高中物理 人教版 选修一《动量守恒定律》 第3课时

.3动量守恒定律教学设计（第1课时）教学内容分析《动量守恒定律》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修1课程中“动量与动量守恒定律”主题下的内容。课程标准要求为：通过理论推导和实验，理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。查阅资料，了解中子的发现过程，讨论动量守恒定律在其中的作用。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的分析为：动量守恒定律对于发展学生的运动与相互作用观念和科学思维至关重要。本条目强调理论推导和实验的统一，要求学生不但能用所学的牛顿运动定律和动量定理推导得出动量守恒定律，还要通过实验进行探究或验证，对物体相互作用过程中系统的动量守恒加深理解。在此过程中，学生通过学习物理学研究问题的基本思路和方法，发展科学推理能力和科学论证能力，促进对物理知识的进一步关联整合，同时深化对“系统”的认识。让学生在不同情境中应用动量守恒定律解释现象，分析和解决问题。动量守恒定律虽然可以通过牛顿运动定律和运动学公式推导得出，但是物理学的研究表明，动量守恒定律比牛顿运动定律的适用性更广，对研究宏观物体和微观粒子都适用。学情分析学生已从实验中知道碰撞前后物体动量之和不变，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，但在新情境中仍有困难；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。学生善于观察生活，对生活中的物理兴趣浓厚，有利于学生进行科学探究。学习目标1.物理观念（1）相互作用观，理解动量守恒定律是物体与物体在相互作用过程中遵循的规律；（2）守恒观，即在“变化”中寻找“不变”，内力实现系统内物体间的动量相互转移，但总量保持不变。2.科学思维（1）以动量定理为基础，理论推导系统总动量的变化原因；（2）“抓主要因素，忽略次要因素”来解读守恒条件；3.科学探究在理论探究中，养成小组团队合作的意识，熟悉问题、证据、解释、交流的科学探究方法；通过实验剪断细绳小车在弹簧作用下相向运动，验证动量守恒定律。4.科学态度与责任（1）懂得物理定律是建立在实验研究基础上的，养成尊重事实的科学态度；（2）在理论探究中体验合作的意义和乐趣，养成共享成果的习惯；（3）在应用中，体会到动量守恒定律在解决问题时的优越性，培养学生探求新知的欲望和兴趣；通过解释短道速滑接力赛、烟花爆炸呈球形等现象，养成同学们的团队合作意识，联系生活，学以致用。（4）感悟利用已有理论构建新的理论的思想方法，逐步形成物理思维和科学态度。学习重难点学习重点：动量守恒定律的内容和适用条件学习难点：在具体情境中分析是否满足动量守恒的条件；应用动量守恒定律分析解决问题。开放性学习环境本节课利用小组合作式桌位排列，每组5人共计八组，教学上采用PPT课件、视频资源、图片等教学资源，实验上使用弹簧、两小车、细绳等，学生合作学习理解动量守恒定律，解决实际问题。教学流程创设情境发现问题创设情境发现问题构建模型理论推导动量守恒动量守恒定律应用定律分享交流应用定律分享交流总结定律解释条件教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境发现问题在第一节中，我们已经认识了动量，大家小组合作，探究两辆小车碰撞前后动量之和，分析实验数据对比的出结论，在误差允许的范围内，碰撞前后两辆小车动量之和不变。生活中还有许多像这样两个物体的相互作用，大家来试着举例——对于我们日常生活中的碰撞也是这样的结论吗？怎样证明这一结论呢？这是一个普遍的规律吗？学生体会生活中的物理现象，回顾两小车碰撞的实验，从动量的观点分析，对发现的问题积极思考。学生举例：生活中碰撞随处可见，汽车追尾、冰壶运动、台球碰撞等。创设生活情境，让学生对碰撞现象进行深入思考。通过设问，激发学生的求知欲望，形成用动量的知识分析运动与相互作用的物理观念。创设情境发现问题像台球之间的相互作用还是比较复杂的。主要是物体太多、朝各个方向运动、受外部因素的影响，怎样把复杂的问题简单化处理呢？学生小组交流讨论问题逐渐构建模型体现从生活走向物理的科学理念。构建模型理论推导如图，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B，v2＞v1。碰撞时，两物体之间F的作用时间很短，用Δt表示。我们构建了怎样的模型？研究对象是什么？如果我们用动量定理分别研究两个相互作用的物体，会有新的收获吗？学生分析物体的运动情况，说出构建的模型和研究对象与学生一起分析：研究的是两个物体的相互作用，B对A的作用力F1，作用很短的时间Δt，引起了A动量的改变，同时A对B的反作用力F2,作用很短的时间Δt,引起B动量的改变。学生经历构建物理模型，分析碰撞的过程中相互作用引起的物体动量变化。回顾动量和动量定理的相关知识，加深动量观的培养。构建模型理论推导对问题进行分析后设置分步推导过程对A应用动量定理：F1Δt=m1v1′－m1v1对B应用动量定理：F2Δt=m2v2′－m2v2根据牛顿第三定律：F1=－F2m1v1′－m1v1＝－(m2v2′－m2v2)m1v1+m2v2＝m1v1′+m2v2′思考：碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样？理解系统、内力、外力的概念学生小组合作分步完成推导过程，学生展示成果。通过建构模型、理论推理，大家小组合作得出结论。两物体碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和由于两个物体碰撞过程中的每个时刻都有F1=－F2，因此两个物体的动量在整个过程中一直保持不变。我们说这个过程中动量是守恒的。学生分析两物体受力情况学生阅读后回答：系统：两个（或多个）相互作用的物体构成的整体内力：系统中物体间的作用力，叫作内力（F1和F2）外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫作外力（G1和N1，G2和N2）小组合作交流讨论得出结论：系统所受外力矢量和为0的情况下动量守恒。学生利用动量定理和牛顿第三定律推导动量守恒定律。培养学生小组合作学习的能力。学习系统、内力、外力的概念，学生小组合作交流讨论得出结论，培养学生分析问题，总结概括规律的能力。总结定律解释条件根据分析引导学生得出动量守恒定律的内容学生回答：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。这就是动量守恒定律。总结提升，得出动量守恒定律的内容，形成动量守恒的观点总结定律解释条件引导学生写出动量守恒定律的表达式(1)相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和(2)相互作用的两个物体动量的变化量等大反向，m1v1′－m1v1＝－(m2v2′－m2v2)根据动量守恒定律的描述写出表达式2.表达式：（1）m1v1+m2v2＝m1v1′+m2v2′（2）Δp1＝－Δp2ΔP=0深化对动量守恒定律的理解。总结定律解释条件演示实验：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？引导学生分析动量守恒。学生看慢动作回放，观察两辆小车在相同的时间内向左向右运动的距离有什么特点：与学生一起从动量守恒的角度分析烧断细线前，两辆小车静止，总动量为0烧断细线后，速度大小相等方向相反，两辆小车质量也相等，总的动量仍然为0两辆小车组成的系统动量守恒。通过实验验证动量守恒定律，实验和推理结合，帮助学生建立动量守恒的观念。应用定律分享交流乙两人静止在光滑的冰面上，甲推乙后，两人向相反方向滑去（图1.3-5）。在甲推乙之前，两人的总动量为0；甲推乙后，两人都有了动量，总动量还等于0吗？已知甲的质量为45kg，乙的质量为50kg，求甲的速度与乙的速度大小之比。某机车以v=0.4m/s的速度驶向停在铁轨上的7节车厢，与它们对接。机车与第一节车厢相碰后，它们连在一起具有一个共同的速度，紧接着又与第二节车厢相碰，就这样，直至碰上最后一节车厢。设机车和车厢的质量相等，求最后一节车相碰撞后列车的速度v1。列车与轨道的摩擦忽略不计。学生应用动量守恒定律解决生活问题小组学生代表展示：解：甲推乙之前，两人的总动量p=0甲推乙后，p′=m甲v甲-m乙v乙甲、乙组成的系统动量守恒0=m甲v甲-m乙v乙解得v甲：v乙=10:9小组学生代表展示：解：设机车和车厢的质量都为m，碰撞前p=mv与最后一节相碰后p′=8mv1机车与车厢组成的系统动量守恒mv=8mv1解得v1=0.05m/s学生运用动量守恒解决问题，学生展示，提升学生表达能力。体现动量守恒定律在解决多过程问题的优越性，说明动量守恒适用于多个物体的相互作用。应用定律分享交流在光滑水平面上列车与轨道的摩擦忽略不计。显然动量守恒定律有适用条件，在什么条件下动量守恒？学生回答：条件1：系统不受外力,或所受外力的矢量和为0(理想条件)对动量守恒定律的情景进行总结。为第2课时，适用条件的介绍奠定基础。应用定律分享交流像冰面光滑，冰上运动深受大众的喜爱，今年中国成功举办了冬奥会。中国运动员在赛场上发挥出色，让我们来欣赏精彩纷呈的短道速滑接力赛，大家注意观察他们是如何完成交接的？为什么要这样交接呢？学生仔细观察交接的过程，试着用动量守恒定律进行解释。培养学生运用所学动量守恒的知识，解释生活现象。感受团队合作的力量体现从物理走向社会的科学理念。课堂小结和学生一起对本节课所学知识进行总结。学生谈谈还有哪些收获。开阔学生思维，培养学生语言表达能力。作业布置1.生活中有许多碰撞现象，碰撞的过程中动量守恒，如果外力不为0，动量守恒吗？请试着找出证据进行证明。2.课下和同学从动量的角度交流你对运动与相互作用的认识。根据作业内容继续思考。体现物理学科，重视证据，学生体会物理是严谨的科学。板书设计1.3动量守恒定律相互作用的两个物体的动量改变动量守恒定律1、内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。2、表达式（1）m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′（2）Δp1＝－Δp2Δp＝03、适用条件①理想条件教学反思本节课是动量守恒定律第一课时的教学设计，联系生活中的碰撞现象，结合两小车碰撞实验结论，发现问题在碰撞整个过程中动量之和是否一直不变，是不是一般规律。对问题进行构建模型、理论推导，学生交流合作，获取动量之和一直不变的证据，总结得出动量守恒定律的内容和表达式。从研究对象、动量守恒的条件角度，对动量守恒定律进行解释，加深对动量守恒定律的理解，提升学生的科学思维。学生思考讨论演示实验，分析动量守恒的矢量