【教學目標】
1. 知識和技能
1.應(yīng)用牛頓運動定律，推導出適用于雙球碰撞模型的動量守恒定律，理解動量守恒定律的物理過程。
2.了解動量守恒定律（內(nèi)容、守恒定律條件），能分析、計算同一直線上兩物體動量守恒定律。
2. 流程與方法
1.基于對動量守恒定律確切含義的理解
正確區(qū)分內(nèi)力、外力。
2.懂得運用動量守恒定律解決問題，了解運用動量守恒定律解決相關(guān)問題的優(yōu)點。
3. 情感、態(tài)度和價值觀
培養(yǎng)邏輯思維能力，能運用動量守恒定律分析、計算有關(guān)問題。
【教學重點】
1.動量守恒定律。
2. 利用動量守恒定律解決問題的一般步驟。
【教學難點】
1.動量守恒的條件。
2.動量守恒定律的應(yīng)用。
【教學流程】
1. 復習問題及新課介紹
要求學生回憶并提問：動量、沖量、動量定理的相關(guān)知識。
動量：p=mv
沖量：I=Ft
動量定理：Ft=mv-mv'
2. 新課程教學
1. 兩個相互作用的物體的動量變化
如圖所示，兩個物體A、B在光滑的水平桌面上做勻速運動，它們的質(zhì)量分別為m1、m2，沿同一直線同向運動，它們的速度分別為v1、v2，且v2>v1。當B追上A時，發(fā)生碰撞。碰撞后，A、B的速度分別為v1′、v2′。碰撞過程中，B對A施加的力為F1，A對B施加的力為F2。碰撞過程中，兩個物體之間力的作用時間很短暫，用Δt表示。
根據(jù)動量定理，物體A的動量變化量等于它受到的力F1的沖量，即：
F1Δt＝m1v1′－m1v1
物體B的動量變化量等于力F2作用于它的沖量，即：
F2Δt＝m2v2′－m2v2
根據(jù)牛頓第三運動定律F1=-F2，兩物體碰撞每一時刻的相互作用力F1、F2大小相等，方向相反，所以：
m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）
m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2
這表明，碰撞后兩個物體的動量之和等于碰撞前的動量之和，并且這個關(guān)系適用于碰撞過程中任意兩個時刻的狀態(tài)。
那么，滿足碰撞前后動量和不變的兩個物體的受力情況是怎樣的呢？兩個物體除了受到彼此的力之外，還受到重力和桌面的支撐力。重力和支撐力是一對平衡的力。當作用在它們身上的矢量力之和為0時，碰撞的兩個物體的動量守恒。
2.動量守恒定律
1.相關(guān)概念：
（1）系統(tǒng)：系統(tǒng)由相互作用的對象組成。
（2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)部相互施加的力量。
（3）外力：外界物體對系統(tǒng)內(nèi)部物體所施加的力。
第一節(jié) 兩球碰撞得出結(jié)論的條件：兩球碰撞時，除了它們之間的力（系統(tǒng)內(nèi)力）外，還受到自身重力和支撐力的作用，使它們相互平衡。因此，m1、m2系統(tǒng)不受外力作用，或者說它們受到的外力總和為零。兩球在碰撞前后的動量總和保持不變。
2.動量守恒定律：
（1）內(nèi)容：如果一個系統(tǒng)不受外力作用，或外力的矢量和為0，則系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律。
（2）公式：m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2
3.動量守恒條件：
（1）系統(tǒng)不受外力作用或外力矢量和為0。
（2）系統(tǒng)中物體間的內(nèi)部力遠大于外部力。
（3）作用于系統(tǒng)的總外力不為零，但是如果某方向的總外力為零，那么系統(tǒng)在該方向上的動量守恒。
4.注意事項：
（1）區(qū)分內(nèi)力、外力。
（2）當總動量保持不變時，各個物體的動量可以有很大的變化。
（學生思考、討論）
如圖所示，一顆子彈擊中一塊與固定在墻上的彈簧相連的木塊。從子彈擊中木塊到彈簧被壓縮到最短點這段時間內(nèi)，子彈和木塊作為一個系統(tǒng)的動量是否守恒？請解釋你的理由。
分析：本題重點在于引導學生理解對于不同的物體（系統(tǒng)），對應(yīng)不同的過程，受力情況不同，總動量可能發(fā)生變化，也可能守恒（子彈射出瞬間，A、B兩物體的動量守恒）。
（老師總結(jié)）
在學習物理過程中，一個重要的基本技能就是正確、恰當?shù)剡x擇研究對象和研究過程，根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的物理定律，而不要盲目地套用。
5. 利用動量守恒定律解決問題的步驟：
（1）明確研究對象：將即將發(fā)生相互作用的對象看作一個系統(tǒng)。
（2）進行受力分析和運動過程分析，確定研究過程中系統(tǒng)動量是否守恒。
（3）明確初態(tài)和終態(tài)：一般來說，系統(tǒng)中的對象之間即將發(fā)生相互作用以及相互作用的結(jié)束，這是相互作用過程的初態(tài)和終態(tài)。
（4）選取正方向，列出動量守恒方程及相應(yīng)的輔助方程，求解問題。
例1：在某列車編組場，一輛質(zhì)量為1.8×104kg的貨車以v1=2m/s的速度在直軌上行駛，與一輛質(zhì)量為2.2×104kg的靜止貨車相撞，相撞后，兩車繼續(xù)一起行駛。求相撞后貨車的速度。
分析：
（1）本題中兩輛卡車發(fā)生碰撞，并且在碰撞過程中相互影響。因此，本題中的兩輛卡車構(gòu)成了一個相互作用的系統(tǒng)。我們將這個系統(tǒng)作為研究對象。
（2）作用于系統(tǒng)上的外力有重力、支撐力、摩擦力、空氣阻力等。
（3）碰撞過程中，相互作用的內(nèi)力遠大于外力，可以近似認為不考慮摩擦力和空氣阻力，滿足動量守恒定律。
解答：如上圖所示，沿碰撞前卡車速度方向建立坐標軸，則v1=2m/s，設(shè)碰撞后兩車速度為v
碰撞前兩輛車的總動量為
p=m1v1
碰撞后的總動量為
p′=（m1+m2）v
根據(jù)動量守恒定律，p′=p
m1v1=（m1+m2）v
將數(shù)據(jù)代入公式：v = 0.9 米/秒
因為兩輛車合并后的速度為正，所以合并后它們?nèi)匀谎刂鴺溯S運動。
例2：一枚火箭在空中飛行，質(zhì)量為m，速度為v，在某一點，沿水平方向飛行，燃料即將耗盡。火箭此時突然爆炸成兩塊，質(zhì)量為m1的一塊以速度v1向v的反方向飛行。求爆炸后另一塊的速度v2。
分析：在爆炸前，導彈可以看作是由質(zhì)量分別為m1和（m-m1）兩個部分組成的，導彈的爆炸過程可以看作是這兩個部分相互作用的過程，由這兩個部分組成的系統(tǒng)就是我們的研究對象。在爆炸過程中，這兩個部分受到重力的作用，它們所受的外力的矢量和不為零，但它們所受的重力遠小于爆炸時氣體對它們施加的力，因此爆炸過程中重力的作用可以忽略，可以認為系統(tǒng)滿足動量守恒定律的條件。
解答：火箭爆炸前的總動量為p=mv
爆炸后的總動量為p′=m1v1+（m-m1）v
根據(jù)動量守恒定律p′=p，可得m1v1+（m-m1）v=mv
解決
3.動量守恒定律的普適性
學生閱讀課本中的相關(guān)內(nèi)容。
從現(xiàn)代物理學的理論角度看，動量守恒定律是物理學中最基本的普遍原理之一。（另一條最基本的普遍原理是能量守恒定律。）從科學實踐角度看，動量守恒定律至今尚未發(fā)現(xiàn)任何例外。相反，每當實驗中觀察到似乎違反動量守恒定律的現(xiàn)象時，物理學家們就會提出新的假設(shè)來補救，而且總是能有新的發(fā)現(xiàn)而獲勝。例如，當靜止的原子核發(fā)生β衰變并發(fā)射電子時，根據(jù)動量守恒定律，反沖原子核應(yīng)該以與電子相反的方向運動。然而動量守恒定律教案，云室照片顯示，兩者的軌跡并不在一條直線上。為了解釋這種異常現(xiàn)象，泡利在1930年提出了中微子假說。由于中微子既不帶電，也不無質(zhì)量，因此在實驗中極難測量。 直到1956年，人們才首次證明了中微子的存在。例如，人們發(fā)現(xiàn)兩個運動帶電粒子在電磁相互作用下，動量似乎不守恒。此時物理學家將動量的概念擴展到電磁場，將電磁場的動量考慮進去，總動量又守恒了。
（學生總結(jié)）
牛頓運動定律：適用于低速、宏觀尺度，但不適用于高速（接近光速）和微觀尺度（小到分子、原子尺度）。
動量守恒定律：適用于迄今為止物理學研究的所有領(lǐng)域，既適用于解決宏觀低速運動問題，也適用于解決微觀高速運動問題。
【課堂練習】
1、（2002年高考春季試題）高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛向南行駛的長途客車與一輛向北行駛的貨車迎頭相撞，相撞后，兩車相撞后向南滑行一段??距離后停下。根據(jù)車速表顯示，發(fā)生碰撞前長途客車的行駛速度為20m/s。由此可知，發(fā)生碰撞前貨車的速度為（ ）
A.小于10m/s B.大于10m/s且小于20m/s
C.大于20m/s小于30m/s D.大于30m/s小于40m/s
2、如圖所示，物體A、B的質(zhì)量比為mA：mB=3：2，原靜止在一輛平板車C上，A、B之間有一壓縮彈簧，A、B與平板車上表面的動摩擦系數(shù)相同，地面光滑，當突然松開彈簧時，有（ ）
A.系統(tǒng) A 和 B 的動量守恒
B. 系統(tǒng) A、B 和 C 的動量守恒
C.汽車向左移動
D.汽車向右移動
3.一把槍水平固定在手推車上，手推車放在光滑的水平面上，當槍發(fā)射子彈時動量守恒定律教案，下列關(guān)于槍、子彈、手推車的描述正確的是（ ）
A.槍與子彈組成的系統(tǒng)，動量守恒
B. 一把槍和一輛汽車組成的系統(tǒng)，動量守恒
C.子彈與槍管間的摩擦很小，系統(tǒng)的動量變化也很小，可以忽略不計，因此系統(tǒng)動量近似守恒。
D.由三元素組成的系統(tǒng)動量守恒，因為系統(tǒng)只受到重力和地面支撐兩個外力的作用，且這兩個外力的合力為零。
4、船A、B的質(zhì)量都是120公斤，都靜止在靜水中。當一個體重為30公斤的小孩從船A跳到船B，相對于地面的水平速度為6米/秒，忽略阻力，則船A、B的速度比為：vA:vB=。
5.（2001年高考題）一艘質(zhì)量為m的小船，以速度v0行駛。有兩個小孩a、b，質(zhì)量均為m，分別站在船頭和船尾靜止不動。現(xiàn)小孩a以速度v（相對于靜止水面）沿水平方向向前跳入水中，再由小孩b以同樣的速度v（相對于靜止水面）沿水平方向向后跳入水中。求小孩b跳出水面后，小船的速度。
6.如圖所示，汽車A質(zhì)量為2kg，靜止在光滑水平面上。上表面光滑，右端放置一個質(zhì)量為1kg的小物體。汽車B質(zhì)量為4kg，以5m/s的速度向左移動。與汽車A相撞后，汽車A獲得8m/s的速度，物體滑向汽車B。如果汽車B足夠長，上表面與物體之間的動摩擦系數(shù)為0.2，物體在汽車B上表面滑動多長時間后，相對于汽車B靜止？（g取10m/s2）
回答：
1. 一個
2. BC
3.D
4. 5:4
5、由于兩者都是相對于地面（即本題中相對于靜止水面）的水平速度，所以先后或者同時跳入水中，結(jié)果都是一樣的。
設(shè)小孩b跳出后小船前進的速度為v，取v0為正方向，根據(jù)動量守恒定律，有：
(M+2m)v0=(Mv+mv)-mv，解為：
6. B與A碰撞時動量守恒：mBvB=mBvB′+mAvA′
小物體m在汽車B上以共同速度v滑動。將動量守恒定律應(yīng)用到小物體和汽車B上，可得：
mBvB′=（m+mB）v
將牛頓第二定律應(yīng)用于小物體可得出 a=μg，因此：t=v/μg
代入數(shù)據(jù)，我們得到t=0.4s。
