高中物理动量守恒定律课程计划
立体教学目标
1.知识技能：掌握应用动量守恒定律的一般步骤。
2.过程与方法：了解运用动量守恒定律解决问题时应注意的问题，了解运用动量守恒定律解决相关问题的优势。
3.情感、态度与价值观：学会运用动量守恒定律分析、解决碰撞、爆炸等物体间相互作用的问题，培养思维能力。
教学重点：应用动量守恒定律的一般步骤。
教学难点：动量守恒定律的应用。
教学方式：教师启发引导，学生讨论交流。
教学用具：幻灯片、多媒体教学设备。
（一）开设新课程
动量守恒定律的内容是什么？分析动量守恒定律成立的条件？（①=0（严格条件）②远大于（近似条件，③某方向的合力为0，则在此方向成立。）
（二）开展新课
1. 动量守恒定律和牛顿运动定律
利用牛顿定律自己推导动量守恒定律的表达式。
（1）推导过程：
根据牛顿第二定律，碰撞时球1和球2的加速度分别为：
，
根据牛顿第三定律，F1和F2大小相等，即F1=-F2。所以：
碰撞过程中两球相互作用时间极短，用 表示，则：
，
替换并排序
这就是动量守恒定律的表达。
（2）动量守恒定律的意义
从现代物理学的角度来看，动量守恒定律是物理学中最基本的普遍原理之一。（另一条最基本的普遍原理是能量守恒定律。）从科学实践的角度来看，迄今为止还没有发现任何动量守恒定律的例外。相反，每当实验中观察到似乎违反动量守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，而且总是有新的发现而获胜。例如，当静止的原子核发生β衰变并发射电子时，根据动量守恒定律，反冲原子核应该以与电子相反的方向运动。然而，云室照片显示，这两条轨迹并不在一条直线上。为了解释这种异常现象，泡利在1930年提出了中微子假说。由于中微子既不带电高中物理的定律，也不无质量，因此在实验中极难测量。 直到1956年，人们才首次证明了中微子的存在。（2000年高考综合题23 ②就是根据这个历史事实设计的）。比如，人们发现两个运动带电粒子在电磁相互作用下，动量似乎不守恒。这时，物理学家把动量的概念扩展到电磁场，把电磁场的动量也考虑进去，总动量又守恒了。
2. 利用动量守恒定律解决问题的基本思想和一般方法
（一）分析主题，明确研究对象
在分析相互作用的物体的总动量是否守恒时，通常把这些研究对象统称为一个系统。对于更复杂的物理过程，则要采用程序化的方法，分段分析整个过程，明确哪些物体在哪些阶段相互作用，从而确定研究系统由哪些物体组成。
（2）对所选系统中各阶段的对象进行受力分析
找出系统中物体之间的内力，以及系统外物体对系统内物体施加的外力，并根据受力分析，根据动量守恒定律的条件，判断动量守恒定律是否适用。
（3）明确所研究的相互作用过程，确定过程的初状态和终状态
即系统中各个物体的初动量与终动量的数值或表达式。
注：研究地面物体间相互作用过程时，应以各物体的速度为地球参考系。
（4）确定正方向，建立动量守恒方程，进行解。
3. 动量守恒定律的应用例子
例2：如图所示，光滑水平面上有两辆汽车A、B，水平面左侧有一堵垂直墙壁，一名小孩坐在汽车B上，小孩和汽车B的总质量是汽车A质量的10倍。两车一开始都处于静止状态。小孩将汽车A以相对地面的速度v推出去，汽车A撞到墙壁后，以原速度返回。小孩接住汽车A后，再次以相对地面的速度v将其推出去，每次推出去，汽车A相对于地面的速度都是v，方向都是向左。请问小孩将汽车A推出去多少次，直到汽车A返回时，小孩再也接不住汽车A？
分析：本题过程比较复杂，情境较难接受，因此在讲解前，教师应引导学生分析物理过程，创设情境，降低理解难度。
解决方法：以水平右方向为正方向。
启动A车时：mBv1-mAv=0
即：v1=
当汽车A第n次启动时：mAv +mBvn-1=-mAv+mBvn
然后：vn-vn-1=，
所以：vn=v1+(n-1)
当vn≥v时，将无法再连接车辆。从上述公式可知，n≥5.5。取n=6
点评：n的取值也是需要引导学生认真分析的问题，告诫学生不要盲目四舍五入，一定要注意结论的物理意义。
课后补充练习
（1）（2002年高考春季试题）高速公路上发生一起交通事故，一辆向南行驶的质量为15000公斤的长途客车与一辆向北行驶的质量为3000公斤的货车迎头相撞。相撞后，两车相撞并向南滑行一段距离后停下。根据车速表显示，长途客车在相撞前的速度为20米/秒。由此可知，货车在相撞前的速度为（ ）
A. 小于 10 米/秒 B. 大于 10 米/秒但小于 20 米/秒
C. 大于 20 米/秒且小于 30 米/秒 D. 大于 30 米/秒且小于 40 米/秒
（2）如图所示，物体A、B的质量比为mA：mB=3：2，原静止在一辆平板车C上，A、B间有一压缩弹簧，A、B与平板车表面的动摩擦系数相等，地面光滑，当突然松开弹簧时，有（ ）
AA、B系统动量守恒 BA、B、C系统动量守恒
C. 汽车向左移动 D. 汽车向右移动
（3）一把枪水平固定在一辆手推车上，手推车放在光滑的水平面上。当枪发射子弹时，下列关于枪、子弹和手推车的叙述哪一项是正确的？
A.枪与子弹组成的系统，动量守恒
B. 一把枪和一辆汽车组成的系统，动量守恒
C.三者组成的系统，由于子弹与枪管间的摩擦力很小，系统的动量变化很小，可以忽略不计，所以系统动量近似守恒
D.由三元素组成的系统动量守恒，因为系统只受到两个外力的作用：重力和地面支撑力，且这两个外力的合力为零。
（4）小船A、B的质量都是120公斤，都静止在静水中。当一个体重为30公斤的小孩从小船A跳到小船B上，相对于地面的水平速度为6米/秒，忽略阻力，小船A、B的速度比为：vA：vB=。
（5）（2001年高考题）一艘质量为m的小船，以速度v0行驶。有两个小孩a、b，质量均为m，分别站在船头和船尾静止不动。现小孩a以速度v（相对于静止水面）沿水平方向向前跳入水中，再由小孩b以同样的速度v（相对于静止水面）沿水平方向向后跳入水中。求小孩b跳出水面后，小船的速度。
（6）如图所示，汽车A质量为2公斤，静止在光滑的水平面上。上表面光滑，右端放置一个质量为1公斤的小物体。汽车B质量为4公斤，以5米/秒的速度向左移动。与汽车A相撞后，汽车A的速度为8米/秒，物体滑向汽车B。如果汽车B足够长，上表面与物体之间的动摩擦系数为0.2，物体将在汽车B上表面滑动多长时间后相对于汽车B静止？（g取10米/秒2）
4. 后坐力和火箭
演示实验一：老师当众吹气球，然后让气球朝自己打开，然后放飞。气球直直地飞向学生，人为地制造“惊险刺激的气氛”，活跃课堂气氛。
演示实验二：用薄铝箔卷成一根细管，一端封闭而在另一端留一个很细的开口，将从火柴头上刮下的粉末填入管内，将管子放在支架上，用火柴或其他方法对管子加热，当管内粉末点燃时，产生的气体便会迅速从细开口处喷出，管子便会向反方向飞出。
演示实验三：在一个可旋转的水容器的底部安装弯管，当弯管里有水流出时，容器就会旋转。
问：实验一、二中，为什么气球和细管都向后运动？实验三中，为什么细管会旋转？
这些看似很小的实验，却蕴含着许多现代科学技术的基本原理：比如火箭的发射，人造卫星的发射，大炮的发射。我们该如何解释这些现象呢？在这堂课中，我们将会学习到这样的问题。
（1）后坐运动
A、解析：毛细管为什么会向后运动？（气体从管内喷出时，是有动量的，根据动量守恒定律，毛细管会向相反方向运动。）
B.解析：反冲式水轮机的工作原理：当水从弯管喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转。这就是利用反冲造福人类。这样的案例很多。
为了让学生对后坐力运动有更深的认识，我们做了一个燃放烟花的实验，分析烟花为什么会飞上天空。
（2）火箭队
参照书中的“三级火箭”图，介绍火箭的基本结构和工作原理。
播放课前准备好的有关卫星发射、和平号空间站、探路者号火星探测器、我国神舟飞船等的电视视频，让学生不仅了解航天技术与航天航行的发展，而且知道我国航天技术已步入世界先进国家行列，激发学生的爱国热情。阅读课后阅读材料《航天技术与航天航行的发展》。
高中物理动量守恒定律课程计划
教学目标：
1. 知识目标
1.理解动量守恒定律的确切含义。
2.了解动量守恒定律的适用条件和范围。
2. 能力目标
1.利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.能应用动量守恒定律分析、计算有关问题（限于一维运动）。
3.情感目标
1.培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法。
2.让学生认识到自然科学规律的发现的重大现实意义和对社会发展的巨大推动作用。
主要困难：
重点：理解和基本掌握动量守恒定律。
难点：掌握动量守恒定律的条件。
教学流程：
动量定理研究物体受到冲量作用后，动量如何变化。那么两个或多个物体相互作用时，总的结果是什么呢？这类问题在我们日常生活中很常见。比如，两个并排站在冰面上的学生，无论谁推谁，都会向相反的方向滑开，两个学生的动量都会发生变化。再比如，列车编组时车厢的对接，以及一个航天器与另一个航天器在轨道上的对接。在这些过程中，相互作用物体的动量会发生变化，但它们遵循一个重要的规律。
（-）系统
为了方便问题的讨论和分析，我们引入几个概念。
1、系统：由若干个相互作用的对象组成的整体称为系统。可根据解决问题的需要灵活选择系统。
2.内力：系统中物体之间相互作用的力叫做内力。
3.外力：系统外部的其他物体对系统内任何物体所施加的力叫做外力。
内力与外力的区分取决于体系的选择，体系确定了，才能确定内力与外力。
2. 两个相互作用物体的动量变化关系
【演示】如图所示，气垫导轨上两个滑块A、B分别在P、Q点，A、B之间压着一个压缩弹簧，A、B中间用细铁丝绑在一起，M、N为两个可动挡板，通过调整M、N的位置，使细铁丝烧断后，滑块A、B会同时撞到相应的挡板上。这样，就可以用SA、SB分别表示两个滑块A、B相互作用后的速度。测得两个滑块的质量mAmB和作用后的位移SA、SB，即可比较mASA和mBSB。
1、实验条件：A、B为体系，外力很小，可以忽略。
2、实验结论：当两个物体A、B不受外力作用时，它们相互作用时的动量变化大小相等，方向相反，即△pA=-△pB或△pA+△pB=0
【注】由于动量变化是一个矢量，所以实验结论不能理解为物体A、B的动量变化相同。
（三）动量守恒定律
1.论述：当一个系统不受外力作用或所受外力之和为零时，该系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。
2. 数学表达式：p=p'，对于由两个物体A和B组成的系统：mAvA+mBvB= mAvA'+mBvB'
（1）mA、mB 分别为物体 A、B 的质量，vA、vB 分别为相互作用前的速度，vA'、vB' 分别为相互作用后的速度。
【注】公式中所有速度均应相对于同一参考系，一般以地面作为参考系。
（2）动量守恒定律的表达式是矢量表达式，求解问题时，选取正方向，用正负表示方向，把矢量运算变成代数运算。
3. 设立条件
当满足下列条件之一时，系统的动量守恒：
（1）当没有外力或外力之和为零时高中物理的定律，系统的总动量守恒。
（2）系统内部力远大于外力，因此可以忽略外力，系统总动量守恒。
（3）如果系统在某个方向上满足上述（1）或（2），则系统在该方向上的总动量守恒。
4.适用范围
动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的定律之一，它适用于宏观的行星系统和微观的基本粒子系统，不管系统中物体之间作用着什么力，只要满足上述条件。
（四）由动量定理和牛顿第三定律可以推导出动量守恒定律
设两个物体m1、m2相互作用，物体1对物体2施加的力为F12，物体2对物体1施加的力为F21，除此以外，两物体均不受其他力的作用。在作用时间△Vt内贝语网校，对物体1、2分别应用动量定理可得：F21△Vt=△p1；F12△Vt=△p2。根据牛顿第三运动定律，F21=-F12，所以△p1=-△p2，即：
△p=△p1+△p2=0或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
【例1】如图所示，气球和绳梯的质量均为M，一个质量为m的人站在气球绳梯上。整个系统保持静止，忽略空气阻力。当人沿着绳梯往上爬时，人与气球（包括绳梯）组成的系统的动量守恒吗？为什么？
【解析】对于这个系统来说，动量守恒，因为当人没有爬上绳梯时，系统是静止的，也就是说系统所受的重力（M+m）g和浮力F是平衡的，所以系统所受的外力之和为零。当人往上爬时，气球会同时向下运动。人与梯子之间的相互作用力永远大小相等，方向相反，系统所受的外力之和永远为零，所以系统的动量守恒。
【例2】如图所示为两个滑块A、B在碰撞前后闪光摄影的局部示意图，图中滑块A的质量为0.14kg，滑块B的质量为0.22kg，所用尺子的最小刻度为0.5cm，闪光摄影次数为10次/秒。请根据图示回答：
（1）滑块A在动作前后的动量增量是多少？其方向是什么？
（2）碰撞前后，A、B的总动量守恒吗？
【解析】由图中A、B位置的变化可知，动作前B静止不动，动作后B向右移动，A向左移动，二者都是匀速运动。mAvA+mBvB= mAvA'+mBvB'
（1）vA=SA/t=0.05/0.1=0.5（米/秒）；
vA′=SA′/t=-0.005/0.1=-0.05(米/秒)
△pA=mAvA'-mAvA= 0.14*(-0.05)-0.14*0.5=-0.077(kgm/s)，方向向左。
（2）碰撞前的总动量p = pA = mAvA = 0.14 * 0.5 = 0.07（kgm/s）
碰撞后总动量p'=mAvA'+mBvB'
=0.14*(-0.06)+0.22*(0.035/0.1)=0.07(千克米/秒)
p=p'，碰撞前后A、B的总动量守恒。
【例3】一物体质量为mA=0.2kg，以速度vA=5m/s沿光滑水平面运动，与静止在水平面上的质量为mB=0.5kg的物体B相撞。以下两种情况下，两物体碰撞后的速度分别为多少？
（1）碰撞后第一秒结束时，两个物体之间的距离为0.6米。
（2）碰撞后第一秒结束时，两个物体距离为 3.4 米。
【解析】将物体A与物体B视为一个系统，它们相互作用中不存在其他外力，系统动量守恒。
设碰撞后物体A、B的速度分别为vA'、vB'，以vA方向为正方向，则：
mAvA=mAvA'+mBvB'；
異常-異常
（1）当s=0.6m时，得vA'=1m/s，vB'=1.6m/s，A、B沿同一方向运动。
（2）当s=3.4m时，得vA'=-1m/s，vB'=2.4m/s，A、B运动方向相反。
【例4】如图所示，三块木块A、B、C的质量分别为mA=0.5Kg、mB=0.3Kg、mC=0.2Kg。A、B紧挨着放在光滑的水平面上，C以初水平速度v0=25m/s沿A上表面滑向B上表面，由于摩擦力的作用，最终与木块B共同速度为8m/s。求C刚离开A时，A的速度与C的速度。
【解析】当C在A的上表面滑动时，A、B的速度相同。当C在B的上表面滑动时，A、B分离。A做匀速运动。对于A、B、C组成的系统，总动量守恒。
【高中物理动量守恒定律教案】