1.4 动量守恒定律的应用 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦动量守恒定律的应用，以冰壶运动、汽车碰撞、篮球跳投和火箭反冲等真实情境为载体，构建从生活问题到物理模型的思维支架，引导学生逐步掌握动量守恒条件判断、应用步骤及注意事项，实现知识迁移与能力进阶。 本设计突出科学思维与科学态度的融合，通过“问题驱动+情境论证”强化模型建构与科学推理能力，如在火箭发射案例中运用动量守恒推导速度，体现严谨逻辑；借助视频展示反冲现象，增强学生对科技发展的认同感。教学环节环环相扣，既落实物理观念的深化，又培养解决实际问题的能力，助力学生形成系统认知，也为教师提供可复制、易操作的优质课例资源。

《动量守恒定律的应用》教学设计 【课题】动量守恒定律的应用 【教学时间】40分钟 【教学对象】高二（下） 【教材】高中物理选择性必修一第一章第四节 【教学内容分析】 1． 本节在教材中的地位和作用 动量守恒定律的应用是本章重点内容，起到承上启下的作用．教材要求学生体会生产生活中的动量守恒定律的应用，掌握应用动量守恒定律解决问题的步骤、方法，明确在使用动量守恒定律的过程中需要注意的事项等．学生经历这一节的学习后，将会在高中所学的动力学、电场、磁场、电磁感应等板块中适合的场景中使用动量守恒定律，从这点来说，本节的教学至关重要．教材重视反冲现象，与航天航空技术相结合，非常具有时代背景，培养学生为祖国事业奋斗而学习的社会责任感． 2．课程标准对本节的要求 内容要求： 体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一． 教学提示：引导学生通过研究各种相关现象，理解动量守恒定律适用范围和条件，学会使用动量守恒定律解决问题的方法．注意拓展学生的视野，从动量守恒定律的普适性来认识自然界的统一性． 学业要求：能用动量守恒定律分析和解释机械运动现象，解决一维碰撞及其他相互作用问题． 教材内容安排：本节教材通篇基于生产生活的情境，让学生在解决实际问题的过程中不断领悟，提升对动量守恒定律应用的感悟．首先从体育中的冰壶运动，设计情境题目，使学生学会在应用动量守恒定律前必须讨论其系统是否满足守恒条件，也结合了相对速度的问题，让学生在论证过程中必须清晰动量守恒定律的同系性、同时性等性质．最后介绍与生活息息相关的反冲运动，使学生经历用动量守恒定律解决火箭反冲运动等过程，加强对动量守恒定律的应用及反冲运动本身的理解，培养学生用物理知识解决生产生活问题的科学态度．教材最后添加了资料活页，明确了应用动量守恒定律时应注意的问题，对本节内容进行了总结． 4．教材的特点 （1）体现科学推理与科学论证的科学思维． （2）重视物理知识在实际情境中的运用． （3）重视与我国航天航空等先进技术的结合，培养同学们的社会责任感． 5．对教材的处理 在教材内容的基础上，继续发扬在情境中思考物理、讨论物理的教学方式，在问题解决中让学生综合分析，概括总结.本教学设计对教材进行了如下处理：①将资料活页中的内容融入到不同的情境中进行讨论，针对动量守恒定律应用的注意事项，在不同情境中，通过解决问题，获得知识与相应技能；②对教材情境进行扩充，补充并论证应用动量守恒定律的优越性及单方向动量守恒的应用情境，更好对应教材及课标要求；③关于怎样使火箭获得较大的发射速度，通过例题情境让学生进行推理，使获得的知识更加深刻；④教材的案例中，如冰壶运动、火箭反冲，尽量利用视频帮助学生更好地体会情境，进行模型建构． 【学情分析】 1．学生的知识基础 学生在此前已经学习了动量守恒定律的内容，也学会应用动量守恒定律处理一些简单问题． 2．学生的心理特点 学生渴望得到规律的全部特征，且乐于从已知知识推理出未知知识，从事物的已知特征推理出事物的全部特征． 3．学生的认知特点与困难 学生经历高一高二的学习已经具备一定的推理能力，但是比较难自己分析出动量守恒定律的应用特点和注意事项，需要教师引导． 【教学目标】 1．物理观念 通过让学生经历在实际情境中应用动量守恒定律解决问题，逐步总结动量守恒定律的应用方法与步骤，明确其注意事项，促进学生形成清晰的物理观念，形成用物理观念解决问题的意识． 2．科学思维 培养学生将生活和生产中实际问题的对象和过程换成物理模型，对常见的动量守恒过程进行分析和推理，获得结论并能够做出解释的能力． 3．科学探究 能够分析生产和生活中的动量守恒问题，应用动量守恒定律分析处理信息进而描述、解释生产和生活中的相关问题；通过交流、合作对生产和生活中的问题分析解决、准确表述、反思，并能提出建议． 4．科学态度与责任 通过解决生产和生活中的动量守恒问题，让学生认识到理论研究与生产生活息息相关，认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作，逐渐形成对科学技术应有的正确态度以及社会责任感． 【教学重点】 引导学生在应用动量守恒定律解决实际情境中的问题时，领会运用动量守恒定律解决实际问题的优越性；引导学生对使用动量守恒定律的条件及方法步骤进行论证，明确其在情境中应用的条件及注意事项． 【教学难点】 让学生综合分析，抽象概括出动量守恒定律的应用条件、方法、步骤及其注意事项． 【教学策略与理念】 1．教学理念 坚持以“学生为主体，教师为主导”的教学方法，以实际情境引入，用问题促进教学发展，以科学探究为过程，以科学思维为阶梯，以走向生活生产为目的，培养学生的物理核心素养． 2．教学组织形式 问题驱动的班级授课和分组教学法相结合． 3．教学方法 本教学设计运用任务问题驱动法贯穿和连接各部分的教学环节．将讲授法和讨论法结合引导学生，充分发挥学生的自主性．基于实际情境的习题解决，加强学生对规律应用的理解． 4．学法指导 在教师的引导下，积极思考问题，参与推理与论证；认真解决好课堂中的基于实际情境的习题，理解好如何判断系统是否符合动量守恒条件，以及清晰应用动量守恒定律的方法步骤及注意事项． 4．教学媒体设计 多媒体教学平台、教学一体机等． 【教学流程图】 训练学生基于实际问题进行抽象，构建模型的能力．培养学生基于模型从各方面进行论证，得出结论以及与同学交流解释的能力． 通过观看视频，感受生活中的动量守恒定律，论证其在生活中适用条件． 情境激疑，科学论证 复习前知，重视规律 复习动量守恒定律的规律及其性质，引导学生解决预先设计的习题情境，领悟应用动量守恒定律的优越性． 从规律的已知特点向未知特点进行推理．在推理的过程中，让学生领会在合适情境中应用动量守恒定律的优越性． 从解决生活问题中学会运用规律 冰壶运动（常规动量守恒） 引导学生在不同实际生活情境中，通过解决相关问题，综合分析，抽象概括出动量守恒的适用情境，并领会应用动量守恒定律的基本方法和步骤． 汽车碰撞（近似动量守恒） 篮球跳投（单方向动量守恒） 走向生活，服务生活 引导学生将动量守恒定律应用到反冲运动，通过解决情境问题，了解火箭发射、卫星分离等规律，向学生介绍我国的航天航空发展． 通过将动量守恒定律应用到反冲运动中，特别是对航空航天中的火箭发射和卫星分离等，加强学生对规律运用的能力，培养学生将物理知识服务于生产生活的科学态度，增强同学们的民族自豪感． 通过问题的方式，引导学生总结本节课所学内容．拓展反冲运动，通过视频让学生了解打枪时的反冲现象，并如何通过正确姿势克服． 清晰知识结构，加强记忆．拓展更多生活情境中的应用，培养学生正确的科学态度与责任感． 总结所学，拓展延伸 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 【情境激疑，科学论证】 通过观看视频，感受生活中的动量守恒定律，论证其适用条件． 向同学们提出问题：在较光滑的水平面上有一辆滑板车．某同学站在车上，想通过敲打车的左端让小车向右不断运动．可行吗？ 观看视频（有条件的老师可以做课堂演示实验），与同学交流，用自己语言概括结果，解释原因．并讨论怎么才能使小车持续向右运动． 与同学交流，用自己语言概括结果. 解释原因：打击车时，锤与车相互靠近，而提起锤的过程中，锤与车相互远离，而站在上面摇动平板车，平板车也是不能往前走．这是因为以人、锤、平板车作为系统，系统有内力，但系统所受外力几乎为零，故系统总动量不会改变．要使车子和人向前走，必须借助外力，比如用脚蹬地获取地面对系统向前的摩擦力． 训练学生基于实际问题进行抽象、构建模型的能力．培养学生基于模型从各方面进行论证，得出结论以及与同学交流解释的能力． 【复习前知，重视规律】 复习动量守恒定律的规律及其性质，引导学生解决预先设计的习题情境，领悟应用动量守恒定律的优越性． 引导学生复习动量守恒定律的定义及其性质．通过设计习题让学生领会动量守恒定律在处理相关问题时的优越性. 如图所示，质量为M的木板B静止放置在光滑地面上，质量为m的物块A以初速度滑上木板B上，A与B之间有摩擦，B足够长．经过一段时间后，两者以相同速度一起在水平面上做匀速直线运动，请求出共速时两者的速度．尝试分别用牛顿运动定律及动量守恒定律解决问题． 学生解决问题后再进行提问. 问题1：应用动量守恒定律的一般步骤包括什么？ 问题2：对比牛顿运动定律，对动量守恒定律的应用有什么体会？ 法一（牛顿运动定律）： 解：根据牛顿第三定律，有 根据牛顿第二定律，有 根据牛顿第二定律，有 整理得 法二（动量守恒定律）： 解：由于A与B组成的系统所受合外力为零，故A与B系统在此过程中动量守恒，有 回答1：步骤一般包括两步： ①判断系统在此过程中动量守恒； ②明确初末系统动量，列出守恒式. 回答2：动量守恒定律在处理系统问题时只涉及过程始末，并不像牛顿运动定律要关注物体各个过程的受力和作用时间，避免问题复杂化，有一定优越性． 基于问题解决，从规律的已知特点向未知特点进行推理，在推理的过程中，提高学生科学推理能力，让学生领会应用动量守恒定律的优越性． 【从解决生活问题中学会运用规律】 1. 冰壶运动（常规动量守恒） 2. 汽车碰撞（近似动量守恒） 3.篮球跳投（单方向动量守恒） 1.让学生观看一段掷壶队员掷冰壶的视频，回顾教材情境：因为冰壶与冰面的摩擦因数很小，摩擦力可以忽略不计，假设掷壶队员手持冰壶从本垒圆心向前的速度，至前卫线冰壶出手瞬间，冰壶在水平方向上相对手的速度．假设掷壶队员的质量M=60kg，冰壶的质量m=20kg． 问题1：冰壶与掷壶队员构成的系统能否看成动量守恒？请说明原因. 问题2：冰壶出手后，掷壶队员的速度如何变化？能根据情境当中的物理量把系统相互作用前后的动量表示出来吗？考虑到情境中提到的冰壶相对于手的速度，你认为应该注意什么？ 2.如图所示，用假人进行车辆碰撞测试中，两辆车相向碰撞，左车质量为,右车质量为，碰撞前左车的速度为,右车的速度为，两车碰撞后压缩到最靠近时可以看成共速． 问题3：汽车水平方向除了相互作用力，肯定还受到地面的摩擦力，你觉得撞击过程，两车构成的系统还能看成动量守恒吗？ 问题4：请你求出共速时两车的速度是多少？两车共速的速度方向向哪里？ 3.问题5：质量为M的篮球运动员手持质量为m的篮球竖直跳起至一定高度，用力斜向上方投出篮球，请对人和球进行受力分析，判断系统是否动量守恒？系统水平方向动量是否守恒？ 问题6：如已知篮球员投球后，自己相对地面向后的水平速度为，则篮球获得向前的水平速度为多少？ 1. 学生通过对动量守恒定律的条件进行判断，回答问题. 回答1：水平方向上，由于地面近似光滑，系统近似不受合外力，故动量守恒． 回答2：由于动量守恒定律的同时性及同系性，描述系统相互作用前后必须是同一时刻及同一参考系，如果设作用后运动员的速度为,则冰壶的动量应表示为，系统初动量为，系统末动量为，则根据动量守恒 2.回答3：由于汽车碰撞时，时间极短但内力巨大，两车的动量变化基本由两车相互作用力决定，地面摩擦力对两车的冲量大小较小，故近似看为动量守恒． 回答4：设左车原速度方向为正方向，根据系统动量近似守恒，有 若>，则系统最后共速速度方向向右，若，则系统最后共速速度向左． 3.回答5：由于两者除了受到内部相互作用力之外，竖直方向都受到重力，即系统竖直方向受力不平衡，固系统动量不守恒．系统水平方向，只存在内部相互作用力的水平分力，固系统水平动量守恒． 回答6：由于系统水平动量为零，根据动量守恒定律可得 1.引导学生通过冰壶问题的解决，学会从实际问题提取关键信息构建可研究物理问题的模型，并由此掌握应用动量守恒定律解决实际问题的一般步骤和方法，明确注意事项． 2.通过汽车碰撞的问题解决，让学生总结论证系统动量近似守恒的条件． 3.通过研究跳投时系统的水平动量，让学生通过情境研究，总结论证单方向动量守恒的条件． 【走向生活，服务生产】 1. 基于实验情境，引导学生利用动量定理推导动量守恒定律. 2. 根据推导过程辨析动量守恒定律的条件，基于实际情境再确认动量守恒定律的使用范围. 3.运用动量守恒定律解决课后习题，巩固所学知识. 1.把教材中的讨论与交流作为演示实验：观察演示实验，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？若反冲小车总质量为M，胶塞质量为m，胶塞喷出时，胶塞相对地面速度为v．小车会动起来吗？如果会，求反冲小车获得的速度v’． 2.展示教材中关于反冲运动的定义：如果一个静止的物体在内力的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．通常情况下，反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间极短，一般满足内力远大于外力，外力冲量可以忽略不计，所以反冲运动可用动量守恒定律处理． 播放水火箭、火箭发射升空及两人站在滑板车上互推的视频，让学生更加明确反冲运动的概念． 3.引导学生对火箭升空进行思考：经过对万有引力及天体物理的学习，我们知道如果火箭要把卫星送到轨道上绕地球运动，必须有一定的发射速度，某火箭总质量为9t，内有燃料8t，为简化模型，假设发射时喷出的气体对地速度恒为2000m/s ，一次性喷出气体.如喷射气体时火箭获得的反冲作用力远大于火箭所受的万有引力及空气阻力，求火箭获得的发射速度？能否用此火箭来发射人造卫星？ 在学生分析结果后，提出问题：如何才能让火箭获得更大的发射速度？ 4.展示教材中材料：为了使火箭能达到发射人造地球卫星的速度要求，科学家提出了多级火箭的概念．如图所示，多级火箭由数级火箭组合而成，每一级火箭都装有发动机与燃料，从尾部最初一级开始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级火箭发动机开始工作，使火箭继续加速前进．理论上火箭的速度可以提至很高，但是实际应用中一般不会超过四级，因为级数太多时，连接机构和控制机构的质量会增加很多，工作的可靠性也会降低．我国现有酒泉、西昌、太原、文昌四大火箭发射场，它们在我国探索宇宙过程中发挥了巨大作用． 1.认真思考，解决教材讨论与交流：由于小车在水平方向所受的摩擦力可以忽略不计，因而胶塞从试管口喷出瞬间，整个反冲小车在水平方向上动量守恒． 由于初始时，反冲小车静止，固系统总动量为零，而喷出过程系统动量守恒，则有 2.观看视频，讨论交流，理解反冲概念． 3.思考，解决问题. 解：火箭静止在地上系统总动量为零，由于情境中假定了反冲作用力远大于火箭所受的万有引力及空气阻力，故系统近似动量守恒，则有 火箭箭体获得速度小于第一宇宙速度7.9km/s，故不能把卫星送到轨道上绕地运动． 回答：想要箭体获得更大的速度：①提升燃料质量与箭体质量之比，按照现有标准，这个比例值一般大于9；②研发新燃料及配套系统，提高气体喷射的速度． 4.阅读材料，感受航天科技的发展，知道我国航天发展的迅速，提高民族自豪感． 1.通过利用动量守恒定律解决“反冲小车”的问题，为提出反冲运动的概念作知识层面的准备． 2.通过情境创设，引导学生经历比较——概括——抽象的思维过程，理解反冲运动的概念． 3.将动量守恒定律应用在航空航天中的火箭发射和卫星分离等，加强学生对规律运用的能力． 4.培养学生将物理知识服务于生产生活的科学态度，增强同学们的民族自豪感． 【总结所学，拓展延伸】 通过问题的方式，引导学生总结本节课所学内容．拓展反冲运动，让学生了解打枪时的反冲现象，并知道如何通过正确姿势克服． 1.问题1：请各位根据以上情境问题的解决，说一下动量守恒定律的优越性体现在哪里？ 问题2：你认为应用动量守恒定律有哪些注意事项？ 2.拓展延伸1：向学生展示旋转喷灌，洒水器利用了反冲现象使洒水器自身旋转起来，不需要电源，展现反冲有利于生产生活的地方． 拓展延伸2：提出打枪时的反冲现象，给同学展示正确的打枪姿势，明确反冲现象的不利之处． 1.回答1：动量守恒定律在处理系统问题只涉及过程始末，并不需要像牛顿运动定律关注物体各个过程的受力和作用时间，避免问题复杂化．有一定优越性． 回答2：①注意应用动量守恒定律的方法和步骤.②应注重动量守恒定律的应用条件，可以分为系统合外力为零，即严格守恒；系统内物体间的作用力远大于合外力的作用，则合外力可以忽略，即近似守恒（如碰撞、爆炸）；虽然系统合外力不为零，但垂直于合外力方向上，单方向动量守恒（如篮球跳投）. 2.思考与理解． 1.清晰知识结构，加强记忆． 2.拓展更多生活情境中的应用，培养学生正确的科学态度与责任感． 【板书设计】 §1.4 动量守恒定律的应用 一、动量守恒定律的优越性 二、应用动量守恒定律的注意事项 1.注意应用动量守恒定律的方法和步骤. 2.应注重动量守恒定律的应用条件：严格守恒、近似守恒、单方向守恒. 3.列出动量守恒式时应注意系统性、矢量性、同时性、同系性等．如题目中出现相对速度，应转化为相对参考系的速度，再进行列式. 三、反冲运动 火箭、水火箭、打枪、大炮等. 学科网（北京）股份有限公司 $