第一篇:動量守恒定律教學(xué)設(shè)計范文
《動量守恒定律》教學(xué)設(shè)計
物理組 梁永
一、教材分析 地位與作用
本節(jié)課的內(nèi)容是全日制普通高級中學(xué)物理第二冊(人教版)第一章第三節(jié)。本節(jié)講述動量守恒定律,它既是本章的核心內(nèi)容,也是整個高中物理的重點內(nèi)容。它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了動量、沖量和動量定理之后,以動量定理為基礎(chǔ),研究有相互作用的系統(tǒng)在不受外力或所受合外力等于零時所遵循的規(guī)律。它是動量定理的深化和延伸,且它的適用范圍十分廣泛。
動量守恒定律是高中物理階段繼牛頓運動定律、動能定理以及機械能守恒定律之后的又一重要的解決問題的基本工具。動量守恒定律對于宏觀物體低速運動適用,對于微觀物體高速運動同樣適用;不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng),也適用于多個物體組成的系統(tǒng)。因此,動量守恒定律不僅在動力學(xué)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用,在日后的物理學(xué)領(lǐng)域如原子物理等方面都有著廣泛的應(yīng)用,為解決物理問題的幾大主要方法之一。因此,動量守恒定律在教學(xué)當中有著非常重要的地位。
二、學(xué)情分析
學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)當中已經(jīng)掌握了動量、沖量的相關(guān)知識,在學(xué)習(xí)了動量定理之后,對于研究對象為一個物體的相關(guān)現(xiàn)象已經(jīng)能夠做出比較準確的解釋,并且學(xué)生已經(jīng)初步具備了動量的觀念,為以相對較為復(fù)雜的由多個物體構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對象的一類問題做好了知識上的準備。
碰撞、爆炸等問題是生活中比較常見的一類問題,學(xué)生對于這部分現(xiàn)象比較感興趣,理論和實際問題在這部分能夠很好地結(jié)合在一起。學(xué)生在前期的學(xué)習(xí)和實踐當中已經(jīng)具備了一定的分析能力,為動量守恒定律的推導(dǎo)做好了能力上的準備。
從實驗導(dǎo)入,激發(fā)學(xué)生求知欲,對于這部分的相關(guān)知識,學(xué)生具備了一定的主動學(xué)習(xí)意識。
三、教學(xué)目標、重點、難點、關(guān)鍵
(一)教學(xué)目標
1.知識與技能:理解動量守恒定律的確切含義和表達式,能用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動量守恒定律,掌握動量守恒定律的適用條件。
2.過程與方法:分析、推導(dǎo)并應(yīng)用動量守恒定律
3.情感態(tài)度與價值觀:培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴謹務(wù)實的學(xué)習(xí)方法。
(二)重點、難點、關(guān)鍵
重點:動量守恒定律的推導(dǎo)和守恒條件 難點:守恒條件的理解 關(guān)鍵:應(yīng)用動量定理分析
四、設(shè)計理念
在教學(xué)活動中,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當中體會成功的快樂,滲透嚴謹務(wù)實的科學(xué)思想;同時,教師發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)探究活動當中找到正確的分析方向,五、教學(xué)流程設(shè)計 教學(xué)方法
分析歸納法、質(zhì)疑討論法、多媒體展示 教學(xué)流程
(一)引入新課
回顧動量定理的內(nèi)容和表達式,指出動量定理的研究對象為一個物體。質(zhì)疑:當物體相互作用時,情況又怎樣呢?
(二)新課教學(xué)
1、分析教材中實驗部分,對比多媒體展示的實驗,總結(jié)通過實驗得到的相關(guān)結(jié)論。
2、創(chuàng)設(shè)物理情景,搭設(shè)認知臺階,引導(dǎo)學(xué)生利用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)動量守恒定律的形式。
3、討論合外力不為零的情形,利用動量定理和牛頓第三定律重新推導(dǎo),判斷系統(tǒng)動量在碰撞前后是否守恒,從而確定動量守恒定律成立的條件。
4、總結(jié)動量守恒定律內(nèi)容
5、介紹動量守恒定律的適用范圍
(三)小結(jié)
師生共同總結(jié)動量守恒定律的內(nèi)容、條件以及適用范圍。
(四)作業(yè)P10 練習(xí)三(3)(4)
六、板書設(shè)計 動量守恒定律
1、內(nèi)容:一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變
(1)系統(tǒng):有相互作用的物體通常稱為系統(tǒng)(2)系統(tǒng)中各物體之間的相互作用力叫做內(nèi)力(3)外部其他物體對系統(tǒng)的作用力叫做外力
2、表達式:p?p'''12?p1?p2或p?p
3、條件:一個系統(tǒng)不受外力或外力之和為零,系統(tǒng)的總動量保持不變
4、適用范圍:(1)小到微觀粒子,大到天體
(2)不僅適用于低速運動,也適用于高速運動
第二篇:《動量守恒定律及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計
《動量守恒定律及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計
何小東
一、教材分析
地位與作用
本節(jié)講述動量守恒定律及其應(yīng)用,它既是本章的核心內(nèi)容,也是整個高中物理的重點內(nèi)容。它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了動量、沖量和動量定理之后,以動量定理為基礎(chǔ),研究有相互作用的系統(tǒng)在不受外力或所受合外力等于零時所遵循的規(guī)律。它是動量定理的深化和延伸,且它的適用范圍十分廣泛。
動量守恒定律是高中物理階段繼牛頓運動定律、動能定理以及機械能守恒定律、能量守恒定律之后的又一重要的解決問題的基本工具。動量守恒定律對于宏觀物體低速運動適用,對于微觀物體高速運動同樣適用;不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng),也適用于多個物體組成的系統(tǒng)。因此,動量守恒定律不僅在動力學(xué)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用,在日后的物理學(xué)領(lǐng)域如原子物理等方面都有著廣泛的應(yīng)用,為解決物理問題的幾大主要方法之一。因此,動量守恒定律在教學(xué)當中有著非常重要的地位。
二、學(xué)情分析
學(xué)生在前面高二的學(xué)習(xí)當中已經(jīng)學(xué)習(xí)了動量、沖量、動量定理、動量守恒定律的相關(guān)知識,只是時間有點久,現(xiàn)在只記得公式和簡單應(yīng)用。對于動量守恒的條件已經(jīng)基本忘記。對于很多經(jīng)典模型還不會立刻寫出公式,對于模型的末狀態(tài)臨界問題還很難把握。大部分學(xué)生對于動量守恒定律還是覺得比較容易,反而是與之對應(yīng)的能量守恒公式對他們是難點。
三、教學(xué)目標、重點、難點
(一)教學(xué)目標
1.理解系統(tǒng)動量守恒的條件.2.會應(yīng)用動量守恒定律解決基本問題.3.可以寫出動量守恒與之對應(yīng)的能量守恒.(二)重點、難點、關(guān)鍵
重點:教學(xué)目標的三點
難點:動量守恒條件的理解和能量守恒
四、設(shè)計理念
在教學(xué)活動中,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當中體會成功的快樂,滲透嚴謹務(wù)實的科學(xué)思想;同時,教師發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中找到正確的分析方向,五、教學(xué)流程設(shè)計
教學(xué)方法
分析歸納法、典題例析法、多媒體展示
教學(xué)流程
(一)復(fù)習(xí)回顧
回顧動量守恒定律的內(nèi)容、表達式和條件
(二)應(yīng)用
經(jīng)典模型的分析與應(yīng)用:
1、碰撞的分類(主要講解彈性碰撞和完全非彈性碰撞)
2、子彈打木塊模型
3、小球彈簧問題
4、摩擦帶動模型
(三)作業(yè) 步步高94--96
六、板書設(shè)計
動量守恒定律及其應(yīng)用
1、表達式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
2、條件:
3、應(yīng)用
七、反思
練習(xí)題
1、(2021全國乙卷14)如圖,光滑水平地面上有一小車,一輕彈簧的一端與車廂的擋板相連,另一端與滑塊相連,滑塊與車廂的水平底板間有摩擦。用力向右推動車廂使彈簧壓縮,撤去推力時滑塊在車廂底板上有相對滑動。在地面參考系(可視為慣性系)中,從撤去推力開始,小車、彈簧和滑塊組成的系統(tǒng)()
A.動量守恒,機械能守恒
B.動量守恒,機械能不守恒
C.動量不守恒,機械能守恒
D.動量不守恒,機械能不守恒
2.彈性碰撞(m1、m2)
討論:①若m1=m2,則v1′=0,v2′=v1(速度交換);
②若m1>m2,則v1′>0,v2′>0(碰后兩物體沿同一方向運動);當m1?m2時,v1′≈v1,v2′≈2v1;
③若m1
4、
(2020·全國卷Ⅲ·15)甲、乙兩個物塊在光滑水平桌面上沿同一直線運動,甲追上乙,并與乙發(fā)生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度隨時間的變化如圖中實線所示.已知甲的質(zhì)量為1 kg,則碰撞過程兩物塊損失的機械能為
(2020·全國卷Ⅲ·15)甲、乙兩個物塊在光滑水平桌面上沿同一直線運動,甲追上乙,并與乙發(fā)生碰撞,碰撞前后甲、乙的速度隨時間的變化如圖中實線所示.已知甲的質(zhì)量為1 kg,則碰撞過程兩物塊損失的機械能為
A.3 J B.4 J C.5 J D.6 J5、如圖所示,光滑懸空軌道上靜止一質(zhì)量為3m的小車A,用一段不可伸長的輕質(zhì)細繩懸掛一質(zhì)量為2m的木塊B.一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0射入木塊(時間極短),試求:(不計空氣阻力,重力加速度為g).求:
子彈射入木塊B時產(chǎn)生的熱量;
6、如圖所示,小球B與一輕質(zhì)彈簧相連,并靜止在足夠長的光滑水平面上,質(zhì)量為m1的小球A以v的速度與輕質(zhì)彈簧正碰.小球B的質(zhì)量為m2.求當兩個小球與彈簧組成的系統(tǒng)動能最小時,小球B的速度的大小.以及彈簧的彈性勢能。
7、滑塊恰好不滑出長木板,動摩擦因數(shù)為μ,求木板的長度L。
第三篇:動量守恒定律教學(xué)設(shè)計
教
學(xué)
設(shè)
計
稿
遼陽市第二高級中學(xué)物理組
李鑫
§ 16.2
動量守恒定律
(一)一、教學(xué)目標
知識技能:
1、理解動量的概念,會計算動量的一維變化
2、理解動量守恒定律及其條件拓寬
3、會應(yīng)用動量守恒定律解決計算問題
過程與方法: 獨立學(xué)與合作學(xué) 情感態(tài)度與價值觀:
1、體驗探索物理奧秘和創(chuàng)設(shè)物理情境的樂趣,培養(yǎng)科學(xué)探索和創(chuàng)造精神;
2、體會藝術(shù)中的科學(xué),升華愛科學(xué)、愛祖國的情感
二、重點、難點
重點
動量和動量守恒定律 難點
動量的變化;動量守恒的條件 三、教法與學(xué)法
教法:兩先兩后,既先學(xué)后教,先練后講。學(xué)法:獨立學(xué)與合作學(xué)
四、教學(xué)準備
多媒體(展示學(xué)案播放動畫)、實物展示臺(供學(xué)生展示用)、學(xué)案(課前要求預(yù)習(xí))
五、教學(xué)過程 引入新課:展示學(xué)生學(xué)案中對上節(jié)知識的回顧引入本節(jié)課 進行新課:
1、每個知識點都是先展示學(xué)生對學(xué)案中知識點的理解,先學(xué)后教突破重點。讓學(xué)生自己小組討論設(shè)計我是大導(dǎo)演里的物理情景并進行展示,先練后講突破難點。最后由教師進行肯定和補充師生達成共識完成對每個知識點的教學(xué)。
2、三個知識點都學(xué)習(xí)完成后通過一個動畫情景引出一道例題進行鞏固練習(xí)
例題:若老鼠Jerry噴出質(zhì)量mq = 10g 的氣體之后,自己的質(zhì)量是mJ = 0.5kg,且獲得了vJ
= 1m/s 的水平速度,則Jerry噴出的氣體相對于地面的速度vq 是多大?
3、讓學(xué)生親自動手做兩個小實驗,通過親身體驗進一步達到突破難點的目的
課堂小結(jié):對所學(xué)的知識點進行總結(jié) 反饋評價:小組討論,師生交流,反饋信息 布置作業(yè):由一個小游戲引出本節(jié)的作業(yè) 思考:比較動量和動能
觀察:觀察或回憶生活中與動量守恒有關(guān)的現(xiàn)象或片段 交流;與同學(xué)們交流物理情境,共同分析其中的規(guī)律 提升:結(jié)合實際,估算數(shù)據(jù),通過定量計算分析情境的科學(xué)性
六、板書設(shè)計 §16.2
動 量 守 恒 定 律(一)
一、動量
二、系統(tǒng)、內(nèi)力和外力
三、動量守恒定律
1、定義式:p=mv
至少
內(nèi)部
外部
1、內(nèi)容(略)矢量性 相對性 狀態(tài)量
兩個
施力
施力
2、表達式:
2、單位:kgm/s
內(nèi)力和外力的區(qū)分
p1 + p2 = p1' + p2'
3、動量變化量
依賴于系統(tǒng)的選取
3、條件(略)△p = p'- p = mv'-mv
·矢量性同時性相對性
學(xué) 案 設(shè) 計
〈我來學(xué)學(xué)〉§16.2動量守恒定律
(一)[回顧]A、B碰撞實驗中,(填“A”或“B”或“AB系統(tǒng)”)具有的 守恒
[查閱資料]“mv”是什么?“mv”給了你什么印象? [我是大導(dǎo)演]你能導(dǎo)演一場“mv”(一維)變化的情境嗎?
[分析研究]說說碰撞實驗中,什么情況造成了A和B的mv都改變了,而AB系統(tǒng)的mv卻沒變?
[我的理論]
1、動量守恒之我論。
2、表達式
3、說明
[查閱資料][想想說說] [我是大導(dǎo)演]你能導(dǎo)演一場動量守恒的情景嗎?
第四篇:動量守恒定律的應(yīng)用-教學(xué)設(shè)計
物理習(xí)題課中的五步教學(xué)法
----《動量守恒定律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計
江蘇省懷仁中學(xué)
張忠一
一、教學(xué)目標:
1、知識目標:
應(yīng)用動量守恒定律處理相互作用的物體的位移變化關(guān)系問題
2、能力目標:
培養(yǎng)學(xué)生的分析、歸納問題的能力和對知識的“遷移”能力
3、情感目標:
通過小組間的討論競賽,培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作精神和集體榮譽感,并讓學(xué)生感受由困惑到豁然開朗的愉悅。
二、教學(xué)方法:
1、啟發(fā):動機是指引起和維持個體的活動,并使活動朝向某一目標的內(nèi)部心理過程和內(nèi)部動力。人的各種活動是在動機的指引下向著某一目標進行的,而興趣是人們探究某種事物或從事某種活動的心理傾向,是推動人們認識事物、探求真理的重要動機。教師利用生動有趣的實驗、生活中的物理現(xiàn)象和創(chuàng)設(shè)物理情境等方式來設(shè)疑,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)學(xué)生解釋物理現(xiàn)象,探索物理知識的求知欲。“啟”是教學(xué)過程中最重要的一種教學(xué)方法。
2、閱讀:指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下閱讀物理問題,并進行獨立思考。在讀題的過程中,注重思考兩點:第一是物理過程,這是把握問題的整體思路,是選擇相關(guān)物理知識來處理問題的前提和依據(jù)。第二是分析各物理量,其中包括已知的量、待求的量、不變(或相同)的量、隱含的量,這是解決問題的基本思路,也是進一步確定所應(yīng)用物理規(guī)律的方法。
3、議論:指教師組織學(xué)生針對閱讀過程中出現(xiàn)的問題,利用已有的知識能力所進行的小組議論(宜四人一組)、全班討論和師生共議。“議”一方面可以使學(xué)生加深理解所閱讀的內(nèi)容,另一方面還能啟發(fā)學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí),加強學(xué)生間的團結(jié)協(xié)作能力,在討論過程中教師盡量做到充分調(diào)動全體學(xué)生思維的積極性,鼓勵他們積極思考,主動發(fā)言,提出問題。還要求教師具有敏銳的洞察力和良好的調(diào)控能力,準確把握討論的信息,注意收集討論中出現(xiàn)的帶有普遍性的問題。
4、講評:指學(xué)生和教師的講解。學(xué)生分組討論,選出組長,由組長向全班學(xué)生闡述討論結(jié)果,并由其他同學(xué)進行補充、完善,這樣可以促進學(xué)生的思維,鍛煉學(xué)生的口才,還可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。教師針對學(xué)生在討論過程中出現(xiàn)的帶有普遍性的問題及關(guān)鍵性的問題進行講解,講的目的在于啟發(fā)學(xué)生積極思維,幫助學(xué)生找出解決問題的方法、規(guī)律。
5、練習(xí):指學(xué)生在掌握了一定的知識技能的情況下進行的形成性練習(xí),從而進一步鞏固所學(xué)的知識,練習(xí)的方式可以多樣化,包括課內(nèi)練習(xí)和課外練習(xí),練習(xí)的內(nèi)容應(yīng)緊扣所學(xué)內(nèi)容。課堂練習(xí)應(yīng)“小”“精”“活”,有利于啟迪學(xué)生思維,有利于學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容,有利于提高學(xué)生的綜合能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。課外練習(xí)應(yīng)結(jié)合學(xué)生的日常生活或結(jié)合科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,拓展學(xué)生的視野和思維。
三、教學(xué)內(nèi)容:
1、引入:
江南水鄉(xiāng),風(fēng)景秀麗,泛舟河中,其樂無窮。很多學(xué)生都坐過小漁船,但他們感到困惑的是:人在船上向前走時,為什么船卻向后退?人在船上向前走的距離與船向后的距離又有什么關(guān)系呢?
題外話:在這節(jié)課之前,利用研究性學(xué)習(xí)課時間,帶領(lǐng)學(xué)生到學(xué)校東面的小河邊(這里漁民很多)去親自體驗這種情景,并分組進行測量記錄。
2、投影:
例:靜止在水平面上的船長為L,質(zhì)量為M,一個質(zhì)量為m的站在船頭,當此人由船頭走到船尾時,不計水的阻力,人移動的距離是多少?船移動的距離是多少?
學(xué)生審題后教師提出問題:
1、人走動是勻速的還是變速的?
2、人走動時與船之間水平方向是否存在力?
3、人走動時船是否運動?
4、若船運動,與人的走動速度關(guān)系如何?
5、人移動的距離等于船長L嗎?
6、這個問題可能利用什么知識來處理?
將學(xué)生分組進行討論,視回答情況進行積分競賽。
對于兩個物體相互作用,運動情況也相互影響的問題,學(xué)生很容易想到可能利用動量守恒定律來處理,但動量中涉及到的只是物體的速度,而題中要求移動的距離。這也是此題的一個“關(guān)節(jié)”所在,此時教師引導(dǎo)學(xué)生考慮速度與距離的關(guān)系,學(xué)生會想到s=vt,設(shè)人的速度為v1行走的距離為s1;船的速度為v2,行走的距離為s2,以人的行走方向為正方向,根據(jù)動量守恒定律:
0=mv1+M(-v2)兩邊同乘以時間t,則
0=mv1t-Mv2t
即 0=ms1-Ms2
學(xué)生可能會出現(xiàn)上面這樣一個盲目的解題結(jié)果,根本沒有理解這里v1、v2的意義。這時教師應(yīng)提醒學(xué)生注意:s=vt只對勻速直線運動適用,而人和船的運動狀態(tài)是個不定量,所以v只能是平均速度。但是動量mv是狀態(tài)量,而平均速度是過程量,這里又存在矛盾,如何化解呢? 我們可以這樣來想:對于一個變速運動的過程,它的平均速度比最大速度小,比最小速度大,所以一定會等于此過程中某一時刻的瞬時速度的大小,假設(shè)這一時刻人和船的速度分別為v1、v2,根據(jù)動量守恒定律:
0=mv1+M(—v2)
即
0=mv1+M(-v2)
那么 0=mv1t+M(-v2t)所以 0=ms1-Ms2
①
本題還有一個難點所在:人移動的距離和船移動的距離有什么關(guān)系?對于這一點,學(xué)生經(jīng)過親身經(jīng)歷已有感性認識,通過討論會解決的。借助畫圖來分析:
由圖易知:s1+s2=L
② 聯(lián)立①②得
Ms1=L M?mms2=L M?m討論:末狀態(tài)會出現(xiàn)如下圖所示情況嗎?為什么?
(不可能,因為人的速度方向向右,末位置應(yīng)在出發(fā)點的右側(cè)。)
課堂練習(xí)1:靜止在水面的船長為L,質(zhì)量為M,一個質(zhì)量為m,長為l的小車從船頭由靜止開向船尾時,不計水的阻力,則車移動的距離是多少?船移動的距離是多少?
本題類似于“隊伍過橋”問題,與例題的區(qū)別在于車相對于船比人相對
Mm于船少走l,所以s1=(L—l)
s2=(L—l)
M?mM?m
課堂練習(xí)2:靜止在水面上的船長為b,斜邊長為a,質(zhì)量為M,一個質(zhì)量為m的小球從船頭由靜止沿斜面滾向船尾時,不計水的阻力,則球移動的距離是多少?船移動的距離是多少?
系統(tǒng)水平方向上動量守恒。先考慮小球
M水平方向上移動的距離s1=b,再考
M?m慮沿斜面方向上移動的距離
s`1=s?(a?b)
mb M?m課外練習(xí):靜止在水面上的船長為L,一人站立船頭,手持一槍,船尾有一靶,子彈不能穿透靶。已知槍中有n子彈,每發(fā)子彈的質(zhì)量為m,船、人、s2=槍和靶的總質(zhì)量為M,問:子彈發(fā)射完后,船移動的距離是多少?
每發(fā)射一顆子彈,系統(tǒng)的動量守恒。在發(fā)射n發(fā)子彈的過程中,系統(tǒng)的動量也守恒,并可以等效地看成n發(fā)子彈一齊發(fā)射出去。
四、教學(xué)說明:
1、動量為狀態(tài)量,對應(yīng)的速度應(yīng)為瞬時速度。所以動量守恒定律中的“總動量保持不變”指的應(yīng)是系統(tǒng)的初、末兩個時刻的總動量相等,或系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量相等。若相互作用的兩個物體作用前均靜止,則相互作用的過程中系統(tǒng)的平均動量也守恒,利用這一點我們解決不少涉及位移的問題。
2、動量守恒定律的公式中各速度都要相對同一慣性參照系。地球及相對地球靜止或相對地球勻速直線運動的物體即為慣性系。所以在應(yīng)用動量守恒定律研究地面上物體的運動時,一般以地球作參照系。
第五篇:《動量守恒定律》說課稿
《動量守恒定律》說課稿
莊儒波
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)當指出,教材中推導(dǎo)一維動量守恒定律的數(shù)學(xué)表達時,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,不能認識認為這為是原因之一。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
根據(jù)教學(xué)大綱的要求、教材的具體內(nèi)容和高中學(xué)生的認知特征,擬確定下列教學(xué)目標:
1、知識目標 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)表達式。
2、能力目標 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
使學(xué)生認識到,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)生的主動性有機地結(jié)合起來,及時強化有關(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
////
2m1v1+m2v2=m1v1+m2v2
○
其必要且充分條件是:
A.F=f=0,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?
(2)A離開墻壁后,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嗎?2.2嗎?1.能得到方程○在滿足充要條件A或條件B時,能得到方程○(答案:均能得到)
教師進一步拓展 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.
3.討論例2(投影出示例2):如圖3所示,質(zhì)量均為M的A、B兩木塊從同一高度自由下落.當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
A.tA=tB B.tA>tB C.tA<tB D.無法比較
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
2有(m+M)g?t=(M+m)v2-Mv1.由于重力(m間為?t,則依方程○+M)g為有限量,且?t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(?t?0),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:
1(M+m)v0=Mv+mu
○
錯解二:(M+m)v0=Mv0+m(v0-u)
○
1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 學(xué)生分析 ○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。
2式中 學(xué)生討論后分析 ○(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;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?/p>
6.小結(jié)本節(jié)內(nèi)容,布置作業(yè)。