高中物理课堂 动量守恒定律(教学案例).doc

高中物理课堂 动量守恒定律（教学案例） 课 题第二节 功课 型新授课（1课时）教 学 目 标1知识与技能（1）理解动量守恒定律的内容，掌握动量守恒定律成立的条件，并能在具体问题中判断系统的动量是否守恒；（2）运用动量守恒定律解释有关现象，分析解决一维运动的问题。2过程与方法（1）体验用实验探究动量守恒的过程与方法；（2）学会理论思维的方法，能结合动量定理和牛顿第三定律导出动量守恒定律的表达式。3情感、态度与价值观 （1）通过亲历实验探究和动量守恒定律的推导过程，培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法；（2）领悟动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。教学重点、难点教学重点 动量守恒定律及其守恒条件的判定。教学难点动量守恒定律的矢量性。教 学 方 法 教学方法实验探究法、推理归纳法、案例分析法教 学 手 段教学工具气垫导轨、光电门和光电计时器，已称量好质量的两个滑块(附有弹簧圈和尼龙拉扣)，课件。教 学 活 动（一）引入新课计算机课件展示生活中的一个现象：一位同学去公园划船，当小船离岸大约1.5m左右时要跳上岸，他想自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2m，因此跳到岸上绝对没有问题，结果纵身一跳，却掉到水里了。他为什么不能安全地跳到岸上？显然这里涉及到人和船两个物体相互作用的问题。前面学过的动量定理只研究了一个物体受力作用一段时间后动量变化的规律，那么当两个物体相互作用时，他们各自的动量又怎样变化呢？（二）进行新课1.实验探究：物体碰撞时动量变化的规律 我们现在来研究在光滑水平面上沿着一条直线运动的物体发生碰撞时动量变化的规律。 猜想与假设 让学生对两个物体碰撞时的运动情况与动量变化的情况进行大胆的猜想，并与同学进行讨论。制定计划与设计实验 由学生设计实验验证自己的猜想，包括实验仪器和器材的选择，需要测量的物理量以及数据的处理。课上老师只提供了利用气垫导轨进行实验探究。 进行实验与收集证据 写出主要实验步骤，设计出记录表格，与小组的同学合作进行实验，记录实验中收集到的数据。实验1 两滑块弹性对撞（将弹簧圈卡在一个滑块上对撞）把两个滑块（质量分别为=222.0g， =229.5g）放在水平放置的气垫导轨上。 推动滑块、,让它们以一定速度做相向运动，分别通过两光电门后发生碰撞，碰后两滑块均被弹回，反向通过光电门。光电计时器记录下滑块 和 碰撞前通过A、B光门的时间 和 以及碰撞后通过光门的时间 和 (挡光片的宽度为0.03m)计算出碰撞前的总动量与碰撞后总动量。改变两滑块的速度再做2次实验，将结果记入表格。表一 两运动滑块对撞的实验数据及计算结果（供参考）次数（s）（s）（s） （s）碰撞前p(kgm/s)碰撞后p(kgm/s)10.16730.13080.13630.1889-0.01280.012420.16970.08410.08770.1996-0.04260.041430.07180.12970.13930.07840.0397-0.0400实验2 将弹簧圈取下，两滑块相对面各安装尼龙子母扣，只在滑块 （质量为229.5g）上安装挡光片，把滑块 放在两光电门之间，推动滑块通过光电门B与滑块相碰，碰撞后二者粘合在一起后通过光电门 B光电门B测出碰前通过B的时间t，光电门A测出碰后 通过B时的时间 计算出碰撞前后总动量、再次改变滑块的速度重复做2次实验，将结果记入表格。表一 动滑块撞静滑块的实验数据及计算结果（供参考）次数t（s）（s）碰撞前p(kgm/s)碰撞后p(kgm/s)10.05340.10500.12890.129020.06600.13210.10430.102530.05880.11820.11710.1146 分析与论证 对数据进行处理、分析，得出实验的结论。由表一可计算出三次实验碰前与碰后的动量损失分别为:3.13、2.81、0.75由表二可计算出三次实验碰前与碰后的动量损失分别为0.08、1.73、2.13.实验结果表明，在实验误差范围内，两滑块碰撞前后的总动量相等评估 实验结论与猜想是否一致，如何改进实验减小误差。交流与合作 课后完成自己的实验，与其他小组交流、讨论，了解他们制订的探究计划和设计的实验方案，取长补短。m1m2v1v22.分析论证 推导 如图，设想光滑水平桌面上有两个匀速运动的物体，它们的质量分别是m1和m2，速度分别是v1和v2，则它们的总动量(动量的矢量和)Pp1+p2m1v1+m2v2（速度本身带方向）经过一定时间发生碰撞，设碰后二者的速度分别为v1和v2，此时它们的动量的矢量和，即总动量pp1+p2m1v1+m2v2。假设碰撞过程中第一个球和第二个球受到的平均作用力分别为F1和F2，作用时间为t，碰撞后两球仍沿同一直线运动，速度分别变为v1和v2根据动量定理，对于m1物体有F1t=m1 v1-m1v1对于m2物体有F2t=m2 v2-m2v2根据牛顿第三定律，F1=-F2，所以，F1t=-F2t，即m1 v1-m1v1= -m2 v2+m2v2整理后得：m1v1+m2v2= m2v2+m1v1就是 p。= p这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。分析条件 两球碰撞时除了它们相互间的作用力(这是系统的内力)外，还受到各自的重力和支持力的作用，但它们彼此平衡。所以说m1和m2组成的系统不受外力，或说它们所受的合外力为零。有相互作用的物体构成一个系统系统中相互作用的各物体之间的相互作用力叫做内力外部其他物体对系统的作用力叫做外力。归纳结论 相互作用的物体所组成的系统，如果不受外力作用，或它们所受外力之和为零，则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律适用的范围：适用于两个或两个以上物体组成的系统。动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律，对高速或低速运动的物体系统，对宏观或微观系统它都是适用的。3.案例分析 案例一 甲、乙两物体沿同一直线相向运动，甲的速度是3m/s，乙物体的速度是1m/s。碰撞后甲、乙两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度的大小都是2m/s。求甲、乙两物体的质量之比是多少？由于动量是矢量，具有方向性，在讨论动量守恒时必须注意到其方向性。为此首先规定一个正方向，然后在此基础上进行研究。讲解：规定甲物体初速度方向为正方向。则v1+3m/s，v2-1m/s。碰后v1-2m/s，v22m/s。根据动量守恒定律应有代入数值后可得m1/m23/5即甲、乙两物体的质量比为35。案例二 请同学们分析本课开始时那位同学落水的原因。4课堂训练 质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量是80kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。（答案：3 m/s）5新课小结 （师生共同完成）（1）动量守恒定律的几种表达式为：p=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）p=0(系统总动量增量为0)p=-p（相互作用的两个物体构成系统,两物体动量增量大小相等、方向相反）m1v1+m2v2=m1v1+m2v2(相互作用两个物体组成系统，前动量和等于后动量和) (2)动量守恒的条件：系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒。（3）本节中运用了实验探究的方法、理论分析论证的方法，它们是研究问题、解决问题常用的方法，我们应该掌握。（三）课后实践1估测玩具枪子弹的出口速度。取一只乒乓球，在球上挖一个圆孔，向球内填一些橡皮泥或软泡沫塑料，测出球的质量M。然后将球像图所示的那样，放在桌子的边缘处，再将玩具枪装弹上弦，支在桌面上，水平瞄准球的圆孔。扣动板机后，子弹射入孔中，与大球一同水平抛出。注意：子弹不能伤及人体和损毁其它物品。2书后作业。学 生 活 动学生分组阅读、讨论、解答思考题:学生活动：思考老师提出的问题。回顾前面学过的动量定理的内容：Ft=mVt-mVo学生活动： 猜想 根据牛顿第三定律和动量定理可知，相互碰撞的两个物体，动量变化量应该大小相等，方向相反。那么系统总动量就应该保持不变。学生活动：由学生设计实验验证自己的猜想，包括实验仪器和器材的选择，需要测量的物理量以及数据的处理。学生活动：写出主要实验步骤，设计出记录表格，与小组的同学合作进行实验，记录实验中收集到的数据。学生活动：对实验中收集到的数据进行计算和分析，在误差范围内，看与猜想是否相符。学生活动：阅读课文，