(一)知識與技能
理解動量的確切含義和表達(dá)式,會計算一維情況下的動量變化;
理解動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;
靈活運用動量守恒定律的不同表達(dá)式;
(三)情感、態(tài)度與價值觀
培養(yǎng)邏輯思維能力,會應(yīng)用動量守恒定律分析計算有關(guān)問題;
★教學(xué)重點
動量的概念和動量守恒定律的表達(dá)式
★教學(xué)難點
動量的變化和動量守恒的條件.
★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
★課時安排
1 課時
★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.動量(mmentum)及其變化
(1)動量的定義:物體的質(zhì)量與速度的乘積,稱為(物體的)動量。記為p=mv. 單位:kg·m/s讀作“千克米每秒”。
理解要點:
①狀態(tài)量:動量包含了“參與運動的物質(zhì)”與 “運動速度”兩方面的信息,反映了由這兩方面共同決定的物體的運動狀態(tài),具有瞬時性。
師:大家知道,速度也是個狀態(tài)量,但它是個運動學(xué)概念,只反映運動的快慢和方向,而運動,歸根結(jié)底是物質(zhì)的運動,沒有了物質(zhì)便沒有運動.顯然地,動量包含了“參與運動的物質(zhì)”和“運動速度”兩方面的信息,更能從本質(zhì)上揭示物體的運動狀態(tài),是一個動力學(xué)概念.
②相對性:這是由于速度與參考系的選擇有關(guān),通常以地球(即地面)為參考系。
③矢量性:動量的方向與速度方向一致。運算遵循矢量運算法則(平行四邊形定則)。
師:綜上所述:我們用動量來描述運動物體所能產(chǎn)生的機(jī)械效果強(qiáng)弱以及這個效果發(fā)生的方向,動量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積,動量的方向與速度方向一致。
【例1(投影)】
關(guān)于動量的概念,下列說法正確的是;( )
A.動量大的物體慣性一定大
B.動量大的物體運動一定快
C.動量相同的物體運動方向一定相同
D.動量相同的物體速度小的慣性大
[解析] 物體的動量是由速度和質(zhì)量兩個因素決定的。動量大的物體質(zhì)量不一定大,慣性也不一定大,A錯;同樣,動量大的物體速度也不一定大,B也錯;動量相同指動量的大小和方向均相同,而動量的方向就是物體運動的方向,故動量相同的物體運動方向一定相同,C對;動量相同的物體,速度小的質(zhì)量大,慣性大,D也對。
[答案] CD
[點評] 動量是狀態(tài)量,求動量時必須明確是哪一物體在哪一狀態(tài)的動量。動量是矢量,它的方向與瞬時速度的方向相同
(2)動量的變化量:
定義:若運動物體在某一過程的始、末動量分別為p和p′,則稱:△p= p′-p為物體在該過程中的動量變化。
強(qiáng)調(diào)指出:動量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。
一維情況下:Δp=mΔυ= mυ2- mυ1 矢量差
【例2(投影)】
一個質(zhì)量是0.1kg的鋼球,以6m/s的速度水平向右運動,碰到一個堅硬的障礙物后被彈回,沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動,碰撞前后鋼球的動量有沒有變化?變化了多少?
【學(xué)生討論,自己完成。老師重點引導(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:外物對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力
〖教師對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,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。
注意:內(nèi)力和外力隨系統(tǒng)的變化而變化。
3.動量守恒定律(law f cnservatin f mmentum)
(1)內(nèi)容:一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。這個結(jié)論叫做動量守恒定律。
(2)適用條件:系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零
(3)公式:p1/+p2/=p1+p2即m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′
或Δp1=-Δp2或Δp總=0
(4)注意點:
① 研究對象:幾個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同一參考系、同一時刻而言的)
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;
條件的延伸:a.當(dāng)F內(nèi)>>F外時,系統(tǒng)動量可視為守恒;(如爆炸問題。)
b.若系統(tǒng)受到的合外力不為零,但在某個方向上的合外力為零,則這個方向的動量守恒。
例如:如圖所示,斜面體A的質(zhì)量為M,把它置于光滑的水平面上,一質(zhì)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(xiàn)象中,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(nèi)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(yīng)用動量守恒,當(dāng)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。
(注重動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律適用條件的區(qū)別)
【例3(投影)】在光滑水平面上A、B兩小車中間有一彈簧,如圖所示。用手抓住小車并將彈簧壓縮后使小車處于靜止?fàn)顟B(tài)。將兩小車及彈簧看做一個系統(tǒng),下列說法中正確的是( )
A.兩手同時放開后,系統(tǒng)總動量始終為零
B.先放開左手,再放開右手后,動量不守恒
C.先放開左手,再放開右手后,總動量向左
D.無論何時放手,兩手放開后,在彈簧恢復(fù)原長的過程中,系統(tǒng)總動量都保持不變,但系統(tǒng)的總動量不一定為零
[解析] 在兩手同時放開后,水平方向無外力作用,只有彈簧的彈力(內(nèi)力),故動量守恒,即系統(tǒng)的總動量始終為零,A對;先放開左手,再放開右手后,是指兩手對系統(tǒng)都無作用力之后的那一段時間,系統(tǒng)所受合外力也為零,即動量是守恒的,B錯;先放開左手,系統(tǒng)就在右手作用下,產(chǎn)生向左的沖量,故有向左的動量,再放開右手后,系統(tǒng)的動量仍守恒,即此后的總動量向左,C對;其實,無論何時放開手,只要是兩手都放開就滿足動量守恒的條件,即系統(tǒng)的總動量保持不變。若同時放開,那么放手后系統(tǒng)的總動量就等于放手前的總動量,即為零;若兩手先后放開,那么兩手都放開后的總動量就與放開最后一只手后系統(tǒng)所具有的總動量相等,既不為零,D對。
[答案] ACD
[點評] 動量守恒定律都有一定的使用范圍,在應(yīng)用這一定律時,必修明確它的使用條件。
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系統(tǒng)動量是否守恒?說明理由。
分析:此題重在引導(dǎo)學(xué)生針對不同的對象(系統(tǒng)),對應(yīng)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(xué)生明白:在學(xué)習(xí)物理的過程中,重要的一項基本功是正確恰當(dāng)?shù)剡x取研究對象、研究過程,根據(jù)實際情況選用對應(yīng)的物理規(guī)律,不能生搬硬套。〗
(三)課堂小結(jié)
教師活動:讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。
學(xué)生活動: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。
點評: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)建他們自己的知識框架。
(四)作業(yè):“問題與練習(xí)”2、3、4題
課后補(bǔ)充練習(xí)
1.一爆竹在空中的水平速度為υ,若由于爆炸分裂成兩塊,質(zhì)量分別為m1和m2,其中質(zhì)量為m1的碎塊以υ1速度向相反的方向運動,求另一塊碎片的速度。
2.小車質(zhì)量為200kg,車上有一質(zhì)量為50kg的人。小車以5m/s的速度向東勻速行使,人以1m/s的速度向后跳離車子,求:人離開后車的速度。(5.6m/s)
3.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),由于整個系統(tǒng)所受合外為為零,所以系統(tǒng)動量守恒。
規(guī)定小孩初速度方向為正,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。

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