動量守恒理論 動量守恒定理是自然界最重要、最常見的守恒理論之一。 它既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子； 動量守恒定律也適用于力機(jī)制不清楚的問題。 除了牛頓的運(yùn)動定理和能量觀點(diǎn)之外，它是解決動力學(xué)問題的另一種更廣泛的方法物理牛頓第一定律思維導(dǎo)圖，而且這個定理將來也將應(yīng)用于磁學(xué)和熱學(xué)中。 【知識與能力目標(biāo)】 1、理解動量守恒定律的確切含義和表達(dá)方式； 2.能夠運(yùn)用動量定律和牛頓第三定理推導(dǎo)出動量守恒定律； 3.了解動量守恒定律的適用條件和范圍；【過程與方法目標(biāo)】1.學(xué)會用動量守恒原理解釋現(xiàn)象； 2.能夠運(yùn)用動量守恒原理分析和解決運(yùn)動問題。 【情感心態(tài)與價值目標(biāo)】1、通過動量守恒原理的推演，培養(yǎng)中學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)心態(tài)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸椒ǎ? 2、通過動量守恒原理的學(xué)習(xí)，讓中學(xué)生進(jìn)一步掌握數(shù)學(xué)的思維方式和研究規(guī)律。 了解化學(xué)從生產(chǎn)實(shí)踐開始。 3、通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)確觀察，深入思考，把握主要矛盾的具體概括，形成規(guī)律。 反過來，用規(guī)律來指導(dǎo)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。 理論與實(shí)踐相輔相成，在把握客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上逐步認(rèn)識和改造自然。 【教學(xué)重點(diǎn)】掌握動量守恒原理及其產(chǎn)生條件【教學(xué)難點(diǎn)】矢量投影儀、幻燈片、動量守恒原理CAI教案、兩輛質(zhì)量相等的卡車、細(xì)電線、彈簧、重物、和氣墊滑梯。
教學(xué)過程 1、衍生新課 首先，讓中學(xué)生復(fù)習(xí)動量和動量定律：P=mv； Ft=PP=P 動量定律研究物體在受力一段時間后動量如何變化。 當(dāng)這些對象相互作用時會發(fā)生什么？ A。 請兩個朋友穿上溜冰鞋，站在教室旁邊。 請中學(xué)生A推動中學(xué)生B的移動方向。 C。 老師分析：兩個朋友靠得很近，他們的氣勢如何？ 互相推搡，各自的氣勢如何？ 總動量是多少？ 【通過生活實(shí)例啟發(fā)中學(xué)生，讓他們以求解決的態(tài)度去思考、探索，積極討論】d． 學(xué)生討論并給出不同的答案。 接下來用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證 2、新課教學(xué) （1）實(shí)驗(yàn)與觀察，初步得到兩輛小貨車交互前后動量變化的關(guān)系 a． 利用多媒體講義：介紹實(shí)驗(yàn)裝置。 兩輛質(zhì)量相等的馬車靜止放置在光滑的水平木板上，它們之間安裝有彈簧，并用細(xì)線將它們綁在一起。 b. CAI講義模擬實(shí)驗(yàn)的方法：【通過演示實(shí)驗(yàn)讓中學(xué)生仔細(xì)觀察，深入思考，抓住主要矛盾，具體概括，產(chǎn)生規(guī)律】實(shí)驗(yàn)一：首次使用等質(zhì)量距離彈跳等距離物體的時間順序在表圈上。 實(shí)驗(yàn)2：在其中一輛卡車上加一個重物物理牛頓第一定律思維導(dǎo)圖，使其質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察卡車到達(dá)兩個木擋板的順序。 C。 學(xué)生分組在氣墊滑軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察。
d. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組匯報實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 中學(xué)生甲：如果用兩輛相同質(zhì)量的卡車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且卡車同時撞到距彈跳點(diǎn)距離相同的塊上，則中學(xué)生學(xué)生B：如果用兩輛不同質(zhì)量的卡車做一個實(shí)驗(yàn)，看質(zhì)量較大的卡車較晚到達(dá)，質(zhì)量較小的卡車先到達(dá)，當(dāng)質(zhì)量較小的卡車到達(dá)擋板時，質(zhì)量較大的卡車行駛到彈簧和木板之間的中點(diǎn)。 班主任針對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了一個分析問題：細(xì)鐵絲被切斷之前，兩輛大車的動量是多少？ 總動量是多少？ 汽車分別進(jìn)行什么運(yùn)動？ 根據(jù)兩輛大車的運(yùn)動，分析小球運(yùn)動的距離和時間，得到它們的速度之間的關(guān)系。 根據(jù)動量等于質(zhì)量和速度的乘積，那么各自的動量和彈起后的總動量是多少？ 比較彈射前后的總動量，你會得出什么推論。 F。 學(xué)生討論完畢后，回答上述問題：兩輛大車被切斷之前，各自的動量為0，總動量為0； 中學(xué)生對于兩個大車被彈簧彈出后的運(yùn)動有兩種想法：一是感覺加速的直線運(yùn)動；二是感覺直線運(yùn)動。 另一個感覺勻速直線運(yùn)動。 班主任結(jié)合卡車彈射后合力的特點(diǎn)，得出卡車彈射后勻速直線運(yùn)動； 并向中學(xué)生解釋卡車之所以獲得速度是由于彈力的即時沖力。 實(shí)驗(yàn)中學(xué)：兩輛大車同時彈起，同時獲得加速度，同時到達(dá)彈起處等距離的擋板上。
實(shí)驗(yàn)中，用同樣的方法獲得小質(zhì)量汽車的速度是大質(zhì)量汽車的兩倍，且方向相反。 求得：實(shí)驗(yàn)中學(xué)，兩輛車的動量分別為：mv，-mv，動量向量和為0。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)，兩輛車的動量分別為：mv，-2mvv/ 2，動量矢量之和為0。經(jīng)過比較，得出交互前后兩輛貨車的總動量相等。 轉(zhuǎn)折：昨天我們解剖了一個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩輛貨車相互作用前后，它們的總動量相等，那么我們可以用物理推演來證明嗎？ （2）動量守恒原理的推導(dǎo) 利用多媒體展示如下數(shù)學(xué)情況：兩個小球在光滑的水平面上做勻速運(yùn)動，質(zhì)量分別為m1和m2，沿直線同向運(yùn)動。同一條直線，速度分別為v1和v2，且v1>v2，一段時間后，m2追上m1，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度為v′1。 過程中遇到的平均斥力F有何關(guān)系？ 寫出碰撞過程中所產(chǎn)生的外力的沖量和每個球動量的變化。 結(jié)合動量定律，推導(dǎo)得到哪些表達(dá)式。 3.學(xué)生回答：第一個和第二個小球在碰撞中所受到的平均斥力F1和F2是一對相互排斥的力，大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，作用在兩個物體上目的; 第一個球的影響是： 第二個球的影響是：【采用“問答-提問”的模式，層層推理，讓中學(xué)生自己導(dǎo)入最終結(jié)果，加深中學(xué)生的理解。 '這個定理的理解]且F1和F2大小相等，方向相反，所以4.師生共同表達(dá)上式的含義：兩個小球碰撞的總動量等于總動量碰撞后。
5.教師問：朋友們，在剛才的實(shí)驗(yàn)和推理例子中，兩個物體上作用著什么力？ 中學(xué)生回答：實(shí)驗(yàn)中的卡車受到重力、支撐力和彈簧力的影響。 推例中的球受到對方施加的重力、支撐力和斥力。 6、老師總結(jié)了上述力的特點(diǎn)：朋友分析的力中，彈力和A到B的平均斥力是相互作用的卡車和彈簧之間發(fā)生的力或者是兩個力互相碰撞。 球之間相互排斥，而重力和支撐力則由相互作用的物體以外的物體施加在它們上。 7. 獲取交互對象并將其寫在黑板上，形成一個系統(tǒng)。 比如實(shí)驗(yàn)中的兩輛卡車或者推理例子中的兩個小球相撞； 系統(tǒng)中相互作用的物體之間的相互排斥力稱為內(nèi)力。 例如：實(shí)驗(yàn)中，兩輛大車通過彈簧相互施加的彈力； 兩個小球在碰撞過程中相互施加的平均斥力。 其他外界物體對系統(tǒng)的排斥力稱為外力。 例如實(shí)驗(yàn)和推論例子中的重力和支撐力。 【給出實(shí)物，講清楚】 （三）動量守恒定律的條件和內(nèi)容 中學(xué)生閱讀課文，總結(jié)動量守恒定律。 如果系統(tǒng)沒有受到外力或者所受到的外力之和為0，則系統(tǒng)的總動量保持不變。 這個推論稱為動量守恒定律。 班主任把動量守恒的表達(dá)式寫在黑板上：并表達(dá)出每個字母代表的數(shù)學(xué)量。 問：我們剛才推導(dǎo)出，當(dāng)系統(tǒng)沒有受到外力或者外力之和為0時，系統(tǒng)的動量保持不變。 你認(rèn)為可以用什么表達(dá)來形容這個推論？ 經(jīng)過中學(xué)生討論回答后，班主任總結(jié)了動量守恒定律的幾種表達(dá)式：P=P（系統(tǒng)相互作用前的總動量P等于相互作用后的總動量P）P =0（系統(tǒng)總動量增量為0） P=-P（兩個相互作用的物體組成的系統(tǒng)） 兩個物體的動量增量大小相等，方向相反。
mv+mv=mv+mv（兩個相互作用的物體組成一個系統(tǒng)，前面的動量之和等于后面的動量之和）判斷動量是否守恒的過程如下：質(zhì)量為的斜面M 靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為 m 的小物體從斜面的底部滑向頂部，沒有初速度。 由斜面和小物體組成的系統(tǒng)動量守恒嗎？ 爆燃前后手榴彈的動量是否守恒。 將兩塊強(qiáng)磁磁鐵分別放在兩輛卡車上。 磁鐵的同性磁鐵是相反的。 卡車放置在光滑的水平桌面上。 大車分開，彼此沒有接觸。 兩車相互作用前后動量是否守恒。 在光滑的桌子上有一個平板車，將一個鐵塊以水平速度v扔到平板車上，最后將鐵塊和平板車以共同的速度v連接起來，是否鐵塊的總動量將鐵塊扔到平板車上前后，對平板車進(jìn)行保存。 通過以上案例的分析，得到：判斷系統(tǒng)動量是否守恒，主系統(tǒng)所受的外力之和是否為0。 注：“外力之和”和“所得結(jié)果外力”不是同一個概念：外力之和是指作用在系統(tǒng)上的所有外力平移到某一點(diǎn)計算得到的矢量和。 合外力是指作用在物體（質(zhì)點(diǎn)）上的外力的矢量和。 當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)小于外力時，可以忽略外力，也可以利用動量守恒問題來解決，例如爆燃。 動量守恒定律不僅適用于碰撞，也適用于任何相互作用。 它不僅適用于由兩個對象組成的系統(tǒng)，也適用于由多個對象組成的系統(tǒng)。
【通過實(shí)例鞏固所獲得的定理，并運(yùn)用多種方法，使中學(xué)生能夠舉一反三，加深理解，獲得一定的解決問題的經(jīng)驗(yàn)】（四）原理的適用范圍動量守恒 1.學(xué)生閱讀課文的相關(guān)內(nèi)容。 2. 學(xué)生總結(jié)動量守恒定理的應(yīng)用范圍。 3、老師總結(jié)：從小到微觀的粒子到大天體，無論相互排斥的性質(zhì)如何，雖然相互作用不太好理解，但動量守恒定律是適用的。 鞏固練習(xí)（課外練習(xí)）如圖，鐵塊B與水平桌面接觸平穩(wěn)，炮彈A沿水平方向射入木塊后，停留在鐵塊中，將木塊壓緊。彈簧到最短，現(xiàn)在把炮彈和木塊結(jié)合彈簧（質(zhì)量不可忽略）作為研究對象（系統(tǒng)），這個系統(tǒng)從炮彈啟動到發(fā)射的整個過程中動量是否守恒將彈簧壓縮至最短。 （五）小結(jié) 通過本課的學(xué)習(xí)，我們知道： 1、動量守恒理論研究的是由相互作用的物體組成的系統(tǒng)。 2、在理想狀態(tài)下，即仍然滿足守恒條件時，系統(tǒng)“總動量不變”并不意味著系統(tǒng)開始和結(jié)束時兩個狀態(tài)的總動量相等，而是整個過程中任意兩個時刻的總動量相等，并且不能假設(shè)系統(tǒng)中每個物體的總動量保持不變。 3、動量守恒的條件是：不受外力或所受外力之和為04。動量守恒原理是自然界普遍適用的基本定律之一。 除了適用于宏觀物體的低速運(yùn)動外，還適用于微觀現(xiàn)象和高速運(yùn)動。