都會向相反方向滑去。在推動，兩人的動量都為0。推動后每個人的動量都發生了變化。那么，他們的總動量在推動,然后是否也發生上了變化呢？ 思考老師提出的問題。 通過問題展開本節課的主要內容。
實驗探究 一、動量守恒定律 我們通過一個實驗來簡單地探究一下 知識強調： 1．系統:由兩個(或多個)相互作用的物體構成的整體。 2.內力:系統中物體間的作用力。 3.外力:系統以外的物體施加給系統內物體的力。 大量研究表明，一個系統不受外力或者所受合外力為0時,這個系統的總動量保持不變。這稱為動量守恒定律。 補充：動量守恒定律適用范圍：宏觀，低速；微觀，高速。 （經典力學規律適用范圍：宏觀，低速） 注意：系統總動量保持不變，并不代表系統內各個物體的動量不改變。 利用實驗儀器進行簡單實驗。 理解系統、內力、外力的定義。 得出動量守恒定律的定義。 通過實驗探討動量守恒定律。
問題思考 引導學生用動量守恒定律思考本題。 在學生思考之后，對本題進行講解： 人在船上，我們將人和船視為一個系統。人向左跳到岸上，此時人有向左的速度，那么根據動量守恒定律，我們知道，船也獲得一個向右的速度。由于船的速度向右，船與岸之間的距離就會增大，人有可能掉入水中。 思考本題。 對動量守恒定律進行簡單應用。
新課講授 為了進一步理解動量守恒定律，帶領學生通過動量定理進行推導。 在光滑水平地面上，有質量為的兩小球A、B，它們分別以速度同向運動，且>的。當球A追上球B時，發生碰撞，碰撞后兩球的速度都發生了變化,球A、球B的速度分別為。 用表示球B對球A的作用力，用表示球A對球B的作用力，兩球在豎直方向受力平衡。若兩球相互作用時間為，根據動量定理，則在水平方向有 由牛頓第三定律可知 所以 整理后，得 式中，等號左邊是兩球碰撞前的總動量，等號右邊是兩球碰撞后的總動量 上式表明，當系統所受的合外力為0時,A、B兩球在碰撞前后的總動量保持不變。由于兩球碰撞過程中的每個時刻都有，因此上式對兩球碰撞過程中任意時刻的狀態都適用，即系統的總動量在整個過程中一直保持不變，在這個過程中動量是守恒的。這也正是動量守恒定律表達的內容。 理解動量守恒定律的推導過程。 通過推導進一步理解動量守恒定律。
例題講解 冬季雨雪天氣時，公路上容易發生交通事故。在結冰的公路上，一輛質量為的輕型貨車尾隨另一輛質量為的轎車同向行駛，因貨車未及時剎車而發生迫尾（即碰撞，圖1-18)。若追尾前瞬間貨車速度大小為36 km/h，轎車速度大小為18 km/h，剛追尾后兩車視為緊靠在一起，此時兩車的速度多大 分析：以兩車組成的系統為研究對象，該系統受到的外力有重力、支持力和摩擦力。由于碰撞時間很短，碰撞過程中系統所受合外力通常遠小于系統內力，可近似認為在該碰撞過程中系統動量守恒。根據動量守恒定律，可求出兩車的共同速度。 解：設貨車質量為，轎車質量為，碰撞前貨車速度為、轎車速度為，碰撞后兩車速度為。選定兩車碰撞前的速度方向為正方向。 由題意可知， , ，。 由動量守恒定律得 所以，剛追尾后兩車的速度為28.8 km/h。 討論：計算結果v=28.8 km/h，介于和之間且更接近質量大的輕型貨車的速度，與實際情況相符。 思考例題，尋找解題思路。注意老師強調的重點。 利用例題，學習用動量守恒定律處理碰撞問題。
新課講授 二、反沖運動與火箭 提問：什么是反沖運動呢？ 介紹我們生活中最常見的反沖運動：我們將氣球充氣后松口釋放，氣球會沿與噴氣方向相反的方向飛去。噴出的空氣具有動量，由動量守恒定律可知，氣球要向相反方向運動，這就是一種反沖運動。 將氣球的反沖運動遷移到火箭發生中去：火箭點火后，燃料燃燒產生的高速氣流從火箭尾部噴出。十火箭向前飛行。負荷越小，噴氣速度越大，燃料越多，火箭能達到的速度就越大。 總結：反沖運動公式 理解反沖運動，明白反沖運動在火箭發射中的運用。 通過氣球的反沖運動遷移到火箭發射，方便學生理解。
例題講解 火箭噴氣發動機每次噴出200g 的燃氣，噴射氣體對地的速度為1000m/s若火箭的初質量是300kg，發動機每秒爆發20次，在不考慮地球引力及空氣阻力的情況下，火箭發動機1秒末的速度是（ ） A.13.3m/s，方向是豎直向上; B.13.5m/s，方向于噴氣方向相反; C.13.3m/s，方向于噴氣方向相反; D.13.5m/s，方向是豎直向上 思考例題，尋找答案。 本題選B
新課講授 舉幾個例子，介紹反沖運動代生活中的運用。 宇航員無繩太空行走是通過太空服背部的噴氣推進裝置實現的。該裝置有幾十個噴管，宇航員利用安裝在太空服前面的開關控制噴氣，實現朝各個方向的移動。 有的自動噴水裝置噴水時,水流的反沖作用可使噴水管旋轉起來，這樣就能達到多角度噴灑的目的。 舉例介紹反沖運動帶來的不利影響。 射擊時子彈向前飛去，槍身會向后反沖，槍身的反沖會影響射擊的準確性。 用高壓水槍滅火時，水高速噴出,高壓水槍向后反沖,消防隊員必須牢牢抓住水槍將身體稍向前傾，以保持平衡。 通過實際例子，理解反沖運動有利有弊的兩個方面。 舉例幫助學生了解反沖運動。
總結 1.動量守恒定律：一個系統不受外力或者所受合外力為0時,這個系統的總動量保持不變。這稱為動量守恒定律。 2.反沖運動 總結本節課的重點知識。 對知識進行總結鞏固。
板 書 設 計

展開更多......

收起↑