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2019-2020年高中物理《動量守恒定律》說課稿2 人教版 一、 說教材 力對空間和時間的積累，是力對物體作用的兩種基本表現(xiàn)形式。在《物理》選修本中，先介紹描述力的時間積累效應(yīng)――動量定理，之后深入介紹了物體相互相互作用過程中所遵循的基本規(guī)律――動量守恒定律，這是高中學(xué)生所學(xué)習(xí)的自然界中四個基本守恒定律之一，因而它具有特殊的地位。 教材選取兩體問題中的碰撞模型，依據(jù)牛頓第二定律導(dǎo)出了動量守恒定律的一維表達(dá)式，再將結(jié)論拓展為多體、兩維情況，較全面地介紹了動量守恒定律的適用范圍要廣泛得多，它不僅和牛頓第二定律一樣適用于宏觀低速系統(tǒng)，也適用于牛頓第二定律不成立的宏觀高速系統(tǒng)及微觀系統(tǒng)。教材還詳盡地介紹了動量守恒的條件，指出在系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零時，系統(tǒng)的動量保持不變。 前節(jié)教材講述的沖量動量及動量定理是全章的基礎(chǔ)知識,在中學(xué)物理中用動量定理處理的對象一般是單體,本節(jié)則將研究對象拓展到系統(tǒng),在動量定理的基礎(chǔ)上概括出動量守恒定律,因此,本節(jié)內(nèi)容是上節(jié)內(nèi)容的深化和延伸,定律對眾多的研究對象,用更為復(fù)雜的數(shù)學(xué)表述形式,深入地概括了封閉系統(tǒng)中的一般規(guī)律,動量守恒定律不僅是本章的核心內(nèi)容,也是整個高中物理的重點.學(xué)好本節(jié)內(nèi)容,對今后綜合處理物理問題以及學(xué)習(xí)新的物理知識都是至關(guān)重要的.本節(jié)的重點是理解動量守恒的條件,難點是理解動量守恒定律的物理內(nèi)涵;動量的矢量性`動量的相對性以及研究對象的系統(tǒng)性、物理狀態(tài)的同時性。 應(yīng)當(dāng)指出，教材中推導(dǎo)一維動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)時，所借助的是在光滑平面上的兩體碰撞模型。這個模型雖然簡單，也便于學(xué)生接受，但因力學(xué)環(huán)境較簡單，對揭示動量守恒的條件，特別是闡述在系統(tǒng)受到合外力為零時動量守恒、系統(tǒng)內(nèi)相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于其所受合外力時系統(tǒng)動量近似守恒，顯得論述不夠充分。學(xué)生常在確定動量守恒定律成立條件時發(fā)生錯誤，不能認(rèn)識認(rèn)為這為是原因之一。有鑒于此，可另選受力較為復(fù)雜的兩體模型 二、 教學(xué)目標(biāo) 根據(jù)教學(xué)大綱的要求、教材的具體內(nèi)容和高中學(xué)生的認(rèn)知特征，擬確定下列教學(xué)目標(biāo)： １、知識目標(biāo) 能用一維、兩體模型推導(dǎo)動量守恒定律，理解并掌握動量守恒定律的內(nèi)容，了解動量守恒定律幾種不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 ２、能力目標(biāo) 理解動量守恒定律的成立條件，能夠在具體問題中判定動量是否守恒；能熟練應(yīng)用動量守恒定律解決問題，知道應(yīng)用動量守恒定解決實際問題的基本思路和方法。在具體應(yīng)用中，能注意守恒方程的“四性”：系統(tǒng)性、相對性、同時性、矢量性。 ３、科學(xué)思維品質(zhì)目標(biāo) 使學(xué)生認(rèn)識到，研究物理量的守恒關(guān)系是一種科學(xué)思維方法。物理學(xué)中的許多重要定理、定律，其本質(zhì)上都是表達(dá)了一定的守恒關(guān)系。動量守恒、是自然中質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒、電荷守恒這四大基本守恒定律之一，它具有廣泛的適用范圍。 三、 說教法 １、 引導(dǎo)探索式 物理教學(xué)大綱指出，學(xué)習(xí)物理，重在理解。為使學(xué)生理解動量 守恒的概念及其守恒條件，宜采用引導(dǎo)探索式教學(xué)方法。由教師在關(guān)鍵步驟上作恰當(dāng)引導(dǎo)，師生共同對給出一維、兩 體模型中的每個單體及系統(tǒng)由兩者構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，確定單體及系統(tǒng)所受的合沖量；確定單體及系統(tǒng)的動量變化。在對單體應(yīng)用動量定理的基礎(chǔ)上，引出系統(tǒng)動量守恒的概念，進(jìn)而探索系統(tǒng)動量守恒的條件。在探索的過程中，充分利用分析、推理的方法，通過演譯論證，環(huán)環(huán)相扣地得出結(jié)論，以便培養(yǎng)學(xué)生的分析能力及綜合概括能力。 ２、講練結(jié)合式 在討論動量守恒定律應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個問題時，讓學(xué)生分析具體問題，教師注意隨時發(fā)現(xiàn)學(xué)生中出現(xiàn)的錯誤，或有意給出錯誤解答，及時組織學(xué)生分析產(chǎn)生錯誤的原因，把教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主動性有機(jī)地結(jié)合起來，及時強(qiáng)化有關(guān)知識。 四、 說教學(xué)程序 １、 利用一維、兩體模型導(dǎo)出動量守恒定律 如圖１所示，質(zhì)量分別為ｍ１ｍ２的Ａ、Ｂ兩物體疊放在水平面上，所有接觸面均 粗糙，兩物體具有水平速度且分別為ｖ１、ｖ２（設(shè)ｖ１＞ｖ２）。在水平拉力Ｆ作用下，經(jīng)時間ｔ，兩者速度分別為ｖ１／、ｖ２／。 （１）由學(xué)生分析兩物體的受力情況（圖中豎直方向為平衡態(tài)，所受重力、彈力未畫出），指出其中的一對作用力與反作用力（圖中均用ｆ１表示）。 （２）在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生分別以Ａ、Ｂ為對象，利用動量定理導(dǎo)出下列方程： Ａ：（Ｆ－ｆ１）ｔ＝ｍ１ｖ１／－ｍ１ｖ１， Ｂ：（ｆ１－ｆ）ｔ＝ｍ２ｖ２／－ｍ２ｖ２。 （３）教師提出將上述兩方程相加，可得： （Ｆ－ｆ）ｔ＝（ｍ１ｖ１／＋ｍ２ｖ２／）－（ｍ１ｖ１＋ｍ２ｖ２）　　　 教師結(jié)合模型介紹系統(tǒng)、內(nèi)力、外力及動量守恒的概念，并進(jìn)一步指出：１ 將前述兩式相加的物理意義是，把研究對象由單體擴(kuò)展為系統(tǒng)；２ 內(nèi)力（一對ｆ１）只能在ｖ系統(tǒng)內(nèi)的物體間傳遞動量，不能改變系統(tǒng)的總動量；３ 外力（Ｆ及ｆ）可以改變系統(tǒng)的總動量，且合外力的沖量等于系統(tǒng)動量的增量（系統(tǒng)動量定理，不要求全體學(xué)生掌握）。 （４）師生共同分析系統(tǒng)動量守恒的條件：先由學(xué)生分組討論，再由各組代表發(fā)言，教師最后總結(jié)，若使下述守恒方程成立，即有 　　　　　　?。恚保觯保恚玻觯玻剑恚保觯保恚玻觯玻　　　? 　　其必要且充分條件是： 　　?。粒疲剑妫剑?，即系統(tǒng)不受外力．（可將系統(tǒng)視為豎直方向不受外力，理想條件）． Ｂ．Ｆ－ｆ＝０，即系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零． ２、 討論例１（使用投影儀出示）：木塊Ａ和Ｂ用一只彈簧連接起來放在光滑水平面上，Ａ緊靠墻壁，在Ｂ上施加向左的水平力Ｆ使彈簧壓縮如圖２所示．當(dāng)撤去外力Ｆ后，問：（１）Ａ尚未離開墻壁前，Ａ、Ｂ系統(tǒng)動量是否守恒？ 　　　　　　　　　?。ǎ玻岭x開墻壁后，Ａ、Ｂ系統(tǒng)動量是否守恒？ （３）Ａ離開墻壁后，Ａ、Ｂ及地球系統(tǒng)動量是否守恒？ 　　　　　重點引導(dǎo)學(xué)生分析：外界對系統(tǒng)在水平方向是否存在有作用力．答案；（１）墻壁對系統(tǒng)的沖量不為零，不守恒；（２）守恒；（３）守恒． 　　　　　師生共同小結(jié)　注意系統(tǒng)性．動量守恒定律描述的對象是由兩個以上物體構(gòu)成的系統(tǒng)，選取某一系統(tǒng)動量可能守恒，而選取另一系統(tǒng)動量可能不守恒；當(dāng)選取兩個不同的系統(tǒng)動量雖均守恒時，但可能選取其中一個解題較簡捷． 　　　　　提問（投影出示問題）若設(shè)想圖１中兩疊放物體在豎直方向有相同的加速度和瞬時速度，系統(tǒng)在豎直方向處于不平衡狀態(tài)，圖中的各摩擦力仍存在，其它條件不變．問：１．能得到方程嗎？２．在滿足充要條件Ａ或條件Ｂ時，能得到方程嗎？（答案：均能得到） 　　　　　教師進(jìn)一步拓展　據(jù)上述提問可得：某一方向上動量守恒的條件：相互作用的系統(tǒng)所受的外力矢量和不為零，但在該方向上不受外力或外力在該方向上的分量和為零． 　　　　?。常懻摾玻ㄍ队俺鍪纠玻喝鐖D３所示，質(zhì)量均為Ｍ的Ａ、Ｂ兩木塊從同一高度自由下落．當(dāng)Ａ木塊落至某一位置時被以速度ｖ０水平飛來的質(zhì)量為ｍ的子彈擊中（設(shè)子彈未穿出），則Ａ、Ｂ兩木塊在空中運動的時間ｔＡ、ｔＢ的關(guān)系是 　　　?。粒簦粒剑簦隆。拢簦粒荆簦隆。茫簦粒迹簦隆。模疅o法比較 　　　　　重點分析Ａ與子彈構(gòu)成的系統(tǒng)：（１）水平方向不受外力，動量守恒．（２）豎直方向：子彈擊中瞬間Ａ在豎直方向的速度ｖ１，擊中后共同速度為ｖ２，擊中經(jīng)歷的時間為Dｔ，則依方程有（ｍ＋Ｍ）ｇDｔ＝（Ｍ＋ｍ）ｖ２－Ｍｖ１．由于重力（ｍ＋Ｍ）ｇ為有限量，且Dｔ極小，重力的沖量趨于零，故有（Ｍ＋ｍ）ｖ２＝Ｍｖ１，即豎直方向動量近似守恒．依ｖ２＜ｖ１知選項Ｂ正確，據(jù)此有：動量近似守恒的條件：系統(tǒng)所受外力的矢量和不為零，但為有限量，且相互作用的時間極短（Dｔ０），則外力的總沖量近似為零，系統(tǒng)的動量近似守恒。 ４、 討論例３（投影出示例３）：如圖４所示，在光滑的水平上，一輛平板車載 著一人以速度ｖ０＝６ｍ／ｓ水平向左勻速運動。已知車的質(zhì)量Ｍ＝１００㎏，人的質(zhì)量ｍ＝６０㎏。某一時刻，人突然相對于車以ｕ＝５ｍ／ｓ的速度向右奔跑。求人奔跑時車的速度多大？ 請４名學(xué)生板演，師生共同分析可能出現(xiàn)的錯誤（或由教師給出）： 錯解一： （Ｍ＋ｍ）ｖ０＝Ｍｖ＋ｍｕ 錯解二： （Ｍ＋ｍ）ｖ０＝Ｍｖ０＋ｍ（v０－u） 學(xué)生分析　式中v為車相對地的速度,u為人相對車的速度.違反了動量守恒要選取同一參考系的原則. 教師小結(jié)　 注意相對性。由于動量的大小和方向與參照系的選擇有關(guān)，因此應(yīng)用動量守恒定律時應(yīng)注意參考系的選取，必須選擇地球或相對地球做勻速百直線運動的物體為參考系。如果題設(shè)條件中各物體的速度不是相對同一參考系的必須將它們轉(zhuǎn)換成相對同一參考系的速度是。 　學(xué)生討論后分析　式中（v０－ｕ）不是人奔跑時相對于地的速度．人奔跑時相對于地的速度應(yīng)該是人對車發(fā)生作用后的速度，而不是人相對作用前車的速度． 　教師小結(jié)　注意同時性．動量守恒定律方程兩邊的動量分別是系統(tǒng)在初、末態(tài)的總動量．初態(tài)動量中的速度都應(yīng)該是相互作用前同一時刻的瞬時速度，末態(tài)動量中的速度都必須是相互作用后同一時刻的瞬時速度. 學(xué)生給出正確答案: (M+m)v0=Mv+m(v－u). (M+m)v0=Mv+m(u－v). 解得 v=7.88m/s 教師提問　上述兩式右端第二項不同表述形式的物理意義是什么？答：兩式中均取正方向水平向右，（v－u）表示人速方向向右，（u－v）表示人速方向向左． 　５．教師小結(jié)：注意矢量性。動量守恒定律的表達(dá)式是矢量方程，對于系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用前后均在同一直線上運動的問題，應(yīng)首先選定正方向，，凡與正方向相同的動量取正，反之取負(fù)；對于方向未知的動量一般先假設(shè)為正，根據(jù)求得的結(jié)果再判斷假設(shè)的真?zhèn)巍? ６．小結(jié)本節(jié)內(nèi)容，布置作業(yè)。