1.3 动量守恒定律 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

年级

高二年级

学科：物理

课题

第3节 动量守恒定律

教学

目标

物理观念

知道系统、内力、外力的概念，理解动量守恒定律的内容，掌握其表达式 及多种变形形式，深化“守恒”这一重要物理观念。

科学思维

经历在牛顿运动定律和动量定理基础上推导动量守恒定律的过程，体会从两体相互作用到系统整体的迁移推理，提升逻辑推理与科学论证能力。

科学探究

通过弹簧小车、列车碰撞等情境提出问题、作出猜想，经历“理论推导—实例验证—条件辨析”的探究过程，能依据证据判断系统动量是否守恒。

科学态度与责任

体会动量守恒定律的普适性与简洁美，了解其在“神舟”飞船返回舱着陆缓冲、火箭发射等航天工程中的应用，增强民族自豪感与科技责任感。

教学

重难点

1.动量守恒定律的推导过程、内容、表达式及守恒条件（重点）。

2.动量守恒定律的矢量性、同时性理解，以及近似守恒、分方向守恒的判断与适用（难点）。

教学过程

环节

教师活动

学生活动

导入新课

教师：播放视频——“神舟”载人飞船返回舱返回地球的实况画面，引导学生观察返回舱着陆前反推“刹车”的缓冲过程。

【情境设疑】冰壶运动员为什么能用碰撞把对方冰壶撞开而己方冰壶几乎不动？高速运动的返回舱靠什么在瞬间改变自己的运动状态？

图1　光滑水平面上两小车通过弹簧相互作用

上节课我们通过分析一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，得出了碰撞前后两小车动量之和不变的结论。对于其他物体的相互作用，这一结论还成立吗？怎样证明它具有普遍性？

观看视频，回忆上节课“碰撞前后动量之和不变”的实验结论。

思考并讨论：这一结论是否对所有相互作用物体都成立，需要怎样的证据。带着问题进入新课学习。

新课讲授

一、从碰撞中

教师：【议一议】两个物体发生碰撞时，各自的动量变化之间有什么联系？能否用已学的牛顿运动定律和动量定理加以证明？

【情境】如图2，光滑水平面上，质量分别为 、 的两

学生：分组推导——对A、B分别应用动量定理，结合牛顿第三定律，整理得出碰撞前后总动量相等的表达式。

的

不变量到动量

守恒定律

物体A、B沿同一直线同向运动发生碰撞，碰前速度分别为 、，碰后速度分别为 、。设碰撞中B对A的作用力为 ，A对B的作用力为 。

图2　光滑水平面上两物体的碰撞

引导学生分别对A、B应用动量定理：

对A：

对B：

由牛顿第三定律 ，两式相加可得：

【议一议】碰撞中的相互作用力是变力，上述结论还成立吗？

【点拨】作用力与反作用力任何时刻都等大反向，冲量也始终等大反向，故结论与力的细节无关，即使是变力也成立。

【概念建构】两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做力学系统；系统内物体间的作用力叫内力，系统以外物体施加给系统内物体的力叫外力。

【议一议】碰撞前后满足动量之和不变的两个物体，其受力情况有什么共同特点？

【归纳】当系统不受外力或所受外力的矢量和为零时，系统总动量保持不变——这就是动量守恒定律。其表达式还有：（系统总动量变化量为零）；（两物体动量变化量等大反向）。

讨论变力情形：由牛顿第三定律，作用力与反作用力每时每刻等大反向，故冲量始终等大反向，推导结果不受影响。

理解并记录系统、内力、外力的概念，归纳动量守恒的条件。

新课讲授

二、动量守恒

定律的应用

教师：【议一议】动量守恒定律成立有哪些具体情形？

引导学生归纳三种情形：①理想守恒——系统不受外力或所受外力的矢量和为零；②近似守恒——系统内力远大于外力（如碰撞、爆炸瞬间）；③分方向守恒——系统在某一方向上所受合外力为零，则该方向上动量守恒。

【例题1】在列车编组站里，一辆质量为 的货车在平直轨道上以 的速度运动，碰上一辆质量为 的静止货车，碰撞后两车结合在一起继续运动，求两车共同运动的速度。

图3　列车编组站货车碰撞情境

【板演解析】以货车初速度方向为正方向。碰前总动量为 ，碰后总动量为 。由动量守恒定律得：

，即两车共同运动的速度大小为0.9米/秒，方向与货车原运动方向相同。

学生：归纳三种守恒情形并各举一例；独立完成例题1，规定正方向、列守恒方程，求得 ，与板演结果对照修正。

讨论：动量守恒定律只涉及始末两个状态，不必追究过程中力的细节，比牛顿运动定律更简洁。