備課人
學(xué)科
物理
課題
1.3 動(dòng)量守恒定律
教學(xué)內(nèi)容分析
動(dòng)量守恒定律既適用于宏觀世界，也適用于微觀世界；既適用于低速運(yùn)動(dòng)，又適用于高速運(yùn)動(dòng)。它是適用范圍比牛頓運(yùn)動(dòng)定律更廣的一條普遍規(guī)律。本節(jié)根據(jù)牛頓第三定律和動(dòng)量定理推導(dǎo)得出：不受外力（或所受合外力為0）的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。建立在牛頓第三定律及動(dòng)量定理基礎(chǔ)上的理論推導(dǎo)和本章第1節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，有利于幫助學(xué)生更好地理解動(dòng)量守恒定律，深化對(duì)物體之間相互作用規(guī)律的理解。動(dòng)量守恒定律既是本章的核心內(nèi)容，也是整個(gè)高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容。
學(xué)情分析
學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了動(dòng)量和動(dòng)量定理，有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)也具備一定的邏輯思維能力，能在熟悉的問(wèn)題情境中應(yīng)用常見(jiàn)的物理模型，但在新情境中則不行；學(xué)生已掌握科學(xué)探究的一般方法，但基于證據(jù)證明物理結(jié)論的能力有待提高。
教學(xué)目標(biāo)
1.能運(yùn)用動(dòng)量定理和牛頓第三定律分析碰撞現(xiàn)象中的動(dòng)量變化。
2.在了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的基礎(chǔ)上，理解動(dòng)量守恒定律。
3.能夠運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。
4.了解動(dòng)量守恒定律的普遍適用性和牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用范圍的局限性。
教學(xué)重難點(diǎn)
1.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。
2.教學(xué)難點(diǎn)：理解動(dòng)量守恒的物理內(nèi)涵，動(dòng)量守恒定律方程的矢量性，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
新課導(dǎo)入
播放視頻，提問(wèn)學(xué)生：觀看視頻，猜一下冰壺碰撞前后兩冰壺的動(dòng)量之和不變的結(jié)論是否還適用，怎樣證明這一規(guī)律普遍適用？
學(xué)生自行思考證明冰壺碰撞前后兩冰壺的動(dòng)量之和不變，并發(fā)表自己的意見(jiàn)。
利用冰壺運(yùn)動(dòng)視頻，引導(dǎo)學(xué)生全方位思考問(wèn)題，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的體育興趣和學(xué)生觀察生活、思考生活的習(xí)慣。
新課教學(xué)
第一部分：相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變
展示情景：如圖中在光滑水平桌面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體A，B，當(dāng)B追上A時(shí)發(fā)生碰撞。碰撞后A、B的速度分別是v′1和v′2。碰撞過(guò)程中A所受B對(duì)它的作用力是F1，B所受A對(duì)它的作用力是F2。碰撞時(shí)，兩物體之間力的作用時(shí)間用Δt表示。你能根據(jù)以上信息推導(dǎo)A、B碰撞之后動(dòng)量之和的變化情況嗎？引導(dǎo)學(xué)生思考回答。
推導(dǎo)過(guò)程
(1)以物體A為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量定理，物體A動(dòng)量的變化量等于它所受作用力F1的沖量，即
(2)以物體B為研究對(duì)象，物體B動(dòng)量的變化量等于它所受作用力F2的沖量，即
根據(jù)牛頓第三定律可知兩個(gè)物體碰撞過(guò)程中的每個(gè)時(shí)刻相互作用力
整理得
歸納總結(jié)
提出問(wèn)題：碰撞前后滿足動(dòng)量之和不變的兩個(gè)物體的受力情況是怎么樣的呢？
利用下圖引導(dǎo)學(xué)生思考：
在學(xué)生總結(jié)歸納基礎(chǔ)上提煉：
1.兩物體各自即受到對(duì)方的作用力，同時(shí)又受到重力和桌面的支持力，重力和支持力是一對(duì)平衡力。
2.兩個(gè)碰撞的物體在受到外部對(duì)它們的作用力的矢量和為零的情況下動(dòng)量守恒。
學(xué)生在老師引導(dǎo)下思考討論交流得出推導(dǎo)過(guò)程。
交流討論問(wèn)題，并在教師的提示引導(dǎo)上逐步完善動(dòng)量之和前后不變的受力情況。
通過(guò)建立物理模型，通過(guò)已學(xué)知識(shí)去解答未知內(nèi)容，初步形成動(dòng)量守恒定律的條件。
第二部分：動(dòng)量守恒定律
教師直接在上述基礎(chǔ)上提煉系統(tǒng)及系統(tǒng)的內(nèi)力和外力：
1.系統(tǒng)：相互作用的兩個(gè)（或多個(gè)）物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。
2.內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)部物體相互之間的作用力。
3.外力：外部物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部物體的作用力。
（二）動(dòng)量守恒定律
然后讓學(xué)生閱讀課文，總結(jié)動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容及條件。
教師在對(duì)學(xué)生回答交流上總結(jié)提煉以下知識(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零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
2.表達(dá)式：
3.條件：
①系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零（嚴(yán)格條件）
②雖然受外力不為零，但內(nèi)力>>外力，且作用時(shí)間極短，爆炸，碰撞類問(wèn)題（近似條件）
③雖然受外力不為零，但某方向上不受外力，則該方向動(dòng)量守恒。（某方向動(dòng)量守恒，系統(tǒng)動(dòng)量實(shí)際不一定守恒）
（三）思考與討論
如圖所示，靜止的兩輛小車用細(xì)線相連，中間有一個(gè)壓縮了的輕彈簧。
（1）燒斷細(xì)繩后，由于彈力的作用，兩輛小車分別向左、右運(yùn)動(dòng)，它們獲得了動(dòng)量，它們的總動(dòng)量是否增加了？
（2）燒斷細(xì)繩后，按住左邊的小車，由于彈力的作用，右邊小車向右運(yùn)動(dòng)，右邊小車獲得了動(dòng)量，那么它們的總動(dòng)量是否守恒？
（3）燒斷細(xì)繩后，按住左邊的小車，由于彈力的作用，右邊小車向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，松開(kāi)左邊小車，哪個(gè)過(guò)程它們的總動(dòng)量不守恒，哪個(gè)過(guò)程它們的總動(dòng)量守恒？
典例精析
【例題1】在列車編組站里，一輛 m1 = 1.8×104 kg 的貨車在平直軌道上以 v1 = 2 m/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。
分析：（1）本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？
（2）分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動(dòng)量守恒的條件？
【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 。
（五）技巧點(diǎn)撥
1.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟和方法：
①找：找研究對(duì)象(系統(tǒng)包括那幾個(gè)物體)和研究過(guò)程；
②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)；
③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；
④列：由動(dòng)量守恒定律列方程；
⑤算：合理進(jìn)行運(yùn)算，得出最后的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。
學(xué)生閱讀課文并總結(jié)動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容和條件，然后與其他同學(xué)交流。
學(xué)生回答：系統(tǒng)所受合外力為0，動(dòng)量守恒；整個(gè)過(guò)程取向左為正方向，則0=mAvA+(-mBvB)；
系統(tǒng)所受合外力不為0，動(dòng)量不守恒
燒斷繩子瞬間到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前，系統(tǒng)所受合外力不為0，動(dòng)量不守恒。松開(kāi)左邊小車后，系統(tǒng)合外力為0，動(dòng)量守恒。
學(xué)生嘗試解答例題：
【解析】沿碰撞前貨車運(yùn)動(dòng)的方向建立坐標(biāo)軸，有v1 = 2 m/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：
兩車碰撞后的總動(dòng)量為：
由動(dòng)量守恒定律可得：所以
代入數(shù)值，得：
v= 0.9 m/s，方向向右。
解：火箭炸裂前的總動(dòng)量為：
火箭炸裂后的總動(dòng)量為：
根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得：
解得：
學(xué)生在老師引導(dǎo)下嘗試總結(jié)解題步驟。
在上述講兩個(gè)物體碰撞上順利總結(jié)系統(tǒng)及系統(tǒng)的內(nèi)力和外力，對(duì)后面學(xué)生閱讀課文總結(jié)知識(shí)打下基礎(chǔ)。
鍛煉學(xué)生自行閱讀歸納總結(jié)能力。
學(xué)以致用，讓學(xué)生理解動(dòng)量守恒定律的條件。
采用分析引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)解答題目的方式。
在例1分步引導(dǎo)問(wèn)題下強(qiáng)化練習(xí)。
在兩個(gè)例題的作用下，讓學(xué)生有交流的總結(jié)，提升學(xué)生解答問(wèn)題能力。
第三部分：動(dòng)量守恒定律的普適性
提問(wèn)：閱讀課文，外什么說(shuō)動(dòng)量守恒定律具有普適性？
1.動(dòng)量守恒定律不僅適用于正碰，也適用于斜碰；不僅適用于碰撞，也適用于任何形式的相互作用；不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。
2.動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問(wèn)題，而且適用于高速、微觀的問(wèn)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。
學(xué)生閱讀課文并總結(jié)內(nèi)容
鍛煉學(xué)生的閱讀歸納能力。
課堂總結(jié)
①系統(tǒng)不受外力；
②系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；
③系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)
④在某一方向上不受外力或合外力為零或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力。
（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
動(dòng)量守恒
（2）公式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'；m1?v1= -m2?v2
（3）條件
板書設(shè)計(jì)
作業(yè)設(shè)計(jì)
作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習(xí)，旨在對(duì)本堂課學(xué)習(xí)中動(dòng)量的概念和實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行檢測(cè)，一是分層練習(xí)，分層次的訓(xùn)練學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。
教學(xué)反思與評(píng)價(jià)
本教學(xué)設(shè)計(jì)有如下突出特點(diǎn)：
按認(rèn)知規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，突出對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解，從實(shí)例入手，然后理論推導(dǎo)，得出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)方式（文字表達(dá)和數(shù)學(xué)表達(dá)），使學(xué)生對(duì)動(dòng)量守恒定律的來(lái)龍去脈、確切涵義、適用條件有了清晰的認(rèn)識(shí)，并通過(guò)課堂訓(xùn)練反饋，使學(xué)生初步掌握了動(dòng)量守恒定律的實(shí)際應(yīng)用。
突出了學(xué)生的主體地位，教給學(xué)生方法，注意培養(yǎng)能力，在教學(xué)過(guò)程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生有觀察、有計(jì)算、有推理論證、有歸納總結(jié)、有閱讀理解，通過(guò)學(xué)生自己獨(dú)立思考、手腦并用掌握知識(shí)，把發(fā)展能力與掌握知識(shí)結(jié)合起來(lái)，使培養(yǎng)能力貫徹在整個(gè)教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。
教學(xué)過(guò)程中利用現(xiàn)代技術(shù)手段，擴(kuò)大學(xué)生感知量，發(fā)展學(xué)生興趣，兩段錄像、定量計(jì)算、定性演示實(shí)驗(yàn)所創(chuàng)設(shè)的物理情景對(duì)學(xué)生感知物理現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的求知欲有重要作用。 在明確定律的適用范圍這一教學(xué)事件中，教師有意抓住了三個(gè)守恒定律的適用范圍的比較，又通過(guò)練習(xí)進(jìn)一步將牛頓運(yùn)動(dòng)定律與動(dòng)量守恒定律進(jìn)行比較，便于學(xué)生強(qiáng)化記憶，促進(jìn)已有知識(shí)學(xué)習(xí)正遷移順序進(jìn)行。同時(shí)自主構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)。
本教學(xué)設(shè)計(jì)思維方法訓(xùn)練明確。“動(dòng)量守恒定律”的建立過(guò)程，是歸納與演繹方法運(yùn)用的典型例子。動(dòng)量守恒定律是中學(xué)物理中比較難以理解和掌握的規(guī)律，在本教學(xué)設(shè)計(jì)文本中，從研究一個(gè)特殊的物理過(guò)程——冰壺運(yùn)動(dòng)過(guò)程著手，通過(guò)分析計(jì)算得出合外力為零的相互作用的物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒的結(jié)論，然后就兩個(gè)物體的碰撞，用理論推導(dǎo)，并將其進(jìn)一步推廣到多個(gè)物體相互作用的一般情況，這里運(yùn)用的是歸納的方法，屬于不完全歸納。但在本教學(xué)設(shè)計(jì)文本中通過(guò)對(duì)造成相互作用的物體系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量變化及系統(tǒng)總動(dòng)量不變的本質(zhì)原因進(jìn)行深刻剖析，使歸納推理的結(jié)果具有很大的可信性。而把動(dòng)量守恒定律這個(gè)一般規(guī)律應(yīng)用于分析實(shí)例，用的是演繹的方法。學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握物理規(guī)律的過(guò)程，相當(dāng)于一個(gè)簡(jiǎn)化了的探究和研究的過(guò)程，本教學(xué)設(shè)計(jì)給我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行一種科學(xué)思維方法的教育提供了很好的機(jī)會(huì)。

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3 動(dòng)量守恒定律

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