3.6 动量守恒定律 教案 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理高教版《技术物理 上册》

3-6 动量守恒定律 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，并应用于具体问题中判断动量是否守恒。 2．会应用动量守恒定律分析、计算有关问题。 3．知道什么是反冲运动，能举出几个反冲运动的实例。 4．知道火箭的飞行原理和主要用途。 二、教学重点难点 重点：1．动量守恒定律成立的条件。 2．动量守恒定律的应用。 3．对反冲运动的了解。 难点：1．正确判断所研究问题中动量是否守恒。 2．应用动量守恒定律分析、解决实际问题。 三、教学器材 四、教学建议 教法建议 实验、推理、讲解法 教学设计方案 （一）引入新课 前面已经学习了动量定理，知道了一个物体受力作用一段时间后，它的动量怎样变化的问题。当两个物体相互作用时，它们的动量又会怎样变化呢？ 例如：溜冰场上原来静止的两个人，无论谁对谁推动一下，两个人都会向相反的方向运动起来，各自的动量都发生了变化。又如，从小船上往岸上跳时，船会沿相反的方向产生运动，人和船的动量也都发生了变化。大量实验表明，物体在相互作用时，它们各自的动量会发生变化。这种变化服从什么规律呢？ （二）引出课程内容： 1．推导动量守恒定律 在研究物体相互作用时，把一些相关的物体作为整体来研究，这一整体称为系统。 上例中的人和人，人和船可以看作系统。系统以外其他物体对系统中物体的作用力，称为系统的外力，系统内部物体之间的相互作用力，称为系统的内力。 如图1所示，在水平光滑轨道上有两个物体，质量分别是和，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是和，且＞，两物体的动量分别是和，系统总动量。 图1 经过一段时间后，追上，二者发生碰撞。碰撞后的速度分别是和，动量分别是和，两物体的总动量。设、分别为、相碰时受到双方的作用力，教师提出问题引导学生思考并回答： （1） 两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力和有什么关系？（一对相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，分别作用在两个物体上）。 （2） 两个小球碰撞过程中各自所受到的合外力的冲量和每个小球动量的变化都是多大？ 根据动量定理得： 对有： 同理，对有： 根据牛顿第三定律，，有 说明在碰撞前后减少了多少动量，就增加了多少动量。 将上式移项，得到 在上述推导过程中，两物体相互作用时，没有考虑外界其他物体对、组成的系统的作用力。实际上，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。平面（光滑平面）与两球间的摩擦可以不计，所以说、系统不受外力，或者说它们所受的合外力为零。 2．动量守恒定律的条件和内容 分析得到动量守恒定律的条件为： 时 （1） （系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量） （2） Δp=0（系统总动量增量为0） （3） Δp1=-Δp2（两物体的动量增量大小相等，方向相反。） （4） （相互作用的两个物体组成系统，作用前动量和等于作用后动量和。） 结论：相互作用的物体所组成的系统，如果不受外力作用，或者它们所受外力之和为零，则系统的总动量保持恒定不变。这个结论称为动量守恒定律。 3．动量守恒定律的适用范围 （1） 学生阅读课本有关内容。 （2） 总结定律适用范围。 动量守恒定律是自然界中最重要、最普遍的规律之一。只要系统所受合外力为零，不论系统内部的相互作用力的性质如何，也不论系统内部发生了碰撞、打击、爆炸还是粘合等现象，也不论是物体的高速运动还是微观粒子的运动，系统的总动量总是守恒的。在碰撞这一类问题中，系统内物体间的相互作用力往往很大，一般的外力（如重力、摩擦力等）与之相比可以忽略，这时也可以近似地认为系统的动量守恒。在外力不可忽略的情况下，如果外力在某一方向上的分量为零，也可以在这个方向上使用动量守恒定律。 动量守恒定律不仅能解决低速运动问题，而且能解决高速运动问题，不仅适用于宏观物体，而且适用于电子、中子、质子等微观粒子。 结论：大到宇宙天体，小到微观粒子，以及我们周围的宏观物体，只要满足条件，它们的相互作用都遵守动量守恒定律。 应用动量守恒定律时，首先要确定研究对象（相互作用的物体系统），然后判断定律的条件是否得到满足，即系统所受的合外力是否为零或是否可忽略。计算时，应选取一个便于计算的正方向（通常选取或的方向为正方向），并据此确定各矢量的正、负：与正方向相同的为正，与正方向相反的为负。 例题讨论讲解： 例题 在列车编组站里，一辆的货车在平直轨道上以的速度运动，碰上一辆的静止的货车，它们碰撞后挂接在一起继续运动，求它们共同运动的速度。 解 以两辆货车组成的系统作为研究对象。摩擦力和空气阻力远小于碰撞过程中的内力，可以忽略，因而认为碰撞过程中动量守恒。 取碰前货车运动的方向为正方向，设两车挂