1.4动量守恒定律的应用 教学设计-2021-2022学年【新教材】粤教版（2019）高二物理选择性必修第一册
《动量守恒定律的应用》教学设计
云浮市云安区云安中学 蒋贤才
教学目标：
- 深刻理解动量守恒定律，进一步加深具有动量与动量守恒定律相关的相互作用观念；
- 能够利用动量守恒定律分析和解释生产生活中的相关问题，知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的事项和一般的步骤；
- 会用系统和守恒的思想分析物理问题，能对综合性物理问题进行分析和推理，培养学生的科学思维；
- 培养学生将所学知识应用于生活实际，主动进行科学普及的意识。
教学重点：
动量守恒定律的应用
教学难点：
利用动量守恒定律解释生产生活中的现象
教学方法：
通过创设生产生活中的实际情境，引导学生进行探究学习、合作学习。
课时安排：2课时
情境引入：
播放冰壶比赛、火箭发射等视频，这些生活中的例子都适合用动量守恒定律来分析。
新课教学：
一．动量守恒定律的应用
- 动量守恒定律的普适性：适用于计算合外力为零时系统中物体相互作用的规律。
（1）不仅适用于正碰，也适用于斜碰；
（2）不仅适用于碰撞，也适用于任何形式的互相作用；
（3）不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。
动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律，对高速或低速的物体系统、对宏观或微观系统都是适用的。
- 应用动量守恒定律解决问题的思路。
（1）明确研究对象，确定系统的组成；
（2）受力分析，分清内力、外力，确定动量守恒；
（3）规定正方向，确定初、末动量；
（4）根据动量守恒定律，建立方程，求出结果。
二．冰壶运动
情境：冰壶运动是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，为冬奥会比赛项目。掷壶队员手持冰壶从本垒圆心向前的速度
m/s，至前卫线冰壶出手瞬间，冰壶在水平方向上相对于手的速度
m/s，设掷壶队员的质量为
kg，冰壶的质量
kg。冰面的摩擦力可以忽略不计。
【思考问题】（1）掷壶队员与冰壶组成的系统的动量守恒吗？
（2）冰壶出手后，掷壶队员的速度是如何变化的？
掷壶队员与冰壶组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律：
得：
代入数据得：
【讨论与交流】冰壶运动除了上述掷壶过程遵守动量守恒定律，还有哪些过程也遵守动量守恒定律？请和同学一起深入研究，建立相应的物理模型进行定量分析，并与其他同学分享。
两个冰壶碰撞
三．反冲运动
【讨论与交流】如图所示，反冲小车停在光滑的桌面上，车上固定一个用胶塞塞住封口的试管。试管内充满空气，用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一定温度时，胶塞从试管口喷出，此时小车是否运动？胶塞从试管口喷出瞬间，整个反冲小车遵循动量守恒定律吗？
1.反冲：如果一个静止的物体在内力作用下分裂成两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这种现象叫作反冲。
2.特点：
（1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动；
（2）反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间段，一般满足内力远大于外力，可用动量守恒定律来处理；
（3）反冲运动中，有其他形式的能量转化为机械能，所以系统的总动能增加。
【思考问题】设反冲小车总质量为M，胶塞质量为m，胶塞喷出时，胶塞相对于地面的速度为v，此时，小车相对于地面的速度是多少？
反冲小车在水平方向动量守恒，
得到：
，负号表示小车速度方向与胶塞的速度方向相反。
例题：如图所示，用火箭发射人造卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以速度
绕地球做匀速圆周运动。已知卫星质量M=500 kg，最后一节火箭壳体的质量m=100 kg，某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度
，试分析计算：
（1）分离后卫星的速度是多大？
（2）火箭壳体的速度是多大？（以地面为参考系）
练习：一个连同装备共有100 kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45 m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50 m/s（相对于飞船）的速度喷出气体。航天员为了能在10 min内返回飞船，他至少需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
解：设喷气前总质量为M，喷出气体的质量为m，取喷气后航天员的速度方向为正方向。
以飞船为参考系，喷气后，航天员做匀速直线运动，最小速度为