一輪復(fù)習(xí)動量守恒定律教學(xué)探索

李榮妹

摘要：本文主要探索在高考第一輪復(fù)習(xí)中如何讓學(xué)生學(xué)會判斷系統(tǒng)是否動量守恒及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高三物理;動量守恒定律;教學(xué)探索

2021年廣東高考物理已經(jīng)拉下序幕，其中計(jì)算題第13題再次出現(xiàn)了動量守恒定律這一考點(diǎn)。在2018年全國卷2中的計(jì)算題也出現(xiàn)這個考點(diǎn)的身影。由此可看出動量守恒定律一直是高考的高頻考點(diǎn)，但同時又是一大難點(diǎn)，很多高三學(xué)生很難理解動量守恒定律的適用條件與應(yīng)用方法。動量守恒定律在高三第一輪復(fù)習(xí)中主要用3個課時或4個課時，本文擬就第1課時提出粗淺的看法。

一、理解動量守恒定律

1.內(nèi)容：物體在碰撞時，如果系統(tǒng)所受到的________為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變。

讓學(xué)生填寫橫線上的內(nèi)容，讓他們明白“系統(tǒng)所受到的合外力為零”是條件，“系統(tǒng)的總動量保持不變”是結(jié)果。然后創(chuàng)設(shè)一個具體的物理情境，推導(dǎo)其公式。如圖1所示在光滑水平面上，質(zhì)量m1的球以速度V1運(yùn)動，質(zhì)量為m2的球沿同一直線以速度V2向前運(yùn)動，且V1>V2，經(jīng)過一段時間兩球相遇，碰撞后的速度分別為V1’、V2’。

2.表達(dá)式

（1）p=p′，系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p′。

（2）m1v1+m2v2=_____________，相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前的動量和等于作用后的動量和。

（3）Δp1=_______，相互作用的兩個物體動量的變化量等大反向。

（4）Δp=0，系統(tǒng)總動量的增量為零。

動量守恒定律雖然有不同的表達(dá)式，但其實(shí)都是一個意思。教師要運(yùn)用圖1引導(dǎo)學(xué)生理解4個表達(dá)式的意義，讓學(xué)生加深理解。其中要注意動量守恒定律的四個特性：①相對性，公式中v1、v2、v1′、v2′必須相對于同一個慣性系，即四個速度都是對地速度;②同時性，公式中v1、v2是在相互作用前同一時刻的速度，v1′、v2′是在相互作用后同一時刻的速度;③矢量性，應(yīng)先選取正方向，凡是與選取的正方向一致的動量為正值，相反為負(fù)值;④普適性，不僅適用于低速宏觀系統(tǒng)，也適用于高速微觀系統(tǒng)。

3.動量守恒的條件

（1）理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零，則系統(tǒng)動量守恒。

（2）近似守恒：系統(tǒng)受到的外力矢量和不為零，但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。如：碰撞、爆炸、反沖現(xiàn)象

（3）某一方向上守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受外力矢量和為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。

就以上三個條件分別創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情景讓學(xué)生學(xué)會判斷系統(tǒng)動量是否守恒。

如圖2所示，情景1：在光滑的水平面上

放置AB兩個小滑塊，并用彈簧和輕繩連接?，F(xiàn)燒斷繩子，AB和彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒嗎？，先讓學(xué)生對其系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，得出系統(tǒng)F合=0，滿足第一個條件，由此推出該系統(tǒng)動量守恒。情景2：如果鎖定A呢？（假如A左邊有一塊固定的墻壁）其它條件不變，AB和彈簧組成的系統(tǒng)動量還守恒嗎？先讓學(xué)生對該系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，燒斷細(xì)線后，彈簧在恢復(fù)到原長的過程中，A球一直受到墻壁的作用力，故系統(tǒng)在水平方向合外力不為零，此過程系統(tǒng)動量不守恒。當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長后，B物體繼續(xù)向右運(yùn)動拉伸彈簧，A離開墻壁，此過程及以后系統(tǒng)動量守恒。

如圖3所示，情景：豎直上拋一塊手榴彈上升到最大高度后炸成兩塊，手榴彈炸裂前后動量是否守恒？先問學(xué)生，手榴彈所受合外力是否為零呢？手榴彈在空中會受到重力的作用，即合外力不為零，但是爆炸時其內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，滿足第二個條件，因此手榴彈炸裂前后動量守恒。

如圖4所示，情景：水平面光滑，P不固定，

小滑塊Q從頂端滑下，Q、P組成的系統(tǒng)總動量守恒嗎？水平方向系統(tǒng)動量守恒嗎？對于這種情景，部分學(xué)生在理解上會有點(diǎn)吃力，教師要引導(dǎo)學(xué)生去思考單個物體的運(yùn)動情況從而判斷受力情況。在豎直方向上，Q滑塊向下加速運(yùn)動，說明加速度不為零，即合外力不為零，Q又是系統(tǒng)的一部分，因此可判斷出Q、P組成的系統(tǒng)動量不守恒。水平面是光滑的，整個系統(tǒng)水平方向不受外力，因此水平方向系統(tǒng)動量守恒。

二、應(yīng)用動量守恒定律

例1.如圖5所示，兩個滑塊A、B靜置于同一光滑水平直軌道上。A的質(zhì)量為m，現(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0，一段時間后A與B發(fā)生碰撞，碰后A、B分別以 ， 的速度向右運(yùn)動。求：

（1）B的質(zhì)量;

（2）碰撞過程中A對B的沖量的大小。

解析：（1）以向右為正方向，A、B碰撞滿足動量守恒

三、總結(jié)

例1是一道很簡單的計(jì)算題，90%的學(xué)生都可以完成。這道例題的設(shè)置主要是引導(dǎo)學(xué)生如何正確使用動量守恒定律：研究對象是誰？選取哪個過程？這個過程滿足什么物理規(guī)律？還要引導(dǎo)學(xué)生如何規(guī)范書寫。規(guī)范的書寫應(yīng)包括：①必要的文字說明②核心方程③數(shù)據(jù)。

例2難度中等，把動量守恒與機(jī)械能結(jié)合起來，這種題型也是高考常見題型。

例3是多物體多過程問題，難度稍大。面對多物體多過程的解決方法依然是緊抓三個要點(diǎn)：研究對象是誰？選取哪個過程？這個過程滿足什么物理規(guī)律？逐個分析，逐一擊破。

3個例題是有梯度的，基礎(chǔ)-中等-稍難，逐步提升，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。動量守恒定律一直是高三復(fù)習(xí)的一個重點(diǎn)難點(diǎn)，本文作者做的一次教學(xué)探索僅供大家參考，若有不妥之處，還望指正。