动量守恒定律教案实用4篇
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动量动量守恒定律教案1
《动量守恒定律》是高中物理新教材第一册第七第三节的内容。它是本章的重点,同时也是力学部分的重要内容。动量守恒定律是自然界中最普遍最重要的基本规律之一。它虽然可以由牛顿定律推导出来,但其适用范围要比牛顿定律广泛的多,不仅适用于宏观低速的物体,而且适用于微观高速运动的粒子,因此它在整个物理学中占有非常重要的地位。
我认为只有使学生对物理定律的学习感兴趣,听得懂,理解的深,才能具有运用规律去分析解决问题的能力,为此我将教学的重点放到了对动量守恒定律的内容的掌握上,并且明确学生是学习活动的主体。
根据本节课有实验定性分析和理论定量推导的特点,依据(1)教师的指导作用与学生学习的主动性相统一的原则(2)掌握知识与发展能力相统一的原则,我采用谈话法和讨论法相结合的启发式教学。在教法学法上可采用:观察实验——问题思考——点拨指导、抽象概括——巩固练习。实施这一方法,使学生在教师的指导下亲自去观察比较,分析归纳,积极努力的去探求知识,最大限度的调动全体学生的积极参与,以达到教学目的。
在教学手段上采用演示实验,多媒体辅助教学,增强直观性,改善教学效果。
一般说来,上课开始时,学生的注意力往往还停留在上课前感兴趣的活动对象上,因此我就从学生的认知规律入手,一上课就向学生提出问题。(1)一个人在一辆小车里用力推车,车会不会动?(2)在平静的河中心有两个靠的很近的小船,当你从一只船上跳到另一只船上会出现什么现象?因为问题有趣就吸引了学生的无意注意,在学生回答之后,我又问“为什么会出现这样的现象?”这时学生为了探疑,无意注意随之转为有意注意,这样既吸引学生探求物理规律的兴趣又顺利的引入了课题。
为了使本节课的教与学顺利的展开,我先让学生复习了牛顿第三定律和动量定理,随后向学生提出:通过动量定理的学习使我们清楚了,一个物体受外力作用时它们动量变化的规律。可是我们知道任何物体都不能孤立存在,那么两个物体相互作用时它们的动量变化又遵循什么样的规律?带着这个问题我向学生演示了教材上夹有弹簧的两个小车相互作用的实验。通过观察实验,在引导学生定性分析出实验结果的同时也培养了他们对感性材料的分析综合和概括的能力。
然后通过两个小球在同一直线上运动发生碰撞的例子来定量推导出动量守恒定律。由于两小球碰撞发生轻微形变不易看出,因此我采用多媒体利用夸张的手法模拟两个小球碰撞的整个过程,以增强学生的感性认识,同时也活跃了课堂气氛,延长了学生的有意注意时间。
在分析推导的过程中,我提出这样一个问题:碰撞前后两小球总动量应该怎样表示?学生思考以后很快能列出式子,并且明白,两球碰撞前后各自动量都发生了变化。在弄清上面问题的基础上,我又紧接着提出了:两球的动量为什么会发生变化?让学生进一步展开讨论。在讨论的过程中模拟演示两球发生碰撞的过程,通过引导学生分析小球的受力情况,再次提出前面的问题,启发学生利用动量定理和牛顿第三定律自然而然的得到定律。但是在培养学生灵活运用数学运算进行物理推理的同时要防止学生把物理公式中物理量之间的关系看成纯数学的关系,要加强对式子物理意义的分析。
在动量守恒定律表达式得出之后,让学生考虑动量守恒定律是否需要条件,对于这个问题,学生感到比较生疏,不会做出肯定或者否定的回答,由教师启发得出守恒条件和定律适用范围。
最后为了突出重点,突破难点我设计了两个例题。
例
1、 把两个磁性很强的磁铁分别放在两辆小车上磁铁的同性磁极相对,小车放在光滑的水平桌面上,推动一下小车,使他们相互靠近,两辆小车没有碰上就分开了,两辆小车相互作用前后,他们的总动量守恒么?为什么?(通过这个例题使学生明确动量守恒的条件。)
例
2、 质量为3kg的小球A在光滑水平面上以6m/s的速度向右运动,恰遇上质量为5kg的小球B以4m/s的速度向右运动,碰撞后球恰好静止,求碰撞后A球的速度 。
动量动量守恒定律教案2
三维目标:
(一)知识与技能
1、理解动量守恒定律的确切含义和表达式
2、知道定律的适用条件和适用范围;
3、掌握运用动量守恒定律的一般步骤
(二)过程与方法
知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题,并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。
(三)情感、态度与价值观
学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题,培养思维能力。 教学重点:
1、动量的概念和动量守恒定律。
2、运用动量守恒定律的一般步骤。
教学难点:动量的变化和动量守恒的条件、应用。 引入新课:
通过以前的学习,我们已经会描述一些简单的典型的运动。知道速度、位移、加速度都是用来描述物体运动的物理量,而通过上一节课的学习,我们又认识到动量也可以描述物体的运动状态,而且我们通过动能定理也建立起了力与动量的联系,知道动量是力对时间积累的效果。正如力在空间中的积累存在着自然普遍定则一样,力对时间的积累是否也存在着某种守恒的普适关系? 进行新课: 小组讨论交流
一、牛顿第一定律的内容及实质
内容:一切物体总有保持静止或匀速直线运动状态的性质,除非有外力迫使它改变这一状态。
实质:力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因。
二、牛顿第二定律的内容及实质
内容:物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。 实质:力是产生加速度的原因,加速度改变了物体的运动状态。
三、牛顿第三定律的内容及实质
内容:物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
实质:物体间的相互作用总是等大反向。
四、如果是两个物体,如何区分它们之间的相互作用和其它物体对它们的作用力呢?
系统:可以把两个或两个以上物体看做一个力学系统。 内力:系统内物体间作用力称为内力。
外力:外界物体对系统内物体的作用力称为外力。 教师总结:
我们把两个物体看作一个系统,那么两个物体间的相互作用就属于系统的内力,外界其它物体对系统中任何一物体的作用就是系统所受的外力。根据牛顿运动定律可知:不论外力还是内力都会改变物体的运动状态,而内力起的作用就像人民内部矛盾,外力起的作用则为外在矛盾。前者可以相互抵消达到和谐,但是后者必然破坏这种和谐关系。而现实生活中诸如此类的守恒随处可见。
比如:甲乙各有500元现金,相互交换甲乙两者共有财富值不变。但甲又别处得到500元,这必然使两者共有财富值增加。相反,丙强行从甲手中拿走500元,两者共有财富值较少。
再有:一个绝热系统中两个物体相互吸热放热,系统温度必然升高;而外界对系统加热,系统温度必然升高。
与我们所学更近的例子:比如机械能守恒定律。系统中仅有保守力做功,机械能守恒。但是若有外力对系统内任何物体做功,这种守恒必然打破。 创设情境,理论推理
现实生活中,这种守恒随处可见。为此我们创设一个物理情境:
光滑水平桌面上有一质量为m1的物体以速度v1向右运动,质量为m2的物体以速度v2向右运动。且v1>v2,那么经过一定时间后,必然追上m1且发生碰撞。设碰撞后m1的速度为v1’,m2速度为v2’
碰撞过程中m2对m1的作用力为F1,m1对m2的作用力为F2 教师引导,学生自主推理:
两物体各自所受重力和支持力虽为外力,但是合力为零,不改变物体的的运动状态。F1和F2是两物体组成的系统内力。
推导1:根据牛顿第二定律,碰撞过程中两球的加速度分别为:
F1F2a1,
a2
m1m2根据牛顿第三定律,F1与F2的大小相等方向相反,即
F1F2
所以:m1am2a2
碰撞时两小球之间的作用时间很-短,用t表示。这样加速度与速度前后的关系就是
'v2v2v1'v1a1, a2
tt把加速度的表达式带入m1am2a2,移项后得到
''m1v1m2v2m1v1m2v
2(1)
推导2:根据牛顿第三定律,F1与F2的大小相等方向相反,即
F1F2
碰撞时两小球之间的作用时间很短,用t表示。取向右为正,则系统内内力冲量关系为
F1tF2t
根据动量定理可知:
'F1tm1v1'm1v1,F2tm2v2m2v2
那么
''(m1v1m1v1)m2v2m2v2
整理得到
''m1v1m2v2m1v1m2v2
(1)
教师总结
我们通过不同的策略,得出相同的结论(1)。而且的实验探究中我们也得到了一样的结论。实验是检验理论的唯一标准。可见,物体相互碰撞过程中确实存在着这种守恒关系。
(1)式的物理意义是:两球碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和。因为碰撞过程中的任意时刻牛顿第三定律、动量定理的结论都是成立的,因此(1)式对过程中的任意两时刻的状态都是适用的,也就是说系统在整个过程中一直保持不变。因此我们可以说这个过程中动量是守恒的。
历史上通过几代物理学家在实验上和理论上的分析、探索与斗争,人们在18世纪形成这样的共识:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 教师指导,学生总结
动量守恒定律的条件:(1)系统不受外力,(2)系统所受外力矢量和为零 动量守恒定律的表达式:
(1) 动量定理指出,系统的总动量保持不变。那么碰撞前和碰撞后系统的动量应该相等。即pp'
(2) 如果是相互作用的两个物体组成的系统,总动量不变。那么系统内一个物体增加的动量跟另一个物体减少的动量也相等。即p1p2 (3) 系统总动量不变,那就是说对于系统动量变化量应该为零。即p0 (4) 相互作用的两个物体组成的系统,作用前动量之和等于作用后的动量之
'和。即m1v1m2v2m1v1'm2v2
板书设计
一、系统 内力和外力
1、系统:
2、内力:
3、外力:
二、动量守恒定律
1、推导过程
2、内容
3、成立条件
4、表达式 课堂小结
本节课通过理论推导得出了和实验相同的结论。推导过程中我们体会到了科学的严密性,体会到物理来源于生活,是解决生活中实际问题的科学。通过对动量守恒定律的理解归纳总结出动量守恒定律不同的表达式,进一步理解了这一普遍真确的守恒定律。 作业设计
动量动量守恒定律教案3
一、教学目标
1.知道动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并在具体问题中判断动量是否守恒。
2.学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。 3.知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。
二、重点、难点分析
1.重点是动量守恒定律及其守恒条件的判定。 2.难点是动量守恒定律的矢量性。
三、教具
1.气垫导轨、光门和光电计时器,已称量好质量的两个滑块(附有弹簧圈和尼龙拉扣)。
2.计算机(程序已输入)。
四、教学过程
(一)引入新课
前面已经学习了动量定理,下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的情况下,二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何?
(二)教学过程设计
1.以两球发生碰撞为例讨论“引入”中提出的问题,进行理论推导。 画图:
设想水平桌面上有两个匀速运动的球,它们的质量分别是m1和m2,速度分别是v1和v2,而且v1>v2。则它们的总动量(动量的矢量和)p=p1+p2=m1v1+m2v2。经过一定时间m1追上m2,并与之发生碰撞,设碰后二者的速度分别为v1'和v2',此时它们的动量的矢量和,即总动量p'=p1'+p2'=m1v1'+m2v2'。
板书:p=p1+p2=m1v1+m2v2 p'=p1'+p2'=m1v1'+m2v2'
下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p和p'有什么关系。 设碰撞过程中两球相互作用力分别是F1和F2,力的作用时间是t。根据动量定理,m1球受到的冲量是F1t=m1v1'-m1v1;m2球受到的冲量是
F2t=m2v2'-m2v2。
根据牛顿第三定律,F1和F2大小相等,方向相反,即F1t=(m2v2'-m2v2) 整理后可得
板书:m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2 或写成
p1'+p2'=p1+p2
就是p'=p 这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。 分析得到上述结论的条件:
两球碰撞时除了它们相互间的作用力(这是系统的内力)外,还受到各自的重力和支持力的作用,但它们彼此平衡。桌面与两球间的滚动摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力,或说它们所受的合外力为零。 2.结论:相互作用的物体所组成的系统,如果不受外力作用,或它们所受外力之和为零。则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。
做此结论时引导学生阅读课文。并板书。
∑F外=0时
p'=p 3.利用气垫导轨上两滑块相撞过程演示动量守恒的规律。 (1)两滑块弹性对撞(将弹簧圈卡在一个滑块上对撞)
光电门测定滑块m1和m2第一次(碰撞前)通过A、B光门的时间t1和t2以及第二次(碰撞后)通过光门的时间t1'和t2'。光电计时器记录下这四
个时间。
将t
1、t2和t1'、t2'输入计算机,由编好的程序计算出v
1、v2和v1'、v2'。将已测出的滑块质量m1和m2输入计算机,进一步计算出碰撞前后的动量p
1、p2和p1'、p2'以及前后的总动量p和p'。
由此演示出动量守恒。
注意:在此演示过程中必须向学生说明动量和动量守恒的矢量性问题。因为v1和v2以及v1'和v2'方向均相反,所以p1+p2实际上是|p1|-|p2|=0,同理p1'+p2'实际上是|p1'|-|p2'|。
(2)两滑块完全非弹性碰撞(将弹簧圈取下,两滑块相对面各安装尼龙子母扣)
为简单明了起见,可让滑块m2静止在两光电门之间不动(p2=0),滑块m1通过光门A后与滑块m2相撞,二者粘合在一起后通过光门B。
光门A测出碰前m1通过A时的时间t,光门B测出碰后m1+m2通过B时的时间t'。将t和t'输出计算机,计算出p1和p1'+p2'以及碰前的总动量p(=p1)和碰后的总动量p'。由此验证在完全非弹性碰撞中动量守恒。
(3)两滑块反弹(将尼龙拉扣换下,两滑块间挤压一弹簧片) 将两滑块置于两光电门中间,二者间挤压一弯成∩形的弹簧片(铜片)。同时松开两手,钢簧片将两滑块弹开分别通过光电门A和B,测定出时间t1和t2。
将t1和t2输入计算机,计算出v1和v2以及p1和p2。
引导学生认识到弹开前系统的总动量p0=0,弹开后系统的总动量pt=|p1|-|p2|=0。总动量守恒,其数值为零。
4.例题
甲、乙两物体沿同一直线相向运动,甲的速度是3m/s,乙物体的速度是1m/s。碰撞后甲、乙两物体都沿各自原方向的反方向运动,速度的大小都是2m/s。求甲、乙两物体的质量之比是多少?
引导学生分析:对甲、乙两物体组成的系统来说,由于其不受外力,所以系统的动量守恒,即碰撞前后的总动量大小、方向均一样。
由于动量是矢量,具有方向性,在讨论动量守恒时必须注意到其方向性。为此首先规定一个正方向,然后在此基础上进行研究。
板书解题过程,并边讲边写。 板书:
讲解:规定甲物体初速度方向为正方向。则v1=+3m/s,v2=1m/s。碰后v1'=-2m/s,v2'=2m/s 根据动量守恒定律应有m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'移项整理后可得m1比m2为
代入数值后可得m1/m2=3/5,即甲、乙两物体的质量比为3∶5。 5.练习题
质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车,已知平板车的质量是80kg,求小孩跳上车后他们共同的速度。
分析:对于小孩和平板车系统,由于车轮和轨道间的滚动摩擦很小,可以不予考虑,所以可以认为系统不受外力,即对人、车系统动量守恒。
板书解题过程:
跳上车前系统的总动量
p=mv 跳上车后系统的总动量
p'=(m+M)V 由动量守恒定律有mv=(m+M)V 解得
6.小结
(1)动量守恒的条件:系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒。
(2)动量守恒定律适用的范围:适用于两个或两个以上物体组成的系统。动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律,对高速或低速运动的物体系统,对宏观或微观系统它都是适用的。
动量守恒定律教案4
1.知道动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并在具体问题中判断动量是否守恒。
2.学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。3.知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。
教学重点:重点是动量守恒定律及其守恒条件的判定。
教学难点:难点是动量守恒定律的理解。
教 具:1.气垫导轨、光门和光电计时器,已称量好质量的两个滑块(附有弹簧圈和尼龙拉扣)。
教学过程:
前面已经学习了动量定理,下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的情况下,二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何?
1.从生活现象引入:两个同学静止在滑冰场上,总动量为0,用力推开后,总动量为多少?(接下来通过实验建立模型分析)
2.实验:
1)准备 : 在已调节水平的气垫导轨上放置两个质量相等的滑块,用细线连在一起处于被压缩状态
2)解说实验操作过程
3)实际操作
4)实验结论:两个物体在相互作用的过程中,它们的总动量是一样的
3.理论推导总结出动量守恒定律并分析成立条件
1)推导:
碰撞之前总动量:P=P1+P2=m11+m22
碰撞之后总动量:P'=P1'+P2'=m11'+m22'
碰撞过程:F1t= m11'- m11
F2t= m22'- m22
由牛三定律有:F1t=- F2t
m11'- m11= -(m22'- m22 )
整理: m11+m22=m11'+m22'
即:P= P'
2)引入概念:
1.系统:相互作用的物体组成系统。
2.外力:外物对系统内物体的作用力
3.内力:系统内物体相互间的作用力
分析得到上述两球碰撞得出的结论的条件:
两球碰撞时除了它们相互间的作用力(系统的内力)外,还受到各自的重力和支持力的作用,使它们彼此平衡。桌面与两球间的滚动摩擦可以不计,所以说m1和m2系统不受外力,或说它们所受的合外力为零。
结论:相互作用的物体所组成的系统,如果不受外力作用,或它们所受外力之和为零,则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定
4.动量守恒定律
1)内容:一个系统不受外力或者所受外力的和为零,这个系统的`总动量保持不变
2)注意点:
①研究对象:系统(注意系统的选取)
②区别: a.外力的和:对系统或单个物体而言
b.合外力:对单个物体而言
③内力冲量只改变系统内物体的动量,不改变系统的总动量
④矢量性(即不仅对一维的情况成立,对二维的情况也成立,例如斜碰)
⑤同一性(参考系的同一性,时刻的同一性)
⑥作用前后,作用过程中,系统的总动量均保持不变
5.分析动量守恒定律成立条件:
b)F合=0(严格条件)F内 远大于F外(近似条件)某方向上合力为0,在这个方向上成立
6.适用范围(比牛顿定律具有更广的适用范围:微观、高速)
7.小结
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