动量守恒定律教案【优质4篇】
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动量动量守恒定律教案【第一篇】
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【第二篇】
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【第三篇】
我说课的过程包括说教材和学生,说教学目标,说教学的过程、方法及其原理,即教学的组织过程,最后再说板书设计和本节课的教学设计特色。
一、首先说教材和学生。
动量定理是物理学中力学部分的重要规律之一,是联系力与运动的重要桥梁,是解释物理现象和解决物理问题的重要物理规律之一。
学生已经学习了牛顿运动定律和运动学的基本规律,已经具备了进一步学习动量定理的知识基础。同时高中的学生思维活跃,关心生活,往往对物理规律和现实生活的联系比较感兴趣。我在这节课的设计过程中充分考虑了学生的这些心理特点,根据新课程标准对知识与技能、过程与方法,情感态度与价值观三个方面的要求,制定了以下教学目标:
1.知识与技能
能够说出动量定理的内容。
能够运用动量定理解释生活中的物理现象,并能够进行相关的计算。
2.过程与方法
让学生在多媒体创设的情境中,通过小组讨论等方式学习和应用新知识,培养学生的参与和合作意识,进一步学会交流与合作。
3.情感态度与价值观
使学生认识到物理知识与生活是息息相关的,体会到学习物理的乐趣。
培养学生热爱科学、乐于实践、善于交流合作的科学态度。
重点:
能够运用动量定理解释科学中和生活中的'一些相关现象。
难点:学生解决问题时在应用带有方向的物理量方面容易出错,因此我把本节课的难点确定为:应用动量定理求解时能够正确地把握相关物理量的矢量性。
复习:
加速度:a=(v2-v1)/t
冲量:
动量:
牛顿第二定律:
表达式:
二、说教学的过程、方法及其原理。
这节课我主要是根据建构主义学习理论进行设计的,在整个过程中主要采用了实验法、讨论法和多媒体辅助教学法等多种教学方法。当今建构主义对于学习做出了新的解释,认为学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程,并且认为知识具有情境性,知识是在情境中通过活动而产生的。因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。
第一步,我首先带领学生对加速度的定义、冲量、动量和牛顿第二定律进行简单的复习,激活学生认知结构中的原有知识,为新知识的学习提供了一个良好的生长点。
(幻灯显示)
思考:
鸡蛋落在木板上为什么会碎呢?它受到的作用力比落在海绵上的在吗?
第二步,我让学生思考下面的问题:鸡蛋从一米高的地方自由下落,掉到木板上,鸡蛋会破吗?如果掉到海绵垫子上还会破吗?为什么呢?接着用两个质量相同的鸡蛋来做这个演示实验,让学生仔细观察分析,然后用多媒体进行简单的模拟。做实验用的是煮熟的鸡蛋,这样既能够保证实验的效果,又不会造成浪费。
(幻灯显示)
在这个过程中我主要采用实验法来创设一个真实的情境,对实验的观察和对问题的思考能让学生把注意力迅速转移到物理学习中来,对本节课的学习产生兴趣。
然后出示两张图片,第一张请同学们思考跳高时为什么要用到海绵垫子?第二张请同学们思考如果飞来的是一块石块,他敢去顶吗?为什么?学生的积极性会很快被调动起来,给出各种各样的答案,进一步参与到学习中来。在这个时候我告诉学生,通过今天的学习,我们就能够明白其中的科学道理。
动量守恒定律教案【第四篇】
(一)教材分析:
力对空间和时间的积累,是力对物体作用的两种基本表现形式,前一节介绍了力的时间积累效应——动量定理,而本节深入介绍了物体相互作用过程中所遵循的基本规律——动量守恒定律,这是高中学生所必修的自然界中四个基本守恒定律之一,因而它具有特殊的地位,在教学大纲中,动量守恒定律是B类知识点,属于较高层次的要求。
教材选取两体问题中的碰撞模型,依据牛顿第二定律及动量定理导出了动量守恒定律的一维表达式,再将结论拓展为多个物体、两维情况,较全面地介绍了动量守恒定律及其适用范围,它不仅和牛顿第二定律一样适用于宏观低速系统,也适用于牛顿第二定律不成立的宏观高速系统及微观系统,教材还详尽介绍了动量守恒的条件,提出在系统不受外力或所受外力的合力为零时,系统的动量保持不变。
前节教材讲述的冲量、动量及动量定理是全章的基础知识,在中学物理中用动量定理处理的对象一般是单个物体(通常可看作质点)本节则将研究对象拓展到系统,在动量定理的基础上概括了封闭系统中的一般规律,动量守恒定律不仅是本章的核心内容,也是整个高中物理的重点,学好本节内容对今后处理物理综合问题以及学习新的物理知识都是至关重要的。
(二)教学目标:
根据大纲的要求,教材的具体内容及高中学生的认知特征,确定以下教学目标:
1、知识目标。能在一维情况下两物体的相互作用情景中由牛顿定律及动量定理推导出动量守恒定律,理解并掌握定律内容及定律成立条件,了解定律的几种不同的数学表达式。并使学生明白定律虽可由牛顿定律及动量定理导出,但其具有独立性、普适性。掌握定律中“系统”、“内力”、“外力”等名词的确切含义。
2、能力目标。能在具体问题中判定动量是否守恒,能熟练运用动量守恒定律解释现象和解决问题,知道应用定律解决实际问题的基本思路和方法。通过实验探索物理规律,培养学生的创造力,体现素质教育的要求。
3、科学思维品质目标。通过对定律的推导培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法,使学生认识到研究物理量的守恒关系是自然科学研究的一种常见的科学思维方法。
(三)教材的重点、难点分析:
本节的重点是理解动量守恒成立的条件及定律的表达式的推导及应用。
难点是理解动量守恒的物理内涵,动量及动量守恒方程的矢量性,动量的相对性以及研究对象的系统性、物理状态的同时性。
(四)教法及学法指导:
1、实验及引导探索式。学习物理,重在理解。为使学生理解动量守恒的概念及其守恒条件,本节课宜采用实验及引导探索式教学法,即通过实验,对一维两体模型中的每个物体及由两者构成的'系统进行受力分析,确定单个物体及系统所受的合冲量,确定单个物体及系统的动量变化,在对单个物体应用动量定理的基础上,引出系统动量守恒的概念,进而
探索系统动量守恒的条件,在探索的过程中充分利用分析、推理的方法,通过演绎论证,环环相扣地得出结论,以培养学生的分析能力及综合概括能力。
2、讲、练、评结合式。在讨论动量守恒定律的应用时,通过让学生分析具体问题,随时发现学生中出现的错误,并及时组织学生进行评析产生错误的原因,使教师的主导作用与学生的主动学习的积极性有效地结合起来。
(五)教具的准备:气垫导轨、细线、弹簧、两质量相等的小车、砝码
(六)教学程序:
1、引入新课。利用学生所熟悉的生活情景引入新课,让学生贴近生活,感到自然亲切,充满趣味性,可使学生以饱满的热情及充满对未知科学领域的好奇,进入到本课的学习中。
2、讲授新课
①演示课本上的一维两体模型实验。实验改为用气垫导轨,可使实际情景更为理想化,使学生体会到理想化的方法在物理学研究中的重要作用,并通过实验初步建立动量守恒的概念;
②引导学生由观察实验过渡到理论推导,定量地导出在一维两体模型中的动量守恒定律的数学表达式,充分调动学生的参与意识,此过程又引导学生回味了前面学过的重要定律、定理,达到温故知新的效果;
③引导学生推导出动量守恒的几种不同的数学表述及其意义;
④进一步引导学生分析动量守恒成立的条件,并归纳得出动量守恒定律;
⑤演绎、推广动量守恒定律的使用范围;
⑥通过举实例说明动量守恒定律的适用范围。
3、用典型习题加深对动量守恒定律的成立条件的理解及用来解决实际问题时应注意的几点问题,同时可及时反馈学生中知识接受及理解上出现的错误及遗漏。
①实际问题中,系统不受外力的情景很少见到,此时往往做近似处理(定律成立条件的拓展)如外力远小于内力时亦认为动量守恒;有时系统在某个方向所受外力为零,即该方向系统的动量守恒;让学生了解一般在作用时间很短,内力影响远大于外力时均可认为动量守恒成立,例如碰撞、打击、爆炸等问题的处理中可运用该定律;
②定律表达式中要注意动量的相对性、矢量性及作用前后两物体动量的同时性,注意定律的适用对象是一个相互作用的物体组成的系统(系统性)。对于矢量性的理解要重点突出动量是矢量,动量守恒表达式为矢量式,但在一维问题中可将之转换为代数式,故解题时正方向的假定是必要的。
4、板书设计。板书板图应做到直观性、全面性和系统性,主要板书在黑板上保留时间要长,使之对学生视觉的刺激作用较为明显。
5、作业布置。为了让学生理解定律的内涵,掌握定律的应用,设置了三道作业题留给学生课外完成,可起到巩固新课、回味课堂的效果,题量不宜过多,以减轻学生负担,留给学生一个全面发展的空间,亦符合素质教育的要求。
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