专题《动量守恒定律的应用》教案旧人教.doc

第四节动量守恒定律的应用本节教材分析本节主要通过碰撞、爆炸两个实例说明应用动量守恒定律解决这类问题的优点和得出动量守恒定律解题基本步骤在本节的教学中，应该使学生知道：分析物理现象不但要明确研究对象，而且要明确研究的是哪一段过程，知道碰撞过程的初状态就是刚开始发生相互作用时的状态，末状态是相互作用刚结束时的状态对象和过程分析清楚了，才能正确运用定律解决具体问题动量守恒定律是宏观世界和微观世界都遵守的共同规律，应用非常广泛，而动量守恒定律的适用条件是相互作用的物质系统不受外力，实际上真正不受外力的情况几乎是不存在的，在本节中应使学生了解当外力远小于内力时，外力可以忽略不计，因而可以用动量守恒定律解题教学目标一、知识目标1知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题2掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤3会应用动量定恒定律分析、解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题二、能力目标1掌握应用动量守恒定律解题的方法和步骤2能综合运用动量定理和动量守恒定律求解有关问题三、德育目标1通过用动量守恒定律求解有关问题，培养学生理论联系实际的能力2渗透物理学研究和解决问题方法的教育教学重点动量守恒定律的正确应用；熟练掌握应用动量守恒定律解决有关力学问题的正确步骤教学难点应用动量守恒定律时守恒条件的判断，包括动量守恒定律的“五性”：条件性；整体性；矢量性；相对性；瞬时性教学方法1学生通过阅读、对比、讨论，总结出动量守恒定律的解题步骤2学生通过实例分析，结合碰撞、爆炸等问题的特点，明确动量守恒定律的矢量性、同时性和相对性教学用具投影片、CAI课件教学过程用投影片出示本节课的学习目标：1掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤2知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题，并知道应用动量守恒定律解决有关问题的优点3会应用动量守恒定律分析、解决打击、碰撞、爆炸等物体相互作用的问题（只限于一维运动）4解决实际问题时，会正确选择正方向，化一维矢量运算为代数运算学习目标完成过程一、导入新课上一节我们学习了动量守恒定律，那么同学们回忆下边两个问题：1动量守恒的条件是什么？2动量守恒定律的研究对象是什么？学生答：动量守恒的条件是系统所受的外力之和等于0；动量守恒定律的研究对象是有相互作用的物体构成的系统教师：在实际生活中，物体之间的相互作用种类很多，比如碰撞、爆炸等问题，本节课我们就应用动量守恒定律来解决这些问题板书课题：动量守恒定律的应用二、新课教学(一)关于碰撞中的动量守恒1用投影片出示例题1在列车编组站里，一辆m1=1.8kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2kg的静止的货车，它们碰撞后接合在一起继续运动，求运动的速度？学生合上课本，用投影片出示例题进行分析，可使学生积极动眼、动手、动脑，提高学习效率2用实物投影仪出示分析思考题本题中相互作用的系统是什么？分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？学生讨论、分析并解答：学生代表回答：本题中两辆货车碰撞，在碰撞过程中发生相互作用，所以本题中两辆货车组成相互作用的系统，我们把这个系统作为研究的对象系统所受的外力有：重力、支持力、摩擦力和空气阻力学生甲：不符合动量守恒的条件：因为物体系统所受的外力之和不等于0学生乙：符合动量守恒的条件，因为在碰撞过程中相互作用的内力远大于外力，我们可近似认为不考虑摩擦力和空气阻力教师讲：在处理实际问题时，如果外力远小于相互作用过程中的内力，此时外力可以忽略不计，认为相互作用过程中的动量守恒本题研究的是两辆货车碰撞这一相互作用过程，碰撞过程的初状态是刚开始发生相互作用时的状态；末状态是相互作用刚结束时的状态.4.用投影片展示学生的解题过程解：取两辆货车在碰撞前运动货车的运动方向为正方向，则v1=2m/s，设两车接合后的速度为v，则两车碰撞前的总动量为p=m1v1，碰撞后的总动量为p=(m1+m2)v，由动量守恒定律p=p可得：（m1+m2）v=m1v1即两车接合后以0.9m/s的速度沿着第一辆车原来运动的方向继续运动5教师：同学们现在来总结一下我们用动量守恒定律求解问题是如何分步完成的学生讨论总结并分组接龙回答教师结合学生的回答进行板书应用动量守恒定律解题的一般步骤：据题意确定研究对象（即相互作用的系统）对系统进行受力分析，分清哪些力是系统内力，哪些是系统外力判断是否符合动量守恒的条件恰当选取相互作用的初态和末态，弄清这二个状态系统的总动量，然后据动量守恒定律的表达式列方程注意：用动量守恒定律列式时，应注意各量中速度的参考系要统一，要规定正方向，确定各量的正、负号6教师特别强调用动量守恒定律解题时：系统性即所选的研究对象应是有相互作用的系统.同一性各个物体的速度必须是对于同一参考系而言的.同时性动量守恒的表达式中一边的速度必须是同一时刻的.矢量性（方向性）表达式中的速度、动量均为矢量，在作用前后速度都在一条直线上的条件下，选定一个正方向，将矢量运算转化为代数运算条件性：必须符合动量守恒定律的条件(二)关于动量守恒定律应用过程中常见错误例析1用多媒体出示例题2，并展示模拟题中所描述的物理情景：平静的水面上有一载人的小船，船和人的总质量为M，站立在船上的人手中拿一质量为m的物体，起初人相对船静止，船、人、物以共同速度v0前进，当人相对于船以速度u向相反方向将物体抛出后，船和人的速度为多大？（水的阻力不计）2学生讨论本题中选什么作为研究对象，并判断动量是否守恒学生:选取人、船、物体组成的系统为研究对象系统受到重力和浮力作用（由于水的阻力不计），所以符合动量守恒的条件3教师用多媒体出示几个解题过程，学生讨论分析是否正确解法一：对系统列方程得:(m+M)v0=Mv+m(-u)分析得到：这种解法也是错误的，错误在于列方程时没有注意“同一性”，方程中各动量必须是针对同一参照物，由于船速v0、v都是以地面为参照物的，而u是相对于船的速度，必须换成相对于同一参照物的速度解法二：对系统列方程得：（M+m）v0=mv+m(v+u)分析得到：这种解法也是错误的，错误在于没有注意动量的“矢量性”，由于物相对于船的速度为与船速相反，若规定船速方向为正方向，u应当取负值.解法三：对系统列方程得：（m+M）v0=mv+m(v0-u)这种解法还是错误的错误在于没有注意到“同时性”，应知道物体被抛出瞬间，船速已发生变化，不再是原来的v0而变成了v，即u与v是同一时刻的速度，抛出后物体对地的速度是v-u,而不是v0-u4分析结束后，学生写出正确的解题过程并在实物投影仪上展示：解：取人、船、物组成的系统为研究对象由于水的阻力不计，系统的动量守恒以船速方向为正方向，设抛出物体后人和船的速度为v，则物对地的速度为v-u，由动量守恒定律得：(m+M)v0=Mv+m(v-u)解得: 教师进行题后强化：应用动量守恒定律时，要注意：系统性、条件性、同一性、同时性、方向性（三）动量守恒定律中守恒条件的扩展1用多媒体出示例题3并模拟题中描述的物理情景：在水平轨道上放置一门质量为M的炮车，发射炮弹的质量为m，炮弹与轨道间摩擦力不计，当炮身与水平方向成角发射炮弹时，炮弹相对于炮身的出口速度为v0，试求炮车后退的速度有多大？2师生共同分析：选定的研究对象是：炮弹和炮车构成的系统系统所受到的力：系统在发射过程中受到两个力作用，一是二者的重力G，二是地面的支持力F，因倾斜发射炮弹，故支持力FG，合外力不为0，系统动量不守恒但因水平方向上外力之和为0，符合动量守恒的条件得到在水平方向上动量守恒3逐步展示解题过程：以v0在水平方向的分量为正方向（注意v0是炮弹相对炮身的速度）则炮弹对地的水平分速度为：v0cos-v据水平方向动量守恒得：m(v0cos-v)-Mv=0解得： 4教师总结：当物体系受到的合外力不为0时，系统总动量不守恒，但其合外力在某一方向的分量为0，或合外力或该方向的矢量和为0，则物体系在该方向的动量守恒，或者说总动量在该方向上的分量守恒由此我们得到动量守恒定律的适用条件：系统不受外力或所受外力之和为0；系统所受外力比内力小很多；系统某一方向不受外力或所受外力之和为0；系统在某一方向所受外力比内力小很多5用投影片出示例题四：一枚在空中飞行的导弹，质量为m，在某点速度的大小为v，导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着v的反方向飞去，速度的大小为v1，求炸裂后另一块的速度v2学生据多媒体的模拟过程进行解答在实物投影仪上对解题结果进行抽查解：导弹炸裂前的总动量为p=mv，炸裂后的总动量为p=m1v1+(m-m1)v2据动量守恒p=p可得：m1v1+(m-m1)v2=mv所以取炸裂前速度v的方向为正方向，v为正值，v1与v的方向相反，v1为负值，由可知，v2应为正值，这表示质量为(m-m1)的那部分沿着与v相同的方向飞去三、巩固练习质量为150 kg的小车以2 m/s的速度在水平光滑道路上匀速前进，质量为50 kg的人以水平速度4 m/s迎面跳上小车后，车的速度为多少米每秒？四、小结通过本节课的学习，我们明确了以下几个问题：1应用动量守恒定律解题时，动量守恒的条件是：系统不受外力或所受外力之和为0系统所受外力比内力小很多系统在某一方向不受外力或所受外力之和为0，或所受外力比内力小很多，则该方向的动量分量守恒（分动量守恒）2凡是物体间相互作用而引起的动量变化，都应首先考虑动量是否守恒3在应用动量守恒定律解题时，步骤为：明确研究系统，判断是否守恒；选取正方向，明确作用前总动量和作用后总动量；列方程：p前=p后；解方程4应用动量守恒定律解题时应注意：矢量性：表达式中的速度、动量均为矢量，在一维情况下，选定一个正方向，将矢量运算转化为代数运算同一性：表达式中各个速度必须是相对同一参照物的同时性：表达式中等式一边的速度必须是同一时刻的5应用动量守恒定律解题的优点：不论相互作用力是恒力还是变力，都可以使用动量守恒定律应用动量守恒定律求解时，只需要考虑过程的始末状态，不需要考虑过程的细节五、作业（一）课本P128练习四