动量守恒定律的应用-教学设计.doc

物理习题课中的五步教学法
----《动量守恒定律的应用》教学设计
江苏省怀仁中学张忠一
一、教学目标：
1、知识目标：
应用动量守恒定律处理相互作用的物体的位移变化关系问题
2、能力目标：
培养学生的分析、归纳问题的能力和对知识的“迁移”能力
3、情感目标：
通过小组间的讨论竞赛，培养学生的团结协作精神和集体荣誉感，并让
学生感受由困惑到豁然开朗的愉悦。

二、教学方法：
1、启发：动机是指引起和维持个体的活动，并使活动朝向某一目标的内部
心理过程和内部动力。

人的各种活动是在动机的指引下向着某一目标进
行的，而兴趣是人们探究某种事物或从事某种活动的心理倾向，是推动
人们认识事物、探求真理的重要动机。

教师利用生动有趣的实验、生活
中的物理现象和创设物理情境等方式来设疑，从而激发学生的学习兴趣、启发学生解释物理现象，探索物理知识的求知欲。

“启”是教学过程中最
重要的一种教学方法。

2、阅读：指学生在教师的指导下阅读物理问题，并进行独立思考。

在读题
的过程中，注重思考两点：第一是物理过程，这是把握问题的整体思路，是选择相关物理知识来处理问题的前提和依据。

第二是分析各物理量，
其中包括已知的量、待求的量、不变（或相同）的量、隐含的量，这是
解决问题的基本思路，也是进一步确定所应用物理规律的方法。

3、议论：指教师组织学生针对阅读过程中出现的问题，利用已有的知识能
力所进行的小组议论（宜四人一组）、全班讨论和师生共议。

“议”一方
面可以使学生加深理解所阅读的内容，另一方面还能启发学生的思维，
培养学生的创新意识，促进学生的主动学习，加强学生间的团结协作能
力，在讨论过程中教师尽量做到充分调动全体学生思维的积极性，鼓励
他们积极思考，主动发言，提出问题。

还要求教师具有敏锐的洞察力和
良好的调控能力，准确把握讨论的信息，注意收集讨论中出现的带有普
遍性的问题。

4、讲评：指学生和教师的讲解。

学生分组讨论，选出组长，由组长向全班
学生阐述讨论结果，并由其他同学进行补充、完善，这样可以促进学生
的思维，锻炼学生的口才，还可以培养学生学习的主动性。

教师针对学
生在讨论过程中出现的带有普遍性的问题及关键性的问题进行讲解，讲
的目的在于启发学生积极思维，帮助学生找出解决问题的方法、规律。

5、练习：指学生在掌握了一定的知识技能的情况下进行的形成性练习，从
而进一步巩固所学的知识，练习的方式可以多样化，包括课内练习和课
外练习，练习的内容应紧扣所学内容。

课堂练习应“小”“精”“活”，有
利于启迪学生思维，有利于学生理解所学内容，有利于提高学生的综合
能力，有利于培养学生的创新意识和创新能力。

课外练习应结合学生的
日常生活或结合科学技术的应用，拓展学生的视野和思维。

三、教学内容：
1、引入：
江南水乡，风景秀丽，泛舟河中，其乐无穷。

很多学生都坐过小渔船，但他们感到困惑的是：人在船上向前走时，为什么船却向后退？人在船上向前走的距离与船向后的距离又有什么关系呢？
题外话：在这节课之前，利用研究性学习课时间，带领学生到学校东面的小河边（这里渔民很多）去亲自体验这种情景，并分组进行测量记录。

2、投影：
例：静止在水平面上的船长为L，质量为M，一个质量为m的站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，人移动的距离是多少？
船移动的距离是多少？
学生审题后教师提出问题：
1、人走动是匀速的还是变速的？
2、人走动时与船之间水平方向是否存在力？
3、人走动时船是否运动？
4、若船运动，与人的走动速度关系如何？
5、人移动的距离等于船长L吗?
6、这个问题可能利用什么知识来处理？
将学生分组进行讨论，视回答情况进行积分竞赛。

对于两个物体相互作用，运动情况也相互影响的问题，学生很容易想到可能利用动量守恒定律来处理，但动量中涉及到的只是物体的速度，而题中要求移动的距离。

这也是此题的一个“关节”所在，此时教师引导学生考虑速度与距离的关系，学生会想到ｓ＝ｖｔ，设人的速度为ｖ
１
行走的距离为
ｓ
１；船的速度为ｖ
２，
行走的距离为ｓ
２
，以人的行走方向为正方向，根据动
量守恒定律：
０＝ｍｖ
１＋Ｍ（－ｖ
２
）
两边同乘以时间ｔ，则
０＝ｍｖ
１ｔ－Ｍｖ
２
ｔ
即０＝ｍｓ
１－Ｍｓ
２
学生可能会出现上面这样一个盲目的解题结果，根本没有理解这里ｖ
１
、
ｖ
２
的意义。

这时教师应提醒学生注意：ｓ＝ｖｔ只对匀速直线运动适用，而人和船的运动状态是个不定量，所以ｖ只能是平均速度。

但是动量ｍｖ是状态量，而平均速度是过程量，这里又存在矛盾，如何化解呢？
我们可以这样来想：对于一个变速运动的过程，它的平均速度比最大速度小，比最小速度大，所以一定会等于此过程中某一时刻的瞬时速度的大小，假设这一时刻人和船的速度分别为ｖ１、ｖ２，根据动量守恒定律：
０＝ｍｖ１＋Ｍ（—ｖ２）
即 ０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２）
那么 ０＝ｍｖ１ｔ＋Ｍ（－ｖ２ｔ）
所以 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２ ①
本题还有一个难点所在：人移动的距离和船移动的距离有什么关系？对于这一点，学生经过亲身经历已有感性认识，通过讨论会解决的。

借助画图来分析：
由图易知：ｓ１＋ｓ２＝Ｌ ②
联立①②得
s 1=m
M M +L s 2=m
M m +L 讨论：末状态会出现如下图所示情况吗？为什么？
（不可能，因为人的速度方向向右，末位置应在出发点的右侧。

）
课堂练习1：静止在水面的船长为L ，质量为M ，一个质量为m ，长为l 的小车从船头由静止开向船尾时，不计水的阻力，则车移动的距离是多少？船移动的距离是多少？
本题类似于“队伍过桥”问题，与例题的区别在于车相对于船比人相对
于船少走l ，所以s 1=m M M +（L —l ） s 2=m
M m +（L —l ）
课堂练习2：静止在水面上的船长为b ，斜边长为a ，质量为M ，一个质量为m 的小球从船头由静止沿斜面滚向船尾时，不计水的阻力，则球移动的距离是多少？船移动的距离是多少？
系统水平方向上动量守恒。

先考虑小球
水平方向上移动的距离s 1=m
M M +ｂ，再考 虑沿斜面方向上移动的距离
ｓ｀
１＝)
(b
a
s-
+
ｓ
２＝
m
M
m
+
ｂ
课外练习：静止在水面上的船长为L，一人站立船头，手持一枪，船尾有一靶，子弹不能穿透靶。

已知枪中有n子弹，每发子弹的质量为m，船、人、枪和靶的总质量为M，问：子弹发射完后，船移动的距离是多少？
每发射一颗子弹，系统的动量守恒。

在发射ｎ发子弹的过程中，系统的动量也守恒，并可以等效地看成ｎ发子弹一齐发射出去。

四、教学说明：
１、动量为状态量，对应的速度应为瞬时速度。

所以动量守恒定律中的“总动量保持不变”指的应是系统的初、末两个时刻的总动量相等，或系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等。

若相互作用的两个物体作用前均静止，则相互作用的过程中系统的平均动量也守恒，利用这一点我们解决不少涉及位移的问题。

２、动量守恒定律的公式中各速度都要相对同一惯性参照系。

地球及相对地球静止或相对地球匀速直线运动的物体即为惯性系。

所以在应用动量守恒定律研究地面上物体的运动时，一般以地球作参照系。