物理：新人教版选修35 16.2《动量守恒定律》教案

物理：新人教版选修3516.2《动量守恒定律》教案一、教学目标1.知识与技能目标理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围。能应用动量守恒定律解决简单的实际问题。2.过程与方法目标通过对碰撞等物理过程的分析，培养学生的逻辑推理能力和科学思维方法。通过实验探究，让学生经历科学探究的过程，提高学生的实验操作能力和数据分析能力。3.情感态度与价值观目标通过动量守恒定律的学习，培养学生严谨的科学态度和探索精神。让学生体会物理规律的简洁性和普适性，感受物理学科的魅力。

二、教学重难点1.教学重点动量守恒定律的推导和理解。动量守恒定律的适用条件。用动量守恒定律解决实际问题。2.教学难点对动量守恒定律中"系统不受外力或所受合外力为零"这一条件的理解。如何正确判断系统在某一过程中动量是否守恒。应用动量守恒定律时系统和过程的选取。

三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、练习法相结合

四、教学过程

（一）新课导入通过播放一段台球碰撞的视频，引导学生观察碰撞前后球的运动状态变化，思考以下问题：1.碰撞前后球的速度大小和方向发生了怎样的改变？2.碰撞前后球的质量有没有变化？3.碰撞过程中是否存在某种不变的物理量？让学生带着这些问题进入新课的学习，激发学生的学习兴趣和求知欲。

（二）知识讲解1.动量守恒定律的推导以两个小球在光滑水平面上的碰撞为例进行推导。设两个小球的质量分别为\(m_1\)、\(m_2\)，碰撞前的速度分别为\(v_1\)、\(v_2\)，碰撞后的速度分别为\(v_1'\)、\(v_2'\)。根据牛顿第二定律和第三定律，对两个小球分别进行分析：对于小球\(m_1\)，它受到小球\(m_2\)对它的作用力\(F_{12}\)，根据牛顿第二定律有\(F_{12}=m_1a_1=\frac{m_1(v_1'v_1)}{\Deltat}\)。对于小球\(m_2\)，它受到小球\(m_1\)对它的作用力\(F_{21}\)，根据牛顿第二定律有\(F_{21}=m_2a_2=\frac{m_2(v_2'v_2)}{\Deltat}\)。由牛顿第三定律可知\(F_{12}=F_{21}\)，即\(\frac{m_1(v_1'v_1)}{\Deltat}=\frac{m_2(v_2'v_2)}{\Deltat}\)。整理可得\(m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'\)。这表明在碰撞过程中，两个小球组成的系统的总动量保持不变。进一步推广到多个物体组成的系统，设系统由\(n\)个物体组成，它们的质量分别为\(m_1,m_2,\cdots,m_n\)，碰撞前的速度分别为\(v_1,v_2,\cdots,v_n\)，碰撞后的速度分别为\(v_1',v_2',\cdots,v_n'\)，则有\(m_1v_1+m_2v_2+\cdots+m_nv_n=m_1v_1'+m_2v_2'+\cdots+m_nv_n'\)。2.动量守恒定律的内容一个系统不受外力或者所受合外力为零，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。表达式：\(p=p'\)（系统初动量等于末动量），具体形式为\(m_1v_1+m_2v_2+\cdots+m_nv_n=m_1v_1'+m_2v_2'+\cdots+m_nv_n'\)。3.动量守恒定律的适用条件系统不受外力或所受合外力为零。这是动量守恒定律的理想条件，实际情况中很难完全满足，但当系统所受的内力远大于外力时，系统的动量可近似认为守恒。系统在某一方向上不受外力或所受合外力为零，则系统在该方向上动量守恒。4.动量守恒定律的适用范围动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，它不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观粒子的高速运动。

（三）实验探究1.实验目的验证动量守恒定律。2.实验器材气垫导轨、光电门、滑块（两个质量不同）、挡光片、数字毫秒计、天平。3.实验步骤用天平测出两个滑块的质量\(m_1\)、\(m_2\)。安装好气垫导轨，调节导轨水平。在两个滑块上分别装上挡光片，将光电门固定在导轨适当位置。让滑块\(m_1\)以某一速度\(v_1\)在导轨上滑行，通过光电门记录下通过的时间\(\Deltat_1\)，则\(v_1=\frac{d}{\Deltat_1}\)（\(d\)为挡光片的宽度）。让滑块\(m_2\)静止在导轨上，使滑块\(m_1\)与\(m_2\)发生碰撞，碰撞后两滑块分别通过光电门，记录下通过的时间\(\Deltat_1'\)、\(\Deltat_2'\)，则\(v_1'=\frac{d}{\Deltat_1'}\)，\(v_2'=\frac{d}{\Deltat_2'}\)。计算碰撞前后系统的总动量\(p=m_1v_1\)，\(p'=m_1v_1'+m_2v_2'\)，比较\(p\)与\(p'\)是否相等。4.实验数据记录与处理|滑块质量|碰撞前速度|碰撞后速度|碰撞前动量|碰撞后动量||||||||\(m_1\)|\(v_1=\frac{d}{\Deltat_1}\)|\(v_1'=\frac{d}{\Deltat_1'}\)|\(p_1=m_1v_1\)|\(p_1'=m_1v_1'\)||\(m_2\)|\(v_2=0\)|\(v_2'=\frac{d}{\Deltat_2'}\)|\(p_2=0\)|\(p_2'=m_2v_2'\)||\(p=p_1+p_2\)|\(p'=p_1'+p_2'\)|5.实验结论在误差允许的范围内，碰撞前后系统的总动量相等，验证了动量守恒定律。

（四）课堂讨论1.讨论问题以两球在光滑水平面上碰撞为例，分析碰撞过程中内力和外力的作用效果，进一步理解动量守恒定律的条件。举例说明生活中哪些现象可以用动量守恒定律来解释，如火箭发射、爆炸等。2.小组讨论将学生分成小组，对上述问题进行讨论，每个小组推选一名代表发言。3.教师总结碰撞过程中，内力远大于外力，外力的冲量可以忽略不计，所以系统的动量守恒。火箭发射时，燃料向后喷出，火箭获得向前的动量，满足动量守恒定律；爆炸过程中，系统内力远大于外力，爆炸前后系统的总动量守恒。

（五）例题讲解例1：在光滑水平面上，有两个质量分别为\(m_1=2kg\)和\(m_2=3kg\)的物体，它们以\(v_1=5m/s\)和\(v_2=3m/s\)的速度相向运动，发生碰撞后粘在一起，求碰撞后它们的共同速度。解：设碰撞后它们的共同速度为\(v\)，以\(v_1\)的方向为正方向。根据动量守恒定律\(m_1v_1+m_2v_2=(m_1+m_2)v\)代入数据得\(2\times5+3\times(3)=(2+3)v\)解得\(v=0.2m/s\)，方向与\(v_1\)的方向相同。

例2：质量为\(M\)的小船以速度\(v_0\)行驶，船上有两个质量均为\(m\)的小孩\(a\)和\(b\)，分别静止站在船头和船尾。现小孩\(a\)沿水平方向以速率\(u\)（相对于静止水面）向前跃入水中，然后小孩\(b\)沿水平方向以同一速率\(u\)（相对于静止水面）向后跃入水中。求小孩\(b\)跃出后小船的速度。解：设小孩\(b\)跃出后小船的速度为\(v\)，以小船原来的速度\(v_0\)方向为正方向。根据动量守恒定律\((M+2m)v_0=Mv+m(u+v)m(uv)\)化简得\((M+2m)v_0=Mv+2mv\)解得\(v=v_0+\frac{2mu}{M+2m}\)

通过例题讲解，让学生掌握应用动量守恒定律解题的步骤和方法：1.明确研究对象，确定系统。2.分析系统所受外力，判断系统动量是否守恒。3.规定正方向，确定初末状态系统的动量。4.根据动量守恒定律列方程求解。

（六）课堂练习1.两球在光滑水平面上相向运动，发生正碰后都变为静止。可以肯定碰撞前两球的（）A.质量相等B.动能相等C.动量大小相等D.速度大小相等2.质量为\(m\)的物体以速度\(v_0\)水平抛出，经过时间\(t\)，速度大小变为\(v\)，不计空气阻力，重力加速度为\(g\)，则在这段时间内动量的变化量大小为（）A.\(mvmv_0\)B.\(mgt\)C.\(m\sqrt{v^2v_0^2}\)D.\(m\sqrt{(v_0+gt)^2+v_0^2}mv_0\)3.在光滑水平面上，有一质量为\(m_1=2kg\)的滑块以速度\(v_1=5m/s\)与质量为\(m_2=3kg\)的静止滑块发生碰撞，碰撞后\(m_1\)的速度变为\(v_1'=1m/s\)，求碰撞后\(m_2\)的速度大小和方向。

学生完成练习后，教师进行点评，针对学生存在的问题进行讲解，巩固所学知识。

（七）课堂小结1.引导学生回顾本节课所学内容，包括动量守恒定律的推导、内容、适用条件、适用范围以及应用动量守恒定律解题的步骤和方法。2.强调动量守恒定律是物理学中的一个重要规律，在解决实际问题中具有广泛的应用，希望学生能够熟练掌握并运用。

（八）布置作业1.书面作业：教材第17页练习二第1、2、3题。2.拓展作业：思考如果系统所受合外力不为零，系统的动量还守恒吗？如何研究这种情况下系统动量的变化？请查阅资料或通过实验进行探究，并写出探究报告。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对动量守恒定律有了初步的理解和掌握。在教学