动量守恒定律及其应用公开课教案

动量守恒定律及其应用公开课教案一、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。能运用动量守恒定律分析解决一维碰撞问题。通过推导动量守恒定律，培养学生的逻辑推理能力和运用数学知识解决物理问题的能力。2.过程与方法目标通过实验探究，培养学生的观察能力、动手能力和分析归纳能力。通过对实际问题的分析，让学生体会运用动量守恒定律解决问题的一般方法和步骤，提高学生解决实际问题的能力。3.情感态度与价值观目标通过动量守恒定律的探究过程，培养学生实事求是的科学态度和敢于探索的科学精神。通过对动量守恒定律在生活、科技中的应用实例分析，让学生体会物理知识与生活、科技的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。

二、教学重难点1.教学重点动量守恒定律的内容、表达式及适用条件。运用动量守恒定律解决一维碰撞问题。2.教学难点对动量守恒定律适用条件的理解。如何引导学生正确分析系统在碰撞过程中的动量变化情况，并准确运用动量守恒定律解决实际问题。

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）导入新课（5分钟）通过播放一段台球碰撞的视频，引导学生观察台球碰撞前后的运动状态变化，提出问题：在台球碰撞过程中，有哪些物理量可能保持不变？从而引入本节课的主题动量守恒定律及其应用。

（二）新课教学1.动量守恒定律的实验探究（15分钟）实验器材：气垫导轨、光电门、滑块、挡光片、数字计时器等。实验步骤将气垫导轨调平，安装好光电门和数字计时器。在两个滑块上分别安装挡光片，测量它们的质量$m_1$、$m_2$。让滑块$m_1$以一定的速度$v_1$向静止的滑块$m_2$运动，发生碰撞后，两滑块粘在一起共同运动，记录两滑块碰撞前后经过光电门的时间$t_1$、$t_2$。根据公式$v=\frac{\Deltax}{\Deltat}$（$\Deltax$为挡光片宽度，对同一滑块为定值），计算出碰撞前后两滑块的速度$v_1$、$v_2$和共同速度$v$。计算碰撞前后系统的总动量$p=m_1v_1+m_2v_2$和碰撞后系统的总动量$p'=(m_1+m_2)v$，比较$p$和$p'$的大小。学生分组实验：学生分组进行实验操作，记录实验数据，并计算相关物理量。教师巡视指导，及时解决学生在实验过程中遇到的问题。实验结果分析：各小组汇报实验数据，教师引导学生分析实验结果，发现碰撞前后系统的总动量近似相等。进一步思考：如果实验条件更加理想，误差更小，会得到什么结果？从而引出动量守恒定律。

2.动量守恒定律的内容（10分钟）内容阐述：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。表达式：$m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'$（适用于两个物体组成的系统在一维情况下的动量守恒）。强调要点系统：明确动量守恒定律是针对一个系统而言的，要确定好研究的系统。外力：分析系统所受的外力，判断系统是否满足动量守恒的条件。总动量：系统内各物体动量的矢量和，在一维情况下，可通过规定正方向将矢量运算转化为代数运算。

3.动量守恒定律的适用条件（10分钟）条件分析理想条件：系统不受外力作用。例如在光滑水平面上两物体的碰撞，可近似认为系统不受外力，动量守恒。实际条件：系统所受外力之和为零。如在粗糙水平面上两物体碰撞时，虽然系统受到摩擦力，但摩擦力远小于碰撞时的内力，可忽略不计，认为系统动量近似守恒。某一方向上动量守恒：当系统在某一方向上不受外力或所受外力之和为零，则系统在该方向上动量守恒。例如斜面上滑块下滑过程中，若将滑块和地球视为一个系统，在水平方向上系统动量守恒。举例说明通过几个具体例子，如：一个在光滑水平面上的弹簧振子，分析其在振动过程中系统动量是否守恒。在空中爆炸的炮弹，将炮弹和弹片视为一个系统，分析系统动量是否守恒。让学生判断系统动量是否守恒，并分析原因，加深对动量守恒定律适用条件的理解。

4.动量守恒定律的推导（10分钟）以两个物体组成的系统为例，设两物体质量分别为$m_1$、$m_2$，在光滑水平面上发生相互作用，作用前后速度分别为$v_1$、$v_2$和$v_1'$、$v_2'$。根据牛顿第二定律和第三定律，分别列出两物体的动力学方程：对$m_1$：$F_{12}=m_1a_1=m_1\frac{v_1'v_1}{\Deltat}$对$m_2$：$F_{21}=m_2a_2=m_2\frac{v_2'v_2}{\Deltat}$由牛顿第三定律可知$F_{12}=F_{21}$，即$m_1\frac{v_1'v_1}{\Deltat}=m_2\frac{v_2'v_2}{\Deltat}$整理可得$m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'$，从而推导出动量守恒定律的表达式。在推导过程中，引导学生理解每一步的物理意义和依据，培养学生的逻辑思维能力。

5.动量守恒定律的应用（20分钟）例题讲解例1：在光滑水平面上，质量为$m_1=2kg$的小球以速度$v_1=5m/s$与质量为$m_2=3kg$的静止小球发生正碰，碰后$m_1$的速度变为$v_1'=1m/s$，求碰后$m_2$的速度$v_2'$。分析：明确研究系统为两小球组成的系统，系统在水平方向不受外力，动量守恒。规定$v_1$的方向为正方向，根据动量守恒定律列出方程求解。解：根据动量守恒定律$m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'$，已知$m_1=2kg$，$v_1=5m/s$，$m_2=3kg$，$v_1'=1m/s$，$v_2=0$，代入可得：$2\times5+3\times0=2\times1+3\timesv_2'$解得$v_2'=\frac{8}{3}m/s$例2：质量为$M=300kg$的小船，长为$L=3m$，浮在静水中，开始时质量为$m=60kg$的人站在船头，人和船均处于静止状态。若人从船头走到船尾，不计水的阻力，求船移动的距离。分析：将人和船视为一个系统，系统在水平方向不受外力，动量守恒。在人走动过程中，任意时刻系统总动量为零，即人的动量与船的动量大小相等、方向相反。根据动量守恒定律结合运动学公式求解船移动的距离。解：设船移动的距离为$x$，人相对地面移动的距离为$Lx$。由动量守恒定律$mvMv'=0$（$v$为人相对地面的速度，$v'$为船相对地面的速度）根据运动学公式$v=\frac{Lx}{t}$，$v'=\frac{x}{t}$可得$m\frac{Lx}{t}M\frac{x}{t}=0$即$m(Lx)=Mx$解得$x=\frac{mL}{M+m}=\frac{60\times3}{300+60}=0.5m$学生练习：布置两道练习题，让学生在课堂上进行练习，巩固所学知识。练习1：在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是（）A.若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开B.若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行C.若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开D.若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行练习2：如图所示，光滑水平面上有A、B两物块，已知$m_A=1kg$，$m_B=2kg$，B物块上连接着一个轻弹簧。现给A物块一个$v_0=6m/s$的水平初速度，使A物块向B物块运动并与弹簧发生碰撞。求弹簧压缩到最短时A、B两物块的速度大小。

练习讲解：请两位学生上台板演解题过程，其他学生认真思考。教师针对学生的解题情况进行详细讲解，强调解题的思路、方法和注意事项，及时纠正学生存在的问题。

（三）课堂小结（5分钟）1.引导学生回顾本节课所学内容，包括动量守恒定律的实验探究、内容、表达式、适用条件、推导过程以及应用。2.强调动量守恒定律是自然界中最重要的守恒定律之一，在解决碰撞、爆炸等问题中具有广泛的应用。要求学生理解并掌握运用动量守恒定律解决问题的一般步骤和方法，注意分析系统的受力情况，确定系统是否满足动量守恒的条件。

（四）布置作业（5分钟）1.书面作业完成课后习题第1、2、3题。思考：如果系统所受外力之和不为零，但内力远大于外力，能否近似应用动量守恒定律？举例说明。2.拓展作业查阅资料，了解动量守恒定律在航天、微观粒子等领域的应用，并撰写一篇简短的报告。

五、教学反思通过本节课的教学，学生在实验探究的基础上，理解了动量守恒定律的内容、表达式和