高三物理教案:《动量守恒》教学设计.docx
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1、高三物理教案:动量守恒教学设计高三物理教案:动量与能量教学设计 本文题目:高三物理教案:动量与能量 动量与能量的综合问题,是中学力学最重要的综合问题,也是难度较大的问题。分析这类问题时,应首先建立清楚的物理图象,抽象出物理模型,选择合理的物理规律建立方程进行求解。 一、力学规律的选用原则 1、假如要列出各物理量在某一时刻的关系式,可用牛顿其次定律。 2、探讨某一物体受到力的持续作用发生运动状态变更时,一般用动量定理(涉刚好间问题)或动能定理(涉及位移问题)去解决。 3、若探讨的对象为一物体系统,且它们之间有相互作用,一般用两个守恒定律去解决问题,但须留意探讨的问题是否满意守恒条件。 4、在涉及
2、相对位移问题时,则优先考虑能量守恒定律,即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的削减量,也即转变为系统内能的量。 5、在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时,须留意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化,这种问题由于作用时间都极短,故动量守恒定律一般能派上大用场。 二、利用动量观点和能量观点解题应留意下列问题 (1)动量定理和动量守恒定律是矢量表达式,还可以写出重量表达式,而动能定理和能量守恒定律是标量式,绝无重量式。 (2)从探讨对象上看动量定理既可探讨单体,又可探讨系统,但中学阶段一般用于单体,动能定理在中学阶段只能用于单体。 (3)动量守恒定律和能量守恒定律,
3、是自然界最普遍的规律,它们探讨的是物体系统,解题时必需留意动量守恒的条件和机械能守恒的条件,在应用这两个规律时,应当确定了探讨对象及运动状态改变的过程后,依据问题的已知条件和要求解未知量,选择探讨的两个状态列方程求解。 (4)中学阶段可用力的观点解决的问题,若用动量观点或能量观点求解,一般都要比用力的观点简便,而中学阶段涉及的曲线运动(加速度不恒定)、竖直面内的圆周运动、碰撞等,就中学只是而言,不行能单纯考虑用力的观点解决,必需考虑用动量观点和能量观点解决。 高三物理动量守恒定律教案23 其次节动量守恒定律三维教学目标1、学问与技能:驾驭运用动量守恒定律的一般步骤。2、过程与方法:知道运用动量
4、守恒定律解决问题应留意的问题,并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。3、情感、看法与价值观:学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题,培育思维实力。教学重点:运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。教学方法:老师启发、引导,学生探讨、沟通。教学用具:投影片、多媒体协助教学设备。(一)引入新课动量守恒定律的内容是什么?分析动量守恒定律成立条件有哪些?(F合=0(严格条件)F内远大于F外(近似条件,某方向上合力为0,在这个方向上成立。)(二)进行新课1、动量守恒定律与牛顿运动定律用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。(1)推导过程:依据牛顿其次定律,碰撞过
5、程中1、2两球的加速度分别是:,依据牛顿第三定律,F1、F2等大反响,即F1=-F2所以:碰撞时两球间的作用时间极短,用表示,则有:,代入并整理得这就是动量守恒定律的表达式。(2)动量守恒定律的重要意义从现代物理学的理论高度来相识,动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。)从科学实践的角度来看,迄今为止,人们尚未发觉动量守恒定律有任何例外。相反,每当在试验中视察到好像是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,最终总是以有新的发觉而成功告终。例如静止的原子核发生衰变放出电子时,按动量守恒,反冲核应当沿电子的反方向运动。但云室照片显
6、示,两者径迹不在一条直线上。为说明这一反常现象,1930年泡利提出了中微子假说。由于中微子既不带电又几乎无质量,在试验中极难测量,直到1956年人们才首次证明白中微子的存在。(2000年高考综合题23就是依据这一历史事实设计的)。又如人们发觉,两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量好像也是不守恒的。这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场,把电磁场的动量也考虑进去,总动量就又守恒了。 2、应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法(1)分析题意,明确探讨对象在分析相互作用的物体总动量是否守恒时,通常把这些被探讨的物体总称为系统.对于比较困难的物理过程,要采纳程序法对全过程进行分段分析,要明确
7、在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用,从而确定所探讨的系统是由哪些物体组成的。(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力。在受力分析的基础上依据动量守恒定律条件,推断能否应用动量守恒。(3)明确所探讨的相互作用过程,确定过程的始、末状态即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。留意:在探讨地面上物体间相互作用的过程时,各物体运动的速度均应取地球为参考系。(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。 3、动量守恒定律的应用举例例2:如图所示,在光滑水平面上有A、B两辆小车,水平面的左侧有一竖直墙,在小车B上坐着一个
8、小孩,小孩与B车的总质量是A车质量的10倍。两车起先都处于静止状态,小孩把A车以相对于地面的速度v推出,A车与墙壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A车后,又把它以相对于地面的速度v推出。每次推出,A车相对于地面的速度都是v,方向向左。则小孩把A车推出几次后,A车返回时小孩不能再接到A车? 分析:此题过程比较困难,情景难以接受,所以在讲解之前,老师应多带领学生分析物理过程,创设情景,降低理解难度。解:取水平向右为正方向,小孩第一次推出A车时:mBv1mAv=0即:v1=第n次推出A车时:mAvmBvn1=mAvmBvn则:vnvn1,所以:vnv1(n1)当vnv时,再也接不到小车,由以上各式得n5
9、.5取n6点评:关于n的取值也是应引导学生细致分析的问题,告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入”,肯定要留意结论的物理意义。课后补充练习(1)(2022年全国春季高考试题)在高速马路上发生一起交通事故,一辆质量为15000kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车,碰后两车接在一起,并向南滑行了一段距离后停止.依据测速仪的测定,长途客车碰前以20m/s的速度行驶,由此可推断卡车碰前的行驶速率为?()A小于10m/s?B大于10m/s小于20m/s?C大于20m/s小于30m/s?D大于30m/s小于40m/s(2)如图所示,A、B两物体的质量比mAmB=32,它们原
10、来静止在平板车C上,A、B间有一根被压缩了的弹簧,A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同,地面光滑.当弹簧突然释放后,则有()?AA、B系统动量守恒BA、B、C系统动量守恒?C小车向左运动D小车向右运动?(3)把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪放射出一颗子弹时,关于枪、弹、车,下列说法正确的是?A枪和弹组成的系统,动量守恒?B枪和车组成的系统,动量守恒?C三者组成的系统,因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量改变很小,可以忽视不计,故系统动量近似守恒?D三者组成的系统,动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合力为零?(4)甲乙两船自身质量为12
11、0kg,都静止在静水中,当一个质量为30kg的小孩以相对于地面6m/s的水平速度从甲船跳上乙船时,不计阻力,甲、乙两船速度大小之比:v甲v乙=_.(5)(2022年高考试题)质量为M的小船以速度v0行驶,船上有两个质量皆为m的小孩a和b,分别静止站在船头和船尾.现在小孩a沿水平方向以速率v(相对于静止水面)向前跃入水中,然后小孩b沿水平方向以同一速率v(相对于静止水面)向后跃入水中.求小孩b跃出后小船的速度.?(6)如图所示,甲车的质量是2kg,静止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一个质量为1kg的小物体.乙车质量为4kg,以5m/s的速度向左运动,与甲车碰撞以后甲车获得8m/s的速度,物体
12、滑到乙车上.若乙车足够长,上表面与物体的动摩擦因数为0.2,则物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止?(g取10m/s2)?4、反冲运动与火箭演示试验1:老师当众吹一个气球,然后,让气球开口向自己放手,看到气球直向学生飞去,人为制造一点“惊险气氛”,活跃课堂氛围。演示试验2:用薄铝箔卷成一个细管,一端封闭,另一端留一个很细的口,内装由火柴头上刮下的药粉,把细管放在支架上,用火柴或其他方法给细管加热,当管内药粉点燃时,生成的燃气从细口快速喷出,细管便向相反的方向飞去。 演示试验3:把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部,当水从弯管流出时,容器就旋转起来。提问:试验1、2中,气球、细管为什么会向后退
13、呢?试验3中,细管为什么会旋转起来呢?看起来很小的几个试验,其中包含了许多现代科技的基本原理:如火箭的放射,人造卫星的上天,大炮放射等。应当如何去说明这些现象呢?这节课我们就学习有关此类的问题。(1)反冲运动A、分析:细管为什么会向后退?(当气体从管内喷出时,它具有动量,由动量守恒定律可知,细管会向相反方向运动。)B、分析:反击式水轮机的工作原理:当水从弯管的喷嘴喷出时,弯管因反冲而旋转,这是利用反冲来造福人类,象这样的状况还许多。为了使学生对反冲运动有更深刻的印象,此时再做一个放射礼花炮的试验。分析,礼花为什么会上天?(2)火箭比照书上“三级火箭”图,介绍火箭的基本构造和工作原理。播放课前打
14、算的有关卫星放射、“和平号”空间站、“探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像,使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的学问,而且要学生知道,我国的航天技术已经跨入了世界先进行列,激发学生的爱国热忱。阅读课后阅读材料航天技术的发展和宇宙航行。 高三物理教案:能量守恒定律教学设计 一、教材分析 前面学习的焦耳试验结果表明,在系统状态发生变更时,只要初末状态确定了,做功的数量或者热传递的数量就是确定的。而且,热功当量的测量结果表明,做功和热传递在变更内能上是等价的。从而得出热力学第肯定律的数学表达式。又通过实例对表达式中物理量取值的正负意义进行了探讨。接着,讲解并描述了能量守恒定律的确
15、立。它具有重大的理论意义和实践意义。它对于制造永动机的不行能实现,赐予了科学上的最终判决。 二、教学目标 学问与技能: 1、理解热力学第肯定律。 2、能运用热力学第肯定律说明自然界能量的转化、转移问题。 3、理解能量守恒定律,知道能量守恒定律是自然界普遍遵从的基本规律。 4、通过能量守恒定律的学习,相识自然规律的多样性和统一性。 5、知道第一类永动机是不能实现的。 过程与方法: 能够得出热力学第肯定律,并会应用。 情感看法与价值观: 通过学习能量守恒定律的得出过程,学习科学家的探究精神 三、教学重点难点 重点:热力学第肯定律 难点:能量守恒定律 四、学情分析 由于热力学第肯定律是教学的重点及难
16、点,因此应利用教学的相当多的时间来进行热力学第肯定律的教学,详细来说U=W+Q中各物理量的意义及正负号的确定对学生来讲是很困难的,以通俗易懂的语言来阐述;对于能量守恒定律的教学,调动学生相互探讨自然界中的各种能量间的转化,分析得出能量守恒定律。 五、教学方法 自主阅读与思索、精讲精练 六、课前打算 七、课时支配1课时 八、教学过程 (一)预习检查、总结怀疑 (二)情景引入、展示目标 焦耳的试验表明:只要系统初末状态是确定的,所需做功数量就是确定的。 另一方面,热功当量试验表明做功和热传递是等价的 (三)合作探究、精讲点播 1.热力学第肯定律 (1).一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热
17、量与外界对它所做的功的和。这个关系叫做热力学第肯定律。 其数学表达式为:U=W+Q (2).与热力学第肯定律相匹配的符号法则 做功W 热量Q 内能的变更U 取正值“+” 外界对系统做功 系统从外界汲取热量 系统的内能增加 取负值“” 系统对外界做功 系统向外界放出热量 系统的内能削减 (3)热力学第肯定律说明白做功和热传递是系统内能变更的量度,没有做功和热传递就不行能实现能量的转化或转移,同时也进一步揭示了能量守恒定律。 (4)应用热力学第肯定律解题的一般步骤: 依据符号法则写出各已知量(W、Q、U)的正、负; 依据方程U=W+Q求出未知量; 再依据未知量结果的正、负来确定吸热、放热忱况或做功
18、状况。 2.能量守恒定律 .自然界存在着多种不同形式的能。举例说明。 .不同形式的能量之间可以相互转化。举例说明。摩擦可以将机械能转化为内能;炙热电灯发光可以将电能转化为光能。 .能量既不会凭空产生,也不会凭空消逝,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中其总量不变。这就是能量守恒定律。 (4).热力学第肯定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的详细体现。 (5). 能量守恒定律的重要意义 第一,能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、改变的普遍规律,学习这个定律,不能满意一般理解其内容,更重要的是,从能量形式的多样化及其相互联系,相互转化的事实动身去
19、相识物质世界的多样性及其普遍联系,并切实树立能量既不会凭空产生,也不会凭空消逝的观点,作为以后学习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。其次,宣告了第一类永动机的失败。 3.第一类永动机不行能制成 任何机器运动时只能将能量从一种形式转化为另一种形式,而不行能无中生有地创建能量,即第一类永动机是不行能制造出来的。 典例探究 例1.肯定量的气体在某一过程中,外界对气体做了8104J的功,气体的内能削减了1.2105J,则下列各式中正确的是 ( ) A.W=8104J,U =1.2105J ,Q=4104J B.W=8104J,U =1.2105J ,Q=2105J C.W=8104J,U
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