高中物理課堂 動量守恒定律(教學(xué)案例).doc

高中物理課堂 動量守恒定律（教學(xué)案例） 課 題第二節(jié) 功課 型新授課（1課時）教 學(xué) 目 標(biāo)1知識與技能（1）理解動量守恒定律的內(nèi)容，掌握動量守恒定律成立的條件，并能在具體問題中判斷系統(tǒng)的動量是否守恒；（2）運用動量守恒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象，分析解決一維運動的問題。2過程與方法（1）體驗用實驗探究動量守恒的過程與方法；（2）學(xué)會理論思維的方法，能結(jié)合動量定理和牛頓第三定律導(dǎo)出動量守恒定律的表達式。3情感、態(tài)度與價值觀 （1）通過親歷實驗探究和動量守恒定律的推導(dǎo)過程，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ǎ唬?）領(lǐng)悟動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一。教學(xué)重點、難點教學(xué)重點 動量守恒定律及其守恒條件的判定。教學(xué)難點動量守恒定律的矢量性。教 學(xué) 方 法 教學(xué)方法實驗探究法、推理歸納法、案例分析法教 學(xué) 手 段教學(xué)工具氣墊導(dǎo)軌、光電門和光電計時器，已稱量好質(zhì)量的兩個滑塊(附有彈簧圈和尼龍拉扣)，課件。教 學(xué) 活 動（一）引入新課計算機課件展示生活中的一個現(xiàn)象：一位同學(xué)去公園劃船，當(dāng)小船離岸大約1.5m左右時要跳上岸，他想自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績從未低于2m，因此跳到岸上絕對沒有問題，結(jié)果縱身一跳，卻掉到水里了。他為什么不能安全地跳到岸上？顯然這里涉及到人和船兩個物體相互作用的問題。前面學(xué)過的動量定理只研究了一個物體受力作用一段時間后動量變化的規(guī)律，那么當(dāng)兩個物體相互作用時，他們各自的動量又怎樣變化呢？（二）進行新課1.實驗探究：物體碰撞時動量變化的規(guī)律 我們現(xiàn)在來研究在光滑水平面上沿著一條直線運動的物體發(fā)生碰撞時動量變化的規(guī)律。 猜想與假設(shè) 讓學(xué)生對兩個物體碰撞時的運動情況與動量變化的情況進行大膽的猜想，并與同學(xué)進行討論。制定計劃與設(shè)計實驗 由學(xué)生設(shè)計實驗驗證自己的猜想，包括實驗儀器和器材的選擇，需要測量的物理量以及數(shù)據(jù)的處理。課上老師只提供了利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗探究。 進行實驗與收集證據(jù) 寫出主要實驗步驟，設(shè)計出記錄表格，與小組的同學(xué)合作進行實驗，記錄實驗中收集到的數(shù)據(jù)。實驗1 兩滑塊彈性對撞（將彈簧圈卡在一個滑塊上對撞）把兩個滑塊（質(zhì)量分別為=222.0g， =229.5g）放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上。 推動滑塊、,讓它們以一定速度做相向運動，分別通過兩光電門后發(fā)生碰撞，碰后兩滑塊均被彈回，反向通過光電門。光電計時器記錄下滑塊 和 碰撞前通過A、B光門的時間 和 以及碰撞后通過光門的時間 和 (擋光片的寬度為0.03m)計算出碰撞前的總動量與碰撞后總動量。改變兩滑塊的速度再做2次實驗，將結(jié)果記入表格。表一 兩運動滑塊對撞的實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果（供參考）次數(shù)（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實驗2 將彈簧圈取下，兩滑塊相對面各安裝尼龍子母扣，只在滑塊 （質(zhì)量為229.5g）上安裝擋光片，把滑塊 放在兩光電門之間，推動滑塊通過光電門B與滑塊相碰，碰撞后二者粘合在一起后通過光電門 B光電門B測出碰前通過B的時間t，光電門A測出碰后 通過B時的時間 計算出碰撞前后總動量、再次改變滑塊的速度重復(fù)做2次實驗，將結(jié)果記入表格。表一 動滑塊撞靜滑塊的實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果（供參考）次數(shù)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 分析與論證 對數(shù)據(jù)進行處理、分析，得出實驗的結(jié)論。由表一可計算出三次實驗碰前與碰后的動量損失分別為:3.13、2.81、0.75由表二可計算出三次實驗碰前與碰后的動量損失分別為0.08、1.73、2.13.實驗結(jié)果表明，在實驗誤差范圍內(nèi)，兩滑塊碰撞前后的總動量相等評估 實驗結(jié)論與猜想是否一致，如何改進實驗減小誤差。交流與合作 課后完成自己的實驗，與其他小組交流、討論，了解他們制訂的探究計劃和設(shè)計的實驗方案，取長補短。m1m2v1v22.分析論證 推導(dǎo) 如圖，設(shè)想光滑水平桌面上有兩個勻速運動的物體，它們的質(zhì)量分別是m1和m2，速度分別是v1和v2，則它們的總動量(動量的矢量和)Pp1+p2m1v1+m2v2（速度本身帶方向）經(jīng)過一定時間發(fā)生碰撞，設(shè)碰后二者的速度分別為v1和v2，此時它們的動量的矢量和，即總動量pp1+p2m1v1+m2v2。假設(shè)碰撞過程中第一個球和第二個球受到的平均作用力分別為F1和F2，作用時間為t，碰撞后兩球仍沿同一直線運動，速度分別變?yōu)関1和v2根據(jù)動量定理，對于m1物體有F1t=m1 v1-m1v1對于m2物體有F2t=m2 v2-m2v2根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1=-F2，所以，F(xiàn)1t=-F2t，即m1 v1-m1v1= -m2 v2+m2v2整理后得：m1v1+m2v2= m2v2+m1v1就是 p。= p這表明兩球碰撞前后系統(tǒng)的總動量是相等的。分析條件 兩球碰撞時除了它們相互間的作用力(這是系統(tǒng)的內(nèi)力)外，還受到各自的重力和支持力的作用，但它們彼此平衡。所以說m1和m2組成的系統(tǒng)不受外力，或說它們所受的合外力為零。有相互作用的物體構(gòu)成一個系統(tǒng)系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力叫做內(nèi)力外部其他物體對系統(tǒng)的作用力叫做外力。歸納結(jié)論 相互作用的物體所組成的系統(tǒng)，如果不受外力作用，或它們所受外力之和為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變。這個結(jié)論叫做動量守恒定律。動量守恒定律適用的范圍：適用于兩個或兩個以上物體組成的系統(tǒng)。動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律，對高速或低速運動的物體系統(tǒng)，對宏觀或微觀系統(tǒng)它都是適用的。3.案例分析 案例一 甲、乙兩物體沿同一直線相向運動，甲的速度是3m/s，乙物體的速度是1m/s。碰撞后甲、乙兩物體都沿各自原方向的反方向運動，速度的大小都是2m/s。求甲、乙兩物體的質(zhì)量之比是多少？由于動量是矢量，具有方向性，在討論動量守恒時必須注意到其方向性。為此首先規(guī)定一個正方向，然后在此基礎(chǔ)上進行研究。講解：規(guī)定甲物體初速度方向為正方向。則v1+3m/s，v2-1m/s。碰后v1-2m/s，v22m/s。根據(jù)動量守恒定律應(yīng)有代入數(shù)值后可得m1/m23/5即甲、乙兩物體的質(zhì)量比為35。案例二 請同學(xué)們分析本課開始時那位同學(xué)落水的原因。4課堂訓(xùn)練 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)量是80kg，求小孩跳上車后他們共同的速度。（答案：3 m/s）5新課小結(jié) （師生共同完成）（1）動量守恒定律的幾種表達式為：p=p（系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p）p=0(系統(tǒng)總動量增量為0)p=-p（相互作用的兩個物體構(gòu)成系統(tǒng),兩物體動量增量大小相等、方向相反）m1v1+m2v2=m1v1+m2v2(相互作用兩個物體組成系統(tǒng)，前動量和等于后動量和) (2)動量守恒的條件：系統(tǒng)不受外力或合外力為零時系統(tǒng)的動量守恒。（3）本節(jié)中運用了實驗探究的方法、理論分析論證的方法，它們是研究問題、解決問題常用的方法，我們應(yīng)該掌握。（三）課后實踐1估測玩具槍子彈的出口速度。取一只乒乓球，在球上挖一個圓孔，向球內(nèi)填一些橡皮泥或軟泡沫塑料，測出球的質(zhì)量M。然后將球像圖所示的那樣，放在桌子的邊緣處，再將玩具槍裝彈上弦，支在桌面上，水平瞄準(zhǔn)球的圓孔?？蹌影鍣C后，子彈射入孔中，與大球一同水平拋出。注意：子彈不能傷及人體和損毀其它物品。2書后作業(yè)。學(xué) 生 活 動學(xué)生分組閱讀、討論、解答思考題:學(xué)生活動：思考老師提出的問題?；仡櫱懊鎸W(xué)過的動量定理的內(nèi)容：Ft=mVt-mVo學(xué)生活動： 猜想 根據(jù)牛頓第三定律和動量定理可知，相互碰撞的兩個物體，動量變化量應(yīng)該大小相等，方向相反。那么系統(tǒng)總動量就應(yīng)該保持不變。學(xué)生活動：由學(xué)生設(shè)計實驗驗證自己的猜想，包括實驗儀器和器材的選擇，需要測量的物理量以及數(shù)據(jù)的處理。學(xué)生活動：寫出主要實驗步驟，設(shè)計出記錄表格，與小組的同學(xué)合作進行實驗，記錄實驗中收集到的數(shù)據(jù)。學(xué)生活動：對實驗中收集到的數(shù)據(jù)進行計算和分析，在誤差范圍內(nèi)，看與猜想是否相符。學(xué)生活動：閱讀課文，