高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律1 动量精品教案设计

第1章　动量守恒定律

第1节　动量

【教材分析】

本节内容起到承上启下的作用，为动量定理和动量守恒定律的学习做到概念上的准备，同时是解决运动合理的问题的又一纽带，学习本节课对今后的学习起到关键指导作用。

【教学目标与核心素养】

【物理观念】理解动量的概念及其矢量性，理解动量的变化，并要求学会动量变化量的求解。

【科学思维】能从引导探索的形式理解动量的概念和意义，培养学生思考分析能力。

【科学探究】通过对寻找碰撞前后守恒量的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学中的应用。

【科学态度与责任】有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。

【教学重点与难点】

【教学重点】理解动量的概念，能会求解动量的变化量并解决相关问题。

【教学难点】动量变化量的计算及相关问题的解决。

【教学过程】

【导入新课】

体验活动：让一位同学打一个充气到直径1m左右的大乳胶气球，以某一速度水平投向你，请你接住。把气放掉后，气球变得很小，再把气球以相同的速度投向你。

思考：两种情况下，你的体验有什么不同？这是为什么呢？

（通过体验，让学生亲身感受到碰撞过程中动量的变化带来的体会，激发学生的学习兴趣，引出本节的内容）

【新课讲授】

思考：以上实例中，物体都发生了什么相互作用？（引出碰撞的概念）

观察一：如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开A后与B碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。

思考：碰撞前后两球的速度之和一直都保持不变？

换成质量相差较多的两个小球，重做这个实验。

观察实验，得出结论：A、B两球碰撞后，速度发生了变化。当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同。

碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。

物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)？（引出实验探究碰撞过程中的守恒量）

一、实验研究背景

一维碰撞：

我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。即共线。这种碰撞叫做一维碰撞。

二、实验猜想

1.将小球拉起的高度越高，碰撞前入射球的速度就越大，碰撞效果越明显。

2.入射球的质量越大，碰撞效果越明显。

（通过这两个实例，引导学生进行猜想）

猜想：碰撞效果与速度和质量有关

问题：碰撞中的规律直接体现在碰撞的效果上。既然质量和速度都能影响碰撞的效果，那么，碰撞中的不变量，必然既和质量有关，也和速度有关。猜一猜，碰撞前后系统的不变量可能是什么？

回答：其实就是质量和速度怎么组合的问题。

猜想1：

猜想2：

猜想3：

三、实验方案

思考：若想验证我们的猜想哪一个正确，需要测量哪些物理量？

①用天平测量物体的质量

②测量两个物体在碰撞前后的速度

思考：可以用哪些方法测量物体的速度？

速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用光电门、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。

前提：需保证两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。

方案一：利用光电门测速

速度的测量：，式中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。

实验过程：两辆小车都放到滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的数字计时器测量。

方案二：利用打点计时器测速

速度的测量：，匀变速运动中，中间时刻的瞬时速度等于全程的平均速度。

实验过程：将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。

四、数据处理

五、实验结论

经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即

m1ʋ1＋m2ʋ2＝m1ʋ1′＋m2ʋ2′

观察结论，引出动量概念。

六、动量

1.定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量，用符号p表示，公式表示为p=mv；

2.单位：在国际单位制中，动量的单位是千克·米/秒，符号是kg·m/s；

3.动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同；

4.动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量；

5.动量是相对的，与参考系的选择有关。

注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度。

七、动量的变化p

1.某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p ′跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即 p= p' - p

2.动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。

3.同一直线上动量变化的运算：同一条直线上的，可以直接相加减；不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则。

【例题】一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？

（通过例题，加深学生对动量的理解和解决实际问题的训练）

八、课堂小结

1.动量定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量，用符号p表示。公式表示为p=mv。

2.动量单位：在国际单位制中，动量的单位是千克·米/秒，符号是kg·m/s。

3.动量的变化量：某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p ′跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即p = p' - p。