高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律优秀教案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律优秀教案设计，共8页。

备课人
学科
物理
课题
1.3 动量守恒定律
教学内容分析
动量守恒定律既适用于宏观世界，也适用于微观世界；既适用于低速运动，又适用于高速运动。它是适用范围比牛顿运动定律更广的一条普遍规律。本节根据牛顿第三定律和动量定理推导得出：不受外力（或所受合外力为0）的系统，在系统内部相互作用的过程中，系统的总动量守恒。建立在牛顿第三定律及动量定理基础上的理论推导和本章第1节的实验探究相结合，有利于帮助学生更好地理解动量守恒定律，深化对物体之间相互作用规律的理解。动量守恒定律既是本章的核心内容，也是整个高中物理的重点内容。
学情分析
学生在学习本节内容之前已经学习了动量和动量定理，有一定的知识储备，同时也具备一定的逻辑思维能力，能在熟悉的问题情境中应用常见的物理模型，但在新情境中则不行；学生已掌握科学探究的一般方法，但基于证据证明物理结论的能力有待提高。
教学目标
1.能运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞现象中的动量变化。
2.在了解系统、内力和外力的基础上，理解动量守恒定律。
3.能够运用动量守恒定律分析生产生活中的有关现象。
4.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。
教学重难点
1.教学重点：理解动量守恒成立的条件及定律的表达式的推导及应用。
2.教学难点：理解动量守恒的物理内涵，动量守恒定律方程的矢量性，应用动量守恒定律解决问题。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
播放视频，提问学生：观看视频，猜一下冰壶碰撞前后两冰壶的动量之和不变的结论是否还适用，怎样证明这一规律普遍适用？
学生自行思考证明冰壶碰撞前后两冰壶的动量之和不变，并发表自己的意见。
利用冰壶运动视频，引导学生全方位思考问题，同时激发学生的体育兴趣和学生观察生活、思考生活的习惯。
新课教学
第一部分：相互作用的两个物体的动量改变
展示情景：如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v′1和v′2。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间用Δt表示。你能根据以上信息推导A、B碰撞之后动量之和的变化情况吗？引导学生思考回答。
推导过程
(1)以物体A为研究对象，根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即
(2)以物体B为研究对象，物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即
根据牛顿第三定律可知两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力
整理得
归纳总结
提出问题：碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎么样的呢？
利用下图引导学生思考：
在学生总结归纳基础上提炼：
1.两物体各自即受到对方的作用力，同时又受到重力和桌面的支持力，重力和支持力是一对平衡力。
2.两个碰撞的物体在受到外部对它们的作用力的矢量和为零的情况下动量守恒。
学生在老师引导下思考讨论交流得出推导过程。
交流讨论问题，并在教师的提示引导上逐步完善动量之和前后不变的受力情况。
通过建立物理模型，通过已学知识去解答未知内容，初步形成动量守恒定律的条件。
第二部分：动量守恒定律
教师直接在上述基础上提炼系统及系统的内力和外力：
1.系统：相互作用的两个（或多个）物体构成一个系统。
2.内力：系统内部物体相互之间的作用力。
3.外力：外部物体对系统内部物体的作用力。
（二）动量守恒定律
然后让学生阅读课文，总结动量守恒定律的内容及条件。
教师在对学生回答交流上总结提炼以下知识：
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：
3.条件：
①系统不受外力或所受合外力为零（严格条件）
②虽然受外力不为零，但内力>>外力，且作用时间极短，爆炸，碰撞类问题（近似条件）
③虽然受外力不为零，但某方向上不受外力，则该方向动量守恒。（某方向动量守恒，系统动量实际不一定守恒）
（三）思考与讨论
如图所示，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。
（1）烧断细绳后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否增加了？
（2）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，右边小车获得了动量，那么它们的总动量是否守恒？
（3）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，当弹簧恢复原长时，松开左边小车，哪个过程它们的总动量不守恒，哪个过程它们的总动量守恒？
典例精析
【例题1】在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
分析：（1）本题中相互作用的系统是什么？
（2）分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？
【例题2】 一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1 。求炸裂后另一块的速度v2 。
（五）技巧点拨
1.应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法：
①找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；
②析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；
③定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图；
④列：由动量守恒定律列方程；
⑤算：合理进行运算，得出最后的结果，并对结果进行分析。
学生阅读课文并总结动量守恒定律的内容和条件，然后与其他同学交流。
学生回答：系统所受合外力为0，动量守恒；整个过程取向左为正方向，则0=mAvA+(-mBvB)；
系统所受合外力不为0，动量不守恒
烧断绳子瞬间到弹簧恢复原长前，系统所受合外力不为0，动量不守恒。松开左边小车后，系统合外力为0，动量守恒。
学生尝试解答例题：
【解析】沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有v1 = 2 m/s
设两车结合后的速度为v 。两车碰撞前的总动量为：
两车碰撞后的总动量为：
由动量守恒定律可得：所以
代入数值，得：
v= 0.9 m/s，方向向右。
解：火箭炸裂前的总动量为：
火箭炸裂后的总动量为：
根据动量守恒定律可得：
解得：
学生在老师引导下尝试总结解题步骤。
在上述讲两个物体碰撞上顺利总结系统及系统的内力和外力，对后面学生阅读课文总结知识打下基础。
锻炼学生自行阅读归纳总结能力。
学以致用，让学生理解动量守恒定律的条件。
采用分析引导学生学会解答题目的方式。
在例1分步引导问题下强化练习。
在两个例题的作用下，让学生有交流的总结，提升学生解答问题能力。
第三部分：动量守恒定律的普适性
提问：阅读课文，外什么说动量守恒定律具有普适性？
1.动量守恒定律不仅适用于正碰，也适用于斜碰；不仅适用于碰撞，也适用于任何形式的相互作用；不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。
2.动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。
3.动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
学生阅读课文并总结内容
锻炼学生的阅读归纳能力。
课堂总结
①系统不受外力；
②系统受到外力，但外力的合力为零；
③系统所受外力合力不为零，但系统内力远
④在某一方向上不受外力或合外力为零或内力远大于外力。
（1）内容： 如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变
动量守恒
（2）公式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'；m1∆v1= -m2∆v2
（3）条件
板书设计
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
本教学设计有如下突出特点：
按认知规律设计教学过程，突出对动量守恒定律的理解，从实例入手，然后理论推导，得出动量守恒定律的表达方式（文字表达和数学表达），使学生对动量守恒定律的来龙去脉、确切涵义、适用条件有了清晰的认识，并通过课堂训练反馈，使学生初步掌握了动量守恒定律的实际应用。
突出了学生的主体地位，教给学生方法，注意培养能力，在教学过程中充分调动学生的学习积极性，让学生有观察、有计算、有推理论证、有归纳总结、有阅读理解，通过学生自己独立思考、手脑并用掌握知识，把发展能力与掌握知识结合起来，使培养能力贯彻在整个教学过程的各个环节。
教学过程中利用现代技术手段，扩大学生感知量，发展学生兴趣，两段录像、定量计算、定性演示实验所创设的物理情景对学生感知物理现象激发学生的求知欲有重要作用。 在明确定律的适用范围这一教学事件中，教师有意抓住了三个守恒定律的适用范围的比较，又通过练习进一步将牛顿运动定律与动量守恒定律进行比较，便于学生强化记忆，促进已有知识学习正迁移顺序进行。同时自主构建知识结构。
本教学设计思维方法训练明确。“动量守恒定律”的建立过程，是归纳与演绎方法运用的典型例子。动量守恒定律是中学物理中比较难以理解和掌握的规律，在本教学设计文本中，从研究一个特殊的物理过程——冰壶运动过程着手，通过分析计算得出合外力为零的相互作用的物体系统动量守恒的结论，然后就两个物体的碰撞，用理论推导，并将其进一步推广到多个物体相互作用的一般情况，这里运用的是归纳的方法，属于不完全归纳。但在本教学设计文本中通过对造成相互作用的物体系统内各物体的动量变化及系统总动量不变的本质原因进行深刻剖析，使归纳推理的结果具有很大的可信性。而把动量守恒定律这个一般规律应用于分析实例，用的是演绎的方法。学生认识和掌握物理规律的过程，相当于一个简化了的探究和研究的过程，本教学设计给我们对学生进行一种科学思维方法的教育提供了很好的机会。