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视频标签：动量守恒定律
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视频课题：人教版选择性必修一高二物理《动量守恒定律》山东省莒南
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人教版选择性必修一高二物理《动量守恒定律》山东省莒南第一中学
第3节 动量守恒定律
一 、教学目标
（一）知识与技能
1、了解系统、内力和外力的概念；
2、理解动量守恒定律的确切含义、表达式和守恒条件；
3、理解动量守恒定律的普遍意义。
（二）过程与方法
1、通过科学探究动量守恒的过程，认识对物理现象的分析，建立物理情景，再进行理论推导的物理研究方法。
2、经历探究系统动量守恒的条件的过程，体会归纳的思想方法。
（三）情感、态度与价值观
1、通过生活化的举例，激发学生学习的热情，体会科学的无穷魅力。
2、通过系统动量守恒，感悟自然界的守恒思想，体会自然的对称美、和谐美。
二、学情分析
在前面的学习当中，学生已经掌握了动量、冲量的有关知识，在学习了动量定理之后，对于研究对象为单个物体的相关现象已经能够做出较为准确的解释，并且学生已经初步具备了动量的观念，为相对复杂的由多个物体构成的系统为研究对象的一类问题做好了知识准备。碰撞、爆炸等问题是生活中比较常见的一类问题，学生对于这部分现象比较感兴趣，理论和实际问题在这部分能够很好地结合在一起。学生前期积累了一定的分析能力，为动量守恒定律的推导做好了能力上的铺垫。但是本阶段学生的逻辑思维还有欠缺，对于理论概念还不能很快的正确的理解和掌握，而对于一些直观的形象的东西更容易接受,因此活跃的课堂气氛和引导式教学能更好的激发学生的兴趣。
三、教学重点、难点
教学重点：掌握动量守恒定律的推导、表达式、适用范围和守恒条件。
教学难点：正确判断系统在所研究的过程中动量是否守恒。
四、教学过程
导入新课：
视频导入：静止站在光滑冰面上的两个小孩（体重差异大一些）互推，各自往相反方向运动。
师：两个小孩各自都向相反的方向运动，谁运动的更快一些？两人的动量都发生了变化，总动量是怎样变化的呢？动量变化又遵循什么样的规律呢？
学生讨论，当两个物体相互作用时动量会有什么变化?
为了清楚这些问题。进行本节课的学习。
（一）动量守恒定律的推导及总结
1.用多媒体展示下列物理情景：
在光滑水平面上做匀速运动的两个小球，质量分别是m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1和v2，且v1>v2，经过一段时间后，m2追上了m1，两球发生碰撞。
2.引导学生思考：
①两个小球在碰撞过程中各受到什么力的作用？
②对两球组成的系统而言这些力哪些是外力，哪些是内力？
③两个小球在碰撞过程中所受到的作用力F1和F2有什么关系？
④写出碰撞过程中在非常短的一段时间△t内，小球各自所受到的合外力的冲量和每个小球动量变化量的关系式。（令时间△t内两小球的初速度为v1和v2，末速度分别为v1’和v2’）
⑤请找出碰撞前后系统总动量的关系。（也可以根据牛顿第二定律进行推导）
师：
系统：有相互作用的两个或多个物体构成的整体可以称作一个系统。
在自然界中系统广泛存在，大到太阳系内各行星与太阳有相互作用力构成一个系统，小到原子内，核外电子绕原子核高速旋转，它们也可以构成一个系统。
内力：系统中各物体之间的相互作用力。
外力：系统外部其它物体对系统内物体的作用力。
3、学生答：
（提醒学生要规定正方向）第一个小球和第二个小球在碰撞中所受的作用力F1和F2是一对相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在两个物体上；
在非常短的一段时间
内
第一个小球受到的冲量是： 
第二个小球受到的冲量是： 
又F1和F2大小相等，方向相反，所以
∴
由此得： 
学生回答后小结：运动物体的作用效果与物体的质量有关，但系统的总动量不变。
即：
我们选取碰撞过程中的任意一段时间
，都可以得出同样的结论，说明两小球碰撞过程中系统的总动量一直保持不变，即系统动量守恒。
4、师生共同叙述上边表达式的含义：
两个小球构成的系统碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。
5、总结动量守恒定律的条件和内容
（1）结合实验和理论推导实例中的条件初步分析动量守恒定律的条件。
引导学生首先分析理论推导实例中的研究系统的受力特征，系统合外力为零。
师：在两个小球碰撞的情境中，系统的受力有什么特征？
生：合外力为零。
师：系统合外力为零，系统动量就守恒吗？
然后回顾前面的演示实验——两辆小车相碰，用手固定其中一辆小车，另一辆小车碰后反向，通过分析发现系统动量不守恒，通过受力分析，发现系统合外力不为零。
（2）请学生讨论后总结得到动量守恒定律。
一个系统不受外力或者所受外力之和为0，这个系统的总动量保持不变，这个结论叫动量守恒定律。
教师总结，板书。并叙述各个字母所表示的物理量。
师：刚才我们通过推导得到了系统在不受外力或所受外力之和为0时，系统的动量保持不变，你认为这个结论可以用哪些表达式来描述？
生：
①p=p，（系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量p，）
②△p=0（系统总动量增量为0）
③
（相互作用的两物体构成的系统）两物体的动量增量大小相等、方向相反。
④
（相互作用两个物体组成系统，碰前动量和等于碰后动量和）
（4）总结系统动量守恒的条件：系统不受外力或者所受外力之和为0。
在光滑的水平面上有一辆平板车,一个人站在车上用大锤敲打车的左端,如图所示。在连续的敲打下,这辆车能持续地向右运动吗?说明理由。
要点提示:当把锤头打下去时,锤头向右摆动,系统总动量要为零,车就向左运动;举起锤头时,锤头向左运动,车就向右运动。用锤头连续敲击时,车只是左右运动,一旦锤头不动,车就会停下来,所以车不能持续向右运动。
（二）动量守恒定律的理解、应用
1、在列车编组站里，一辆质量m1=1.8×104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆质量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。
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，如图所示。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 v1 。求炸裂后另一块的速度 v2 。
分析：考虑到燃料几乎用完，爆炸产生的气体的质量可以忽略，爆炸的过程可以看做这两部分相互作用的过程。火箭在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G＝(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受的外力即重力，系统的动量可以看作近似守恒。
演示：内力远大于外力
将一个气球（充好气）放在学生手上，让学生感受（很轻）。然后将气球抛出去，用打火机将其弄破，产生爆炸的现象，学生感到震惊。
请学生尝试着解决问题。
教师展示规范的解答过程:
解：取炸裂前速度v的方向为正方向，导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G＝(m1+m2)g，由于爆炸爆炸的内力远大于所受的外力即重力，系统的动量可以看作近似守恒。
系统初态的总动量为：p1 =mv
系统末态的总动量为：p2 =m1v1+(m-m1)v2
根据动量守恒定律，可得：
mv =m1v1+(m-m1)v2
解得：
3、动量守恒定律的适用范围
1、学生阅读课文有关的内容。
2、教师介绍动量守恒定律得出的物理学史内容，介绍定律的得出凝聚了众多科学家的努力与付出。
3、教师归纳：动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，比牛顿运动定律的适用范围要广泛得多。
①不但能解决低速问题，而且能解决高速问题
②不但适用于宏观物体，而且适用于电子、质子、中子等微观粒子。
4、总结运用动量守恒定律的解题步骤
（三）课堂小结
让学生自主进行总结，教师适当修正。
补充：巩固练习
五、课后作业
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