人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律优质学案设计

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【学习目标】
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。
【学习重难点】
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。
【知识回顾】
一、冲量
1．定义
与 的乘积叫力的冲量。
2．表达式
I＝
3．方向
冲量是矢量，冲量的方向与 方向一致，冲量的方向跟 的方向一致。
4．冲量的单位
在国际单位制中是“ ”， 符号“ ”
二、动量定理
1．内容
物体在一个过程中所受力的 等于它在这个过程始末的 。
2．定义式
I＝ 也可以写作：F(t′－t)＝ 。
三、动量定理的应用
1．如果物体的动量发生的变化是一定的，那么作用的时间越短，物体受的力就越 ；作用的时间越长，物体受的力就越 。
2．如果作用力一定时，作用的时间越长，动量的变化量越 ，作用的时间越短，动量的变化量越 。
【自主预习】
一、 相互作用的两个物体的动量改变
1．建构碰撞模型：
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。
2．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
F1Δt＝ ①
(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
F2Δt＝ ②
(3)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F1与F2大小相等、方向相反，故有F1 －F2。③
(4)整理①②③得
m1v′1＋m2v′2＝ 。
3．归纳总结
两个物体碰撞后的动量之和 碰撞前的动量之和。
二、动量守恒定律
1．系统、内力和外力
(1)系统
相互作用的两个或几个物体组成一个力学 。
(2)内力
系统 物体间的相互作用力。
(3)外力
系统 的物体对系统 的物体的作用力。
2．动量守恒定律
(1)内容
如果一个系统不受 ，或者所受 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：
p1＋p2＝ 或m1v1＋m2v2＝
(3)适用条件
系统不受 或者所受 之和为零。
三、动量守恒定律的普适性
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 领域。
【课堂探究】
【新课导入】
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？
。
【新课教学】
任务一、动量定理
（一）相互作用的两个物体的动量改变
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？
推导过程
归纳总结
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？
任务二 动量守恒定律
（一）系统及系统的内力和外力
1.系统：相互作用的 物体构成一个系统。
2.内力：系统 物体相互之间的作用力。
3.外力： 物体对系统内部物体的作用力。
（二）动量守恒定律
1.内容：
2.表达式：
3.条件：
（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？
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 。
任务三、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？
【自我测评】
1.下列情形中，满足动量守恒条件的是( )
A.用铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块的总动量
B.子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中，子弹和木块的总动量
C.子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁的总动量
D.棒击垒球的过程中，棒和垒球的总动量
2.如图所示，两辆质量相同的小车置于光滑的水平地面上，有一人静止站在A 车上，两车静止，若这个人自A 车跳到B 车上，接着又跳回A 车，静止于A 车上，则A 车的速率( )
A.等于零 B.小于B 车的速率
C.大于B 车的速率 D.等于B 车的速率
3.（2021山东济南高二检测）质量为M 的砂车，沿光滑水平地面以速度v0 做匀速直线运动，此时从砂车上方落下一个质量为m 的铁球，如图所示，则铁球落入砂车后，砂车将( )
A.立即停止运动
B.仍匀速运动，速度仍为v0
C.仍匀速运动，速度小于v0
D.做变速运动，速度不能确定
4.（多选）（2021陕西西安远东第一中学月考）如图所示光滑水平地面上，静止的斜面光滑的小车质量为M ，高为ℎ ，一个质量为m 的物体从小车的顶点由静止滑下。由静止滑到最低点的过程中，将小车和物体看成系统，则下列说法正确的是( )
A.动量守恒B.动量不守恒
C.机械能守恒D.机械能不守恒
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？