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2019-2020年高中物理《動(dòng)量守恒定律》說(shuō)課稿2 人教版 一、 說(shuō)教材 力對(duì)空間和時(shí)間的積累，是力對(duì)物體作用的兩種基本表現(xiàn)形式。在《物理》選修本中，先介紹描述力的時(shí)間積累效應(yīng)――動(dòng)量定理，之后深入介紹了物體相互相互作用過(guò)程中所遵循的基本規(guī)律――動(dòng)量守恒定律，這是高中學(xué)生所學(xué)習(xí)的自然界中四個(gè)基本守恒定律之一，因而它具有特殊的地位。 教材選取兩體問(wèn)題中的碰撞模型，依據(jù)牛頓第二定律導(dǎo)出了動(dòng)量守恒定律的一維表達(dá)式，再將結(jié)論拓展為多體、兩維情況，較全面地介紹了動(dòng)量守恒定律的適用范圍要廣泛得多，它不僅和牛頓第二定律一樣適用于宏觀低速系統(tǒng)，也適用于牛頓第二定律不成立的宏觀高速系統(tǒng)及微觀系統(tǒng)。教材還詳盡地介紹了動(dòng)量守恒的條件，指出在系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量保持不變。 前節(jié)教材講述的沖量動(dòng)量及動(dòng)量定理是全章的基礎(chǔ)知識(shí),在中學(xué)物理中用動(dòng)量定理處理的對(duì)象一般是單體,本節(jié)則將研究對(duì)象拓展到系統(tǒng),在動(dòng)量定理的基礎(chǔ)上概括出動(dòng)量守恒定律,因此,本節(jié)內(nèi)容是上節(jié)內(nèi)容的深化和延伸,定律對(duì)眾多的研究對(duì)象,用更為復(fù)雜的數(shù)學(xué)表述形式,深入地概括了封閉系統(tǒng)中的一般規(guī)律,動(dòng)量守恒定律不僅是本章的核心內(nèi)容,也是整個(gè)高中物理的重點(diǎn).學(xué)好本節(jié)內(nèi)容,對(duì)今后綜合處理物理問(wèn)題以及學(xué)習(xí)新的物理知識(shí)都是至關(guān)重要的.本節(jié)的重點(diǎn)是理解動(dòng)量守恒的條件,難點(diǎn)是理解動(dòng)量守恒定律的物理內(nèi)涵;動(dòng)量的矢量性`動(dòng)量的相對(duì)性以及研究對(duì)象的系統(tǒng)性、物理狀態(tài)的同時(shí)性。 應(yīng)當(dāng)指出，教材中推導(dǎo)一維動(dòng)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)時(shí)，所借助的是在光滑平面上的兩體碰撞模型。這個(gè)模型雖然簡(jiǎn)單，也便于學(xué)生接受，但因力學(xué)環(huán)境較簡(jiǎn)單，對(duì)揭示動(dòng)量守恒的條件，特別是闡述在系統(tǒng)受到合外力為零時(shí)動(dòng)量守恒、系統(tǒng)內(nèi)相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于其所受合外力時(shí)系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒，顯得論述不夠充分。學(xué)生常在確定動(dòng)量守恒定律成立條件時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，不能認(rèn)識(shí)認(rèn)為這為是原因之一。有鑒于此，可另選受力較為復(fù)雜的兩體模型 二、 教學(xué)目標(biāo) 根據(jù)教學(xué)大綱的要求、教材的具體內(nèi)容和高中學(xué)生的認(rèn)知特征，擬確定下列教學(xué)目標(biāo)： １、知識(shí)目標(biāo) 能用一維、兩體模型推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律，理解并掌握動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，了解動(dòng)量守恒定律幾種不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 ２、能力目標(biāo) 理解動(dòng)量守恒定律的成立條件，能夠在具體問(wèn)題中判定動(dòng)量是否守恒；能熟練應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題，知道應(yīng)用動(dòng)量守恒定解決實(shí)際問(wèn)題的基本思路和方法。在具體應(yīng)用中，能注意守恒方程的“四性”：系統(tǒng)性、相對(duì)性、同時(shí)性、矢量性。 ３、科學(xué)思維品質(zhì)目標(biāo) 使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，研究物理量的守恒關(guān)系是一種科學(xué)思維方法。物理學(xué)中的許多重要定理、定律，其本質(zhì)上都是表達(dá)了一定的守恒關(guān)系。動(dòng)量守恒、是自然中質(zhì)量守恒、能量守恒、動(dòng)量守恒、電荷守恒這四大基本守恒定律之一，它具有廣泛的適用范圍。 三、 說(shuō)教法 １、 引導(dǎo)探索式 物理教學(xué)大綱指出，學(xué)習(xí)物理，重在理解。為使學(xué)生理解動(dòng)量 守恒的概念及其守恒條件，宜采用引導(dǎo)探索式教學(xué)方法。由教師在關(guān)鍵步驟上作恰當(dāng)引導(dǎo)，師生共同對(duì)給出一維、兩 體模型中的每個(gè)單體及系統(tǒng)由兩者構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，確定單體及系統(tǒng)所受的合沖量；確定單體及系統(tǒng)的動(dòng)量變化。在對(duì)單體應(yīng)用動(dòng)量定理的基礎(chǔ)上，引出系統(tǒng)動(dòng)量守恒的概念，進(jìn)而探索系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件。在探索的過(guò)程中，充分利用分析、推理的方法，通過(guò)演譯論證，環(huán)環(huán)相扣地得出結(jié)論，以便培養(yǎng)學(xué)生的分析能力及綜合概括能力。 ２、講練結(jié)合式 在討論動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題時(shí)，讓學(xué)生分析具體問(wèn)題，教師注意隨時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，或有意給出錯(cuò)誤解答，及時(shí)組織學(xué)生分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因，把教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主動(dòng)性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，及時(shí)強(qiáng)化有關(guān)知識(shí)。 四、 說(shuō)教學(xué)程序 １、 利用一維、兩體模型導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律 如圖１所示，質(zhì)量分別為ｍ１ｍ２的Ａ、Ｂ兩物體疊放在水平面上，所有接觸面均 粗糙，兩物體具有水平速度且分別為ｖ１、ｖ２（設(shè)ｖ１＞ｖ２）。在水平拉力Ｆ作用下，經(jīng)時(shí)間ｔ，兩者速度分別為ｖ１／、ｖ２／。 （１）由學(xué)生分析兩物體的受力情況（圖中豎直方向?yàn)槠胶鈶B(tài)，所受重力、彈力未畫出），指出其中的一對(duì)作用力與反作用力（圖中均用ｆ１表示）。 （２）在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生分別以Ａ、Ｂ為對(duì)象，利用動(dòng)量定理導(dǎo)出下列方程： Ａ：（Ｆ－ｆ１）ｔ＝ｍ１ｖ１／－ｍ１ｖ１， Ｂ：（ｆ１－ｆ）ｔ＝ｍ２ｖ２／－ｍ２ｖ２。 （３）教師提出將上述兩方程相加，可得： （Ｆ－ｆ）ｔ＝（ｍ１ｖ１／＋ｍ２ｖ２／）－（ｍ１ｖ１＋ｍ２ｖ２）　　　 教師結(jié)合模型介紹系統(tǒng)、內(nèi)力、外力及動(dòng)量守恒的概念，并進(jìn)一步指出：１ 將前述兩式相加的物理意義是，把研究對(duì)象由單體擴(kuò)展為系統(tǒng)；２ 內(nèi)力（一對(duì)ｆ１）只能在ｖ系統(tǒng)內(nèi)的物體間傳遞動(dòng)量，不能改變系統(tǒng)的總動(dòng)量；３ 外力（Ｆ及ｆ）可以改變系統(tǒng)的總動(dòng)量，且合外力的沖量等于系統(tǒng)動(dòng)量的增量（系統(tǒng)動(dòng)量定理，不要求全體學(xué)生掌握）。 （４）師生共同分析系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件：先由學(xué)生分組討論，再由各組代表發(fā)言，教師最后總結(jié)，若使下述守恒方程成立，即有 　　　　　　　ｍ１ｖ１＋ｍ２ｖ２＝ｍ１／ｖ１／＋ｍ２／ｖ２／　　　　 　　其必要且充分條件是： 　　?。粒疲剑妫剑埃聪到y(tǒng)不受外力．（可將系統(tǒng)視為豎直方向不受外力，理想條件）． Ｂ．Ｆ－ｆ＝０，即系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零． ２、 討論例１（使用投影儀出示）：木塊Ａ和Ｂ用一只彈簧連接起來(lái)放在光滑水平面上，Ａ緊靠墻壁，在Ｂ上施加向左的水平力Ｆ使彈簧壓縮如圖２所示．當(dāng)撤去外力Ｆ后，問(wèn)：（１）Ａ尚未離開墻壁前，Ａ、Ｂ系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？ 　　　　　　　　　?。ǎ玻岭x開墻壁后，Ａ、Ｂ系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？ （３）Ａ離開墻壁后，Ａ、Ｂ及地球系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？ 　　　　　重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生分析：外界對(duì)系統(tǒng)在水平方向是否存在有作用力．答案；（１）墻壁對(duì)系統(tǒng)的沖量不為零，不守恒；（２）守恒；（３）守恒． 　　　　　師生共同小結(jié)　注意系統(tǒng)性．動(dòng)量守恒定律描述的對(duì)象是由兩個(gè)以上物體構(gòu)成的系統(tǒng)，選取某一系統(tǒng)動(dòng)量可能守恒，而選取另一系統(tǒng)動(dòng)量可能不守恒；當(dāng)選取兩個(gè)不同的系統(tǒng)動(dòng)量雖均守恒時(shí)，但可能選取其中一個(gè)解題較簡(jiǎn)捷． 　　　　　提問(wèn)（投影出示問(wèn)題）若設(shè)想圖１中兩疊放物體在豎直方向有相同的加速度和瞬時(shí)速度，系統(tǒng)在豎直方向處于不平衡狀態(tài)，圖中的各摩擦力仍存在，其它條件不變．問(wèn)：１．能得到方程嗎？２．在滿足充要條件Ａ或條件Ｂ時(shí)，能得到方程嗎？（答案：均能得到） 　　　　　教師進(jìn)一步拓展　據(jù)上述提問(wèn)可得：某一方向上動(dòng)量守恒的條件：相互作用的系統(tǒng)所受的外力矢量和不為零，但在該方向上不受外力或外力在該方向上的分量和為零． 　　　　?。常懻摾玻ㄍ队俺鍪纠玻喝鐖D３所示，質(zhì)量均為Ｍ的Ａ、Ｂ兩木塊從同一高度自由下落．當(dāng)Ａ木塊落至某一位置時(shí)被以速度ｖ０水平飛來(lái)的質(zhì)量為ｍ的子彈擊中（設(shè)子彈未穿出），則Ａ、Ｂ兩木塊在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間ｔＡ、ｔＢ的關(guān)系是 　　　?。粒簦粒剑簦隆。拢簦粒荆簦隆。茫簦粒迹簦隆。模疅o(wú)法比較 　　　　　重點(diǎn)分析Ａ與子彈構(gòu)成的系統(tǒng)：（１）水平方向不受外力，動(dòng)量守恒．（２）豎直方向：子彈擊中瞬間Ａ在豎直方向的速度ｖ１，擊中后共同速度為ｖ２，擊中經(jīng)歷的時(shí)間為Dｔ，則依方程有（ｍ＋Ｍ）ｇDｔ＝（Ｍ＋ｍ）ｖ２－Ｍｖ１．由于重力（ｍ＋Ｍ）ｇ為有限量，且Dｔ極小，重力的沖量趨于零，故有（Ｍ＋ｍ）ｖ２＝Ｍｖ１，即豎直方向動(dòng)量近似守恒．依ｖ２＜ｖ１知選項(xiàng)Ｂ正確，據(jù)此有：動(dòng)量近似守恒的條件：系統(tǒng)所受外力的矢量和不為零，但為有限量，且相互作用的時(shí)間極短（Dｔ０），則外力的總沖量近似為零，系統(tǒng)的動(dòng)量近似守恒。 ４、 討論例３（投影出示例３）：如圖４所示，在光滑的水平上，一輛平板車載 著一人以速度ｖ０＝６ｍ／ｓ水平向左勻速運(yùn)動(dòng)。已知車的質(zhì)量Ｍ＝１００㎏，人的質(zhì)量ｍ＝６０㎏。某一時(shí)刻，人突然相對(duì)于車以ｕ＝５ｍ／ｓ的速度向右奔跑。求人奔跑時(shí)車的速度多大？ 請(qǐng)４名學(xué)生板演，師生共同分析可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤（或由教師給出）： 錯(cuò)解一： （Ｍ＋ｍ）ｖ０＝Ｍｖ＋ｍｕ 錯(cuò)解二： （Ｍ＋ｍ）ｖ０＝Ｍｖ０＋ｍ（v０－u） 學(xué)生分析　式中v為車相對(duì)地的速度,u為人相對(duì)車的速度.違反了動(dòng)量守恒要選取同一參考系的原則. 教師小結(jié)　 注意相對(duì)性。由于動(dòng)量的大小和方向與參照系的選擇有關(guān)，因此應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)應(yīng)注意參考系的選取，必須選擇地球或相對(duì)地球做勻速百直線運(yùn)動(dòng)的物體為參考系。如果題設(shè)條件中各物體的速度不是相對(duì)同一參考系的必須將它們轉(zhuǎn)換成相對(duì)同一參考系的速度是。 　學(xué)生討論后分析　式中（v０－ｕ）不是人奔跑時(shí)相對(duì)于地的速度．人奔跑時(shí)相對(duì)于地的速度應(yīng)該是人對(duì)車發(fā)生作用后的速度，而不是人相對(duì)作用前車的速度． 　教師小結(jié)　注意同時(shí)性．動(dòng)量守恒定律方程兩邊的動(dòng)量分別是系統(tǒng)在初、末態(tài)的總動(dòng)量．初態(tài)動(dòng)量中的速度都應(yīng)該是相互作用前同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度，末態(tài)動(dòng)量中的速度都必須是相互作用后同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度. 學(xué)生給出正確答案: (M+m)v0=Mv+m(v－u). (M+m)v0=Mv+m(u－v). 解得 v=7.88m/s 教師提問(wèn)　上述兩式右端第二項(xiàng)不同表述形式的物理意義是什么？答：兩式中均取正方向水平向右，（v－u）表示人速方向向右，（u－v）表示人速方向向左． ?。担處熜〗Y(jié)：注意矢量性。動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是矢量方程，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用前后均在同一直線上運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，應(yīng)首先選定正方向，，凡與正方向相同的動(dòng)量取正，反之取負(fù)；對(duì)于方向未知的動(dòng)量一般先假設(shè)為正，根據(jù)求得的結(jié)果再判斷假設(shè)的真?zhèn)巍? ６．小結(jié)本節(jié)內(nèi)容，布置作業(yè)。