冲量及动量15.doc

第三节 动量守恒定律
教材分析：
本节的动量守恒定律是自然界普遍适用的规律，大到天体、小到微观粒子，无论相互作用的是什么力，只要满足动量守恒条件，动量守恒定律都成立。
通过本节的教学，应使学生清楚地理解动量守恒定律的推导过程，通过旧知识的应用得到新的定律。
关于动量守恒定律的适用范围，要通过多举些例子，使学生认识到定律不仅适用于正（斜）碰，也适用于其他形式的相互作用。
教学要求：
（一）教学目的：
1． 认识两个相互作用的物体动量变化量之间的关系-----总是大小相等，方向相反；
2． 明确内力和外力的含义；
3． 会正确表达动量守恒定律，掌握动量守恒定律成立的条件，并在具体问题中判断动量是否守恒；
4． 学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导；
5． 明确动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。
（二）知识教学点：
1．熟练掌握动量守恒定律的内容和公式；
2．知道动量守恒定律的适用条件和适用范围。
（三）能力训练点：
1．运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律；
2．能运用动量守恒定律解释现象；
3．会应用动量守恒定律分析求解一维运动问题。
（四）德育渗透点：
1．培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法；
2．使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作用。
重点、难点分析及教学设计：
1．重点：正确理解动量守恒定律的推导、表达式、守恒条件和适用范围；
2．难点：正确判断系统在所研究的过程中动量是否守恒，动量守恒定律的应用；
3．解决方法：通过实例和演示实验使学生了解系统相互作用过程中动量守恒，再使学生清楚地理解动量守恒定律的推导过程、守恒条件及适用范围，即用实验法、推理归纳法、举例讲授法。
课时安排：1课时
教具、学具：多媒体素材
学生活动设计：通过观察演示动量守恒定律的实验，在教师的引导下，归纳总结出动量守恒定律的内容、守恒条件和适用范围。
教学过程：
l 课前介绍：
Good moring,class!
Ok,thank you,sit down please! In this class,we will have a English-Chinese physics lecture,so I’ll be appreciative for all your cooperation with me.Now,time for class!
Before we have learned inpulse(冲量) ,momentum（动量） and the law of momentum（动量定理）.Now ,I want to ask a student to answer my question.How to express the law of momentom? Who answer it? Have a good try!
Answer: 物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量.
Comment:Ok, 物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量.Next, What’s the equation?
Answer: Ft=p’-p
Ok,thank you,sit down please！
l 引入新课：
上两节我们研究的冲量、动量和动量定理，都是就一个物体受外力作用的情况， 那么，两个或两个以上的物体组成的系统，在不受外力的情况下，二者发生相互作用前后各自的动量发生了怎样的变化呢？这个系统的动量又将如何变化呢？这种情况与我们的生活联系也是非常紧密的。
例如：1、两个紧挨着站在冰面上的同学，不论谁推谁一下，它们都会向相反的方向滑开，两个同学的动量都发生了变化；
2、岸上的人跳上停泊在岸边的小船上，人和船将一起离开岸运动，人和船的动量也都发生了变化，火车编组时车厢的对接，飞船在轨道上与另一航天器的对接，这些过程中动量都发生了变化。
现在我们就来研究两个物体相互作用时，他们的动量变化量之间的关系究竟是怎样的。
l 进行新课
First of all,I give a simple example below.Now ,please look at the screen.
Eg: 如图所示，把一质量为4kg和2kg的甲乙两小车静止地放在光滑的水平木板上，它们之间装有弹簧，并用细线把它们拴在一起。剪断细线，它们被弹开，分别以3m/s和6m/s的速率向相反的方向运动。试计算：
1． 弹开前，甲乙两小车的动量和它们的总动量；
2． 弹开后，甲乙两小车的动量和它们的总动量；
3． 试分析比较它们之间的关系。
解：1. Before the trolleys separate: p1=0,p2=0
p=0
2.After the trolleys sepatate: p’1=4*(-3)=-12kg.m/s
p’2=2*（+6）=+12kg.m/s
p’=-12+12=0
3.p’=p
Comment: Now we have a look at the result and have a good thought.Is it a coincidence? Now ,it seems that we can’t determine it yet.
Next we can study it furtherly through the deductions and inferences in theory. Look at the screen.
l 动量守恒定律的推导
1． 下面我们以两球发生碰撞为例讨论前面提出的问题，进行理论推导。
在光滑的水平面上作匀速运动的两个小球，质量分别是m1和m2,沿一直线向相
同的方向运动，速度分别是v1和v2,且v2>v1,经过一段时间后，m2追上了m1,两球发生碰撞，碰后的速度分别是v1’和v2’.
下面我们共同来思考这样几个问题：
2.用投影片出示下列推导思考题：
① 两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力F1和F2有什么关系？
Answer: 第一个小球和第二个小球在碰撞中所受的平均作用力F1和F2是一对相互作用力，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在两个物体上；
② 写出碰撞过程中小球各自所受到的合外力的冲量和每个小球动量的变化；
Answer:第一个小球受到的冲量是：F1*t=m1*v1’- m1*v1
第二个小球受到的冲量是：F2*t=m2*v2’- m2*v2
③ 结合动量定理，推导得到一个什么表达式。
Answer:又 F1和F2大小相等，方向相反
所以： F1*t=-F2*t
所以： m1*v1’- m1*v1=-(m2*v2’- m2*v2)
由此得：m1*v1+ m2*v2=m1*v1’+m2*v2’
即： p1+p2=p1’+p2’ p=p’
4.师生共同叙述上边表达式的含义（How to express this equation?）：
两个小球碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量
5 Question:同学们，在刚才的推导实例中，两个物体各受到什么力的作用？
Answer:推导实例中的小球受到重力、支持力和对方施加的作用力
6教师归纳上述各例的特点：同学们分析的这几个力中，其中弹力是发生在相互碰撞的两个小球之间的相互作用力，而重力和支持力是相互作用的这几个物体以外的物体施加给它们的
7归纳并板书：
① 系统:有相互作用的物体。Eg:推导实例中碰撞的两个小球；
② 内力：系统中各物体之间的相互作用力。Eg:两小球在碰撞中施加给对方的平均作用力；
③ 外力：系统外部其他物体对系统内物体的作用。Eg:推导实例中的重力和支持力。
l 动量守恒定律的条件和内容
1动量守恒定律的内容：
相互作用的物体所组成的系统，如果不受外力作用，或它所受外力之和为零，则系统的总动量保持不变。这个结论就叫做动量守恒定律。
2 板书动量守恒定律的表达式：并叙述各个字母所表示的物理量。
p1+p2=p1’+p2’
3 动量守恒的条件：系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒。
4推广动量守恒定律成立的条件：
① 系统的内力远大于外力，定律近似成立（系统外力之和不为零，但系统相互作用内力远大于外力，且相互作用时间极短，也可认为动量守恒，如碰撞、爆炸等）；
② 系统外力之和不为零，但某一方向外力之和为零，系统在该方向动量守恒；
③ 定律中个物体的速度必须选用同一参考系；
l 实战演练
Eg:质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为80kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。
分析：对于小孩和平板车系统，由于车轮和轨道间的滚动摩擦很小，可以不予考虑，所以可以认为系统不受力，既对人、车系统动量守恒。
解：跳上车前系统的总动量：p=mv
跳上车后系统的总动量：p’=(M+m)V
由动量守恒定律有： mv=(M+m)V
解之：V=mv/(M+m)=30*8/(30+50)(m/s)=3m/s
4适用范围
①既适用于正碰，也适用于斜碰，不仅适用于碰撞，也适用于其他相互作用；
②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；
③既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观粒子，是自然界的一条普遍规律。
5动量守恒定律的适用范围：
① 既适用于正碰，也适用于斜碰，不仅适用于碰撞，也适用于其他相互作用；
② 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；
③ 既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观粒子，是自然界的一条普遍规律。
6问：刚才我们通过推导得到了系统在不受外力或所受外力之核为零时，系统的总动量保持不变，你认为这个结论可以用哪些表达式来描述？大家课后可以进行思考一下。
下面我们一块儿来看一个演示实验，请大家分析一下这种现象。

l 小结
Finally,we can make a summary.During this class what we learned are as follows:
1. 动量守恒定律研究的对象时相互作用的物体组成的系统；
2. 系统“总动量保持不变”不是之物体的初、末两个时刻的动量相等，而是指系统在整个过程中人以两个时刻的总动量都相等，但决不能热为系统内的每一个物体的动量都保持不变；
3. 系统动量守恒的条件是：系统所受的外力之和等于0；
4. 动量守恒定律不仅适用于宏观物体的低速运动，对微观现象和高速运动仍然适用。
Now ,the content this class is up.After class ,please do some homework to strengthen the practice .
l 作业 P125(1)、（4）
Class is over.Thank you,every one.Good-bye!
板书设计
第三节 动量守恒定律
一 、基本概念
（1）系统：有相互作用的物体。力。
（3）外力：系统外部其他物体对系统内物体的作用。
（2）内力：系统中各物体之间的相互作用
二 动量守恒定律
（1）内容：相互作用的物体所组成的系统，如果不受外力作用，或它所受外力之和为零，则系统的总动量保持不变。
（2）表达式：p1+p2=p1’+p2’
（3）适用条件：系统不受外力或合外力为零
（4）推广适用条件：
①系统的内力远大于外力，定律近似成立（系统外力之和不为零，但系统相互作用内力远大于外力，且相互作用时间极短，也可认为动量守恒，如碰撞、爆炸等）；
②系统外力之和不为零，但某一方向外力之和为零，系统在该方向动量守恒；
③定律中个物体的速度必须选用同一参考系；

（4）适用范围
①既适用于正碰，也适用于斜碰，不仅适用于碰撞，也适用于其他相互作用；
②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；
③既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观粒子，是自然界的一条普遍规律。
阅读材料(视野拓展 科学探索)
动量守恒定律的适用范围比牛顿运动定律广

　　动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广．近代的科学实验和理论分析都表明：在自然界中，大到天体的相互作用，小到质子、中子等基本粒子间的相互作用都遵守动量守恒定律．
　　在天文学中发现过这样一种现象：在太空的某个地方有时会突然发出非常明亮的光，这就是超新星．可是它很快就暗淡下来，经过几十个昼夜亮度就会减弱一半．光要从这样一颗超新星出发到达地球需要几百万年，而相比之下超新星从发光到熄灭的时间就显得太短了，在光到达我们这里以前，超新星早已烧光了．
　　当光从超新星到达地球时，它给地球一个轻微的推动，而与此同时地球却无法给超新星一个轻微的推动，因为它已消失了．因此，如果我们想象一下超新星与地球之间的相互作用力，在同一瞬间也就不是什么大小相等，方向相反了．此时，牛顿第三定律显然已不适用了．
　　虽然如此，动量守恒定律还是正确的．不过，我们必须把光也考虑在内．当超新星发射光时，星体反冲，得到动量，同时光也带走了大小相等、方向相反的动量．经过几百万年光到达地球时，光把它的动量给了地球．这里要注意的是：动量不仅可以为实物所携带，而且可以以辐射的方式传递动量，当我们考虑到这点时，动量守恒定律还是正确的．
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