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动量守恒定律教学设计方案


动量守恒定律教案 一.教学内容分析
1.教材的地位和作用 动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观 粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体,甚至对力的作用机制尚不清楚的问题中, 动量守恒定律也适用。 它是除牛顿运动定律与能量观点外, 另一种更广泛的解决动力学问题的方法, 而且在今后的磁学,电学中也会用到此定律。 2.教

学重点和难点 学习本节的主要目的是为了掌握并会应用动量守恒定律这一应用广泛的自然规律,要达到这一 目的,就必须让每个学生正确理解其成立的条件和特点,而动量又是矢量,因此,确定本节的教学 重点和难点为:(a)掌握动量守恒定律及成立的条件。(b)动量守恒定律的矢量性。

二.教学目标设计
1、知识技能 a、理解动量守恒定律的确切含义和表达式; b、能用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律; c、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围; 2、过程与方法 a、学会用动量守恒定律解释现象; b、会应用动量守恒定律分析求解运动问题。 3、情感、态度、价值观 a、通过动量守恒定律的推导,培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法; b、通过动量守恒定律的学习,让学生进一步掌握物理学的思维方法及研究规律。了解物理学 来源于生产实践。 C、通过实验现象的准确观察、深入思考、抓主要矛盾抽象概括,形成规律。反过来利用规律 指导实践,发现新的规律。理论与实践相辅相成,在掌握客观规律的基础上逐步认识自然、 改造自然。

三.教法与学法 教法
a、创设生活情境,让学生从日常生活中得到启示并引发学生思考; b、展示演示实验和物理模型,激发学生的兴趣和热情,并让学生对动量守恒有初步映像; c、进行理论推导,运用已学知识,采取“提问——思考——提问”的模式,再全面归纳,使 本节主要定律内容通过学生自己的思考展现出来,以加深学生对本知识的理解; d、课堂实验现做,在巩固前面推导的同时,让学生明白物理来自实践,要学会从小事件中发 现问题,并总结规律; e、举典型实例,并采取不同的变形,让学生学会举一反三,进一步加深对本节知识的理解

学法
a、 加强师生互动,活跃课堂气氛,尽量多提问,让学生积极思考,并主动大胆说出自己的观 点 b、 给学生提供观察的机会,如可以展示一两个演示实验,让学生认真观察,并用自己的语言 进行归纳 c、 提高学生的兴趣和热情,这可以通过展示生活模型或者讲述有关趣闻来实现 d、 给学生提供操作,尝试,合作的机会,让学生大胆操作,发现问题,抽象概括 e、 要善于鼓励学生,提高学生的自信心,如在学生给出错误答案时要耐心并和蔼得为其纠正 错误
1

四.教学用具
投影仪,投影片,CAI 课件,两个质量相等的小车,细线、弹簧、砝码、气垫导轨。

五.课时安排
1 课时

六.教学步骤
1.导入新课 首先,请学生回顾动量及动量定理:P=mv; Ft=P-P=△P 动量定理研究了一个物体受力一段时间后,它的动量怎样变化。那么物体相互作用,又会怎样 呢? a、请两个同学穿上旱冰鞋,靠近站在教室前边,让学生甲推乙学生一下,学生观察现象。 b、学生答:两位同学都向相反的方向运动。 c、教师分析:两位同学原来靠近站立,他们的动量是多少?相互推后,他们各自的动量是多 少?总动量又是多少? 【通过生活实例,给学生启示,并让他们抱着求解的心态去思考探索, d、学生讨论,给出不同答案 并积极讨论】 下面用实验来验证 2.新课教学 (一)实验、观察,初步得到两辆小车在相互作用前后,动量变化之间的关系 a、用多媒体课件:介绍实验装置。 把两个质量相等的小车静止地放在光滑的水平木板上,它们之间装有弹簧,并用细线把它们拴 在一起。 b、用 CAI 课件模拟实验的做法: 【通过演示实验让学 ①实验一:第一次用质量相等的 生仔细观察,深入 两辆小车,剪断细线,观察它们到达 思考,抓住主要矛 距弹开埏等距离的挡板上时间的先后。 盾,抽象概括,形 ②实验二:在其中的一辆小车上 成规律】 加砝码,使其质量变为原来的 2 倍, 重新做上述实验并注意观察小车到达两块木挡板的先后。 c、学生在气垫导轨上分组实验并观察。 d、实验完毕后各组汇报实验现象: e 教师针对实验现象出示分析思考题: ①两小车在细线未被剪断前各自动量为多大?总动量是多大? ②剪断细线后,在弹力作用下,两小车被弹出,弹出后两小车分别做什么运动? ③据两小车所做的运动,分析小球运动的距离、时间,得到它们的速度有什么关系。 ④据动量等于质量与速度的乘积,分析在弹开后各自的动量和总动量各为多大? ⑤比较弹开前和弹出后的总动量,你得到什么结论。 过渡:刚才我们通过对实验现象分析:得到了两辆小车在相互作用前后,它们的总动量是相等 的,那么我们能否用数学推导来证明一下呢? (二)动量守恒定律的推导 1、 用多媒体展示下列物理情景: 在光滑水平面上做匀速运动的两个小球, 质量分别是 m1 和 m2,沿着同一直线向相 m2 v2 m1 v1 m2 v′2 m1 v′1

碰前
2

碰后

同的方向运动,速度分别是 v1 和 v2,且 v1>v2,经过 一段时间后,m2 追上了 m1,两球发生碰撞,碰撞后的速度分别是 v′1 和 v′2。 2、 用投影片出示下列推导思考题: ①两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力 F 和 F 有什么关系? ②写出碰撞过程中小球各自所受到的合外力的冲量和每个小球动量的变化。 ③结合动量定理,推导得到一个什么表达式。

? ? m1v1 第一个小球受到的冲量是: F1t ? m1v1 ? ? m2 v2 第二个小球受到的冲量是: F2 t ? m2 v2
又 F1 和 F2 大小相等,方向相反 所以 F1t ? ? F2 t 【采用“提问——回答——提问的模式,层层
推导,让学生自己动手导出最后结果,以加深学 生对本定律的理解和认识】

? ? m1v1 ? ?(m2 v2 ? ? m2 v2 ) ∴ m1v1 ? ? m2 v2 ? m1v1 ? ? m2 v2 ? 由此得: m1v1 ? ? p2 ? 即: p1 ? p2 ? p1
4、师生共同叙述上边表达式的含义: 两个小球碰撞的总动量等于碰撞后的总动量。 7、得到并板书 ①有相互作用的物体构成一个系统。例如实验中的两辆小车或推导实例中碰撞的两个小球; ②系统中相互作用的各物体之间的相互作用力叫做内力。例如:实验中两小车通过弹簧施加 给对方的弹力;两小球在碰撞中施加给对方的平均作用力。 ③外部其他物体对系统的作用力叫做外力。例如实验和推导实例中的重力和支持力。 【给出实 (三) 动量守恒定律的条件和内容 物, 使清楚明了】 1、 学生结合实验和推实例中的条件初步分析等到动量守恒 定律的条件。 2、 学生阅读课文,总结得到动量守恒定律。 一个系统不受外力或者所受外力之和为 0,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫动量守 恒定律。

? ? p2 ? 3、 教师板书动量守恒定律的表达式: p1 ? p2 ? p1
并叙述各个字母所表示的物理量。 4、 问:刚才我们通过推导得到了系统在不受外力或所受外力之和为 0 时,系统的动量保持不 变,你认为这个结论可以用哪些表达式来描述? 5、 学生讨论回答后,教师总结得到动量守恒定律的几种表达式为: ①P=P (系统相互作用前的总动量 P 等于相互作用后的总动量 P ) ②△P=0(系统总动量增量为 0) ③△P 1 =-△P 2 (相互作用的两物体构成的系统)两物体的动量增量大小相等、方向 相反。
/ /

3

④m 1 v 1 +m 2 v 2 = m 1 v

/

1 +m 2

v2

/

(相互作用两个物体组成系统,前动量和等于后动量和)

判断下列过程中动量是否守恒:
①一个质量为 M 的斜面静止在光滑的水平面上,有一质量为 m 的小物块由斜面的顶部无初速滑 到底部,问斜面和小物块组成的系统动量是否守恒? ②一个炮弹在爆炸前后一瞬动量是否守恒 ③把两个磁性很强的磁铁分别放在两辆小车上,磁铁的同性磁极相对,小车放在光滑的水平桌 面上,推动一下小车,使它们相互接近,两小车没有碰上就分开了,两小车相互作用前后,动量是 否守恒。 ④在光滑的桌面上有一辆平板车,将一木块以水平速度 v 抛到平板车上,最后木块和平板车以 共同的速度 v 移动,木块抛上平板车前后,木块和平板车的总动量是否守恒。
/

通过对上述例子的分析,得到:
①判定系统动量是否守恒,主要 系统所受的外力之和是否为 0。 注意: “外力之和”和“合外力”不是一个概念:外力之和是指把作用在系统上的所有外力平移到 某点后算出的矢量和。合外力是指作用在某个物体(质点)上的外力的矢量和。 ②当内力远大于外力时,外力可忽略不计,也可用动量守恒解题,如爆炸。 ③动量守恒定律不仅适用于碰撞,也适用于任何形式的相互作用,它不仅适用于两个物体组成 的系统,也适用于多个物体组成的系统。 【通过实例巩固已得定律,并采用多种形式,使学生举一反三,加 (四)动量守恒定律的适用范围 深理解,并得到一些解题心得】 1、学生阅读课文有关的内容。 2、学生总结动量守恒定律的适用范围。 3、教师归纳:小到微观粒子,大到天体,无论是什么性质的相互作用力,即使对相互作用情 况还了解得不大清楚,动量守恒定律都是适用的。 巩固练习(课外练习) 如图,木块 B 与水平桌面的接触是 光滑的,子弹 A 沿水平方向射入木 B 块后,留要木块内,将弹簧压缩到 A 最短,现将子弹、木块和弹簧(质 量不可忽略)合在一起作为研究对 象(系统) ,此系统从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的整个过程中,动量是否守恒。 (五)小结 通过本节课的学习,我们知道了 1、动量守恒定律研究的是相互作用的物体组成的系统。 2、在理想状态下即始终满足守恒条件时,系统“总动量保持不变”不是指系统初末两个状态 的总动量相等,而是指整个过程中任意两个时刻总动量相等,但是决不能认为系统内的每一个物体 的总动量保持不变。 3、动量守恒的条件是:不受外力或所受外力之和为 0 4、动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,不仅适用于宏观物体的低速运动,对微 观现象和高速运动同样适用。

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