人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律3 动量守恒定律第1课时教学设计

第一章 动量守恒定律

动量守恒定律

教学设计

学习目标

一、知识与技能

1、在了解系统、内力和外力的基础上，认识和理解动量守恒定律。

2、了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。

二、过程与方法

1、能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析碰撞现象，导出动量守恒的表达式。

2、知道求初、末动量不在一条直线上的动量变化的方法。

三、情感态度与价值观

1、深刻理解动量守恒定律，能用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。

2、有善于发现问题的精神，并具有解决问题的能力。

3、培养学生正确的价值观和人生观，明白只有勤奋努力才可能有丰硕的收获。

重点难点

1、在了解系统、内力和外力的基础上，认识和理解动量守恒定律。

2、深刻理解动量守恒定律，能用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。

3、能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析碰撞现象，导出动量守恒的表达式。

教学准备

课件

教学过程

一、导入新课：

【教师引入课程】通过以前的学习，我们己经会描述些简单的典型的运动，知道速度、位移、加速度都是用来描述物体运动的物理量，而通过上一节课的学习，我们又认识到动量也可以描述物体的运动状态，而且我们通过动能定理也建立起了力与动量的联系，知道动量是力对时间积累的桥梁。正如力在空间中的积累存在着自然普遍定则一样，力对时间的积累是否也存在着某种守恒的普适关系？

二、讲授新课： 

1、相互作用的两个物体的动量改变

【教师提问】研究动量守恒有何意义？引导学生思考本堂课的意义。

【教师引导】动量定理揭示了一个物体动量变化的原因及量度，即物体动量要变化，则它要受到外力并持续作用一段时间，即物体要受到冲量。但是，由于力作用的相互性，任何受到外力作用的物体将同时也要对施加该力作用的物体以反作用力，因此研究相互作用的物体系统总动量的变化规律，是既普遍又有实际价值的重要课题。

【教师提问】如何用牛顿运动定律分析碰撞过程中动量守恒？回忆牛顿运动定律内容。

【小组讨论交流】一、牛顿第一定律的内容及实质

    内容：一切物体总有保持静止或匀速直线运动状态的性质，除非有外力迫使它改变这一状态。

    实质：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。

二、牛顿第二定律的内容及实质

    内容：物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。

    实质：力是产生加速度的原因，加速度改变了物体的运动状态。

三、牛顿第三定律的内容及实质

    内容：物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

    实质：物体间的相互作用总是等大反向。

【教师引导】用牛顿运动定律分析碰撞过程中动量的变化。

【学生活动】小组计算，讨论结果。

【教师补充】通过计算两个小球碰撞前后动量变化，说明两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且关系式对于过程中的任意两时刻的状态都适用。

2、动量守恒定律

【教师引导】通过以上对碰撞过程中受力情况进行分析，归纳总结得出概念。系统：两个或多个物体组成的研究对象称为一个力学系统；内力：系统内两物体相互间的相互作用力；外力：系统以外的物体对系统施加的力。

【教师提问】如图所示，公路上三辆汽车发生了追尾事故。如果将前面两辆汽车看作

一个系统，后面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力还是外力？如果将后面两辆汽车看作一个系统呢？

【学生活动】小组讨论

【教师提示】内力是系统内物体之问的作用，外力是系统以外的物体对系统内物体的作用力。一个力是内力还是外力关键是看所选择的系统。如果将前面两辆汽车看作一个系统，后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统以外的物体对系统内物体的作用力，是外力；如果将后面两辆汽车看作一个系统，后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统内部物体之间的作用力，是内力。

【教师引导】通过总结上述内容，理解系统、内力和外力的意义，实验和理论都表明：如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。

【教师提问】下面是两个同学关于动量守恒的理解。甲同学：一个系统初、末状态动量大小相等，则动量守恒。乙同学：只要合外力对系统做功为零，系统动量就守恒。他们的说法是否正确？

【学生解答】

【教师解答】两个同学的说法都是错误的。甲同学忽略了动量守恒的矢量性及总动量时刻保持不变的特点；乙同学没弄清动量守恒的条件，动量守恒的条件是合外力为零，进而合外力的冲量为零。如果合外力做功为零，不一定是合外力为零，系统动量不一定守恒。

【教师小结】对系统“总动量保持不变”的理解

（1）系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不仅仅是初、末两个状态的总动量相等。

（2）系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。

（3）系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。

【思考与讨论】如图，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻质弹簧。烧断细线后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们都获得了动量，它们的总动量是否增加了？

【学生回答】两小车分别向左右运动，它们获得了动量，但两小车的动量方向相反，动量的矢量和仍然为0。

【教师总结】动量守恒定律定律成立条件：

1、理想守恒：系统内的任何物体都不受外力作用，这是一种理想化的情形。

（1）如天空中两星球的碰撞、微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。

（2）系统虽然受到了外力的作用，但所受合外力都为零，像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零。

2、近似守恒：系统受到的合外力不为零，但当内力远大于外力时，外力可忽略，系统的动量也视为守恒。如抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，火药施加的作用力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量视为守恒;两节火车车厢在铁轨上相碰时，在碰撞瞬间，车厢间的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力，动量视为守恒。

3、分方向守恒：系统所受的合外力不为零，即，但在某一方向上合外力为零（或），则系统在该方向上动量守恒。

3、动量守恒定律的普适性

动量守恒定律只涉及过程始末各个状态，与过程中力的细节无关。

动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，而且适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统。

课堂练习

1、关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是(   )

A.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒
C.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒
D.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒

答案：C

2、小车置于光滑水平面上，上表面粗糙且足够长，木块以初速度滑上车上表面，则(   )

A.因车上表面粗糙故系统动量不守恒

B.车上表面越粗糙，小车获得动量越大

C.车上表面越粗糙，系统产生的内能越多

D.的最终速度为

答案：D

3、在光滑水平面上有三个小钢球处于静止状态，质量分别为。其中两球间夹一被压缩的弹簧，两球通过左右两边的光滑挡板束缚着。若某时刻将挡板撤掉，弹簧便把两球弹出，两球脱离弹簧后，球获得的速度大小为，若两球相距足够远，则两球发生弹性碰撞后（   ）

A.球的速度大小为，运动方向与原来相反

B.球的速度大小为，运动方向与原来相反

C.球的速度大小为

D.球的速度大小为

答案：B

4、一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并立即留在其中，A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图所示。则在子弹打击木块A至弹簧第一次被压缩最短的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统(   )

A． 动量守恒，机械能守恒   

B． 动量守恒，机械能不守恒

C． 动量不守恒，机械能不守恒   

D． 动量不守恒，总动能减小

答案：B

5、如图所示,光滑水平面上有两木块,紧靠在一起,子弹以速度向原来静止的A射去,子弹击穿A留在B中。下面说法正确的是(     )

A.子弹击中A的过程中,子弹和组成的系统动量守恒
B.子弹击中A的过程中,A和B组成的系统动量守恒
C.子弹击中A的过程中,子弹和A组成的系统动量守恒
D.子弹击穿A后,子弹和A组成的系统动量守恒

答案：A

6、一个士兵坐在一只静止的小船上练习射击，船、人连同枪（不包括子弹）及靶的总质量为，枪内有颗子弹，每颗子弹的质量为，枪口到靶的距离为，子弹水平射出枪口时相对于地面的速度为，在发射后一发子弹时，前一发子弹已射入靶中。在射完第一发子弹时，小船的速度和后退的距离为（   ）

A.  B.  

C.  D.

答案：AD

板书设计

§1.3 动量守恒定律

一、系统、内力、外力

1、系统

相互作用的两个或多个物体组成的整体。

2、内力

系统内部物体间的相互作用力。

3、外力

系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。

二、动量守恒定律

1、内容

如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。

2、表达式

对两个物体组成的系统，常写成：′或。

3、适用条件

系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。

教学后记

引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。