高中物理动量和能量观点的综合运用教学设计学情分析教材分析课后反思.docx
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高中物理动量和能量观点的综合运用教学设计学情分析教材分析课后反思
动量和能量观点的综合运用
一、学习目标
1、熟练应用动量守恒定律解决问题
2、综合应用动量和能量观点解决力学问题和电学问题
二、课时安排
1课时
三、教学过程
（一）展示高考题型、典型试题和难度
（二）规律方法学生自学、教师总结。
知识回顾
1、（多选）光滑水平地面上，A物体质量为m，B物体的质量为2m，A以速度v向右运动，B原来静止，左端有一轻弹簧，如图4所示，当A撞上弹簧，弹簧被压缩最短时（ AC ）
A．A、B系统总动量仍然为mv
B．A的动量变为
C．A、B、弹簧组成的系统机械能守恒
D．A、B组成的系统机械能守恒
2、如图，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力作用下从静止开始沿导轨运动，当速度达到v时（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度
大小为g.则此时ab杆中的电流大小为，方向，ab杆所受的安培力大小为，方向
四、题型探究
一、动量和能量观点在力学问题中的综合运用
例题1：
如图，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，若斜面体固定，①求推出冰块后小孩的速度大小
②冰块在斜面体上上升的最大高度（斜面体足够高）．
已知小孩与滑板的总质量为m1＝30kg，冰块的质量为m2＝10kg，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g＝10m/s2.
根据思维模板小组讨论，然后小组成员独立解题
思维导航：
①题目中涉及几个物体？
冰块上升到最大高度速度是多少？
②物体受力情况如何？
分别做怎样的运动？
能否利用牛顿运动定律求解？
是否满足动量守恒？
③分析物体所受各力做功情况，谈论每个物理过程能否满足的机械能守恒。
提问解题过程并课件展示。
解：
①设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有
m1v1＋m2v20＝0
代入数据得v1＝1m/s
②根据机械能守恒定律
m2v
2＝m2gh
式中v20＝－3m/s为冰块推出时的速度．
解得：
h=0.45m
拓展：
若斜面体不固定，冰块在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3m（h小于斜面体的高度）．
（1）求斜面体的质量；
（2）通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？
根据思维模板小组讨论，然后小组成员合作解题
思维导航：
①如何理解冰块上升到最大高度这个状态？
②与上题中相比，物体的受力情况与运动情况有何变化？
可选用的物理规律有何不同？
展示规范解题过程；
（1）规定向右为速度正方向．冰块在斜面体上运动到最大高度时两者达到共同速度，设此共同速度为v，斜面体的质量为m3.由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得
m2v20＝（m2＋m3）v①
m2v
＝
（m2＋m3）v2＋m2gh②
式中v20＝－3m/s为冰块推出时的速度．联立①②式并代入题给数据得
m3＝20kg③
（2）设小孩推出冰块后的速度为v1，由动量守恒定律有
m1v1＋m2v20＝0④
代入数据得v1＝1m/s⑤
设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3，由动量守恒和机械能守恒定律有
m2v20＝m2v2＋m3v3⑥
m2v
＝
m2v
＋
m3v
⑦
联立③⑥⑦式并代入数据得v2＝1m/s
由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩．
思维深化：
若斜面体是曲面上述规律是否还适用？
小组讨论总结动量和能量观点在力学问题中的综合运用的思路，小组代表回答，教师总结提升。
题后小结
解决动量和能量力学综合问题的一般思路：
1、解决综合问题时要正确选择研究对象，分清物理过程，对不同物理过程根据解题需要合理使用动量、能量等物理规律
2、动能定理一般适用于系统内的单个物体；动量守恒、机械能守恒及能量守恒一般适用于系统。
3、相互作用的过程中系统动量守恒，能量守恒，但系统内某一个物体的动量和能量却不一定守恒。
二、动量和能量观点在电学问题中的综合运用
例题2．足够长的平行金属轨道M、N，相距L＝0.5m，且水平放置；M、N左端与半径R＝0.4m的光滑竖直半圆轨道相连，金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量mb＝mc＝0.1kg，电阻Rb＝Rc＝1Ω，轨道的电阻不计．平行水平金属轨道M、N处于磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直，光滑竖直半圆轨道在磁场外，如图所示，若使b棒以初速度v0＝10m/s开始向左运动，b、c离半圆轨道足够远，且两棒始终不相碰.求：
（1）c棒的最大速度．
（2）达最大速度前c棒中产生的焦耳热．
（3）若c棒达最大速度后沿半圆轨道上滑，金属棒c到达轨道最高点时对轨道的压力的大小．
根据思维模板小组讨论，然后小组成员独立解题
思维模板:
①分析b、c的受力特点和运动特点
②讨论各物理过程中满足的物理规律
③整个过程b、c产生的焦耳热有何关系？
小组讨论总结动量和能量观点在力学问题中的综合运用的思路，小组代表回答，教师总结提升。
题后小结：
解决动量和能量电学综合问题的一般思路：
1、系统内受一对等大反向的作用力时，可等效成“碰撞问题”，系统动量守恒，电学中此类问题无非是多了电场力或者磁场力。
2.电学中此类问题仍然可以运用功能关系或者能量守恒定律列方程，只是多了焦耳热或者电势能的转化。
变式训练：
如图所示，光滑平行金属轨道的水平部分处于竖直向下的B＝4T的匀强磁场中，两轨道间距为L＝0.5m，轨道足够长．金属棒a和b的质量都为m＝1kg，电阻Ra＝Rb＝1Ω.b棒静止于轨道水平部分，现将a棒从h＝80cm高处自静止沿弧形轨道下滑，通过C点进入轨道的水平部分，已知两棒在运动过程中始终保持与轨道垂直，且两棒始终不相碰．求a、b两棒的最终速度，以及整个过程中b棒中产生的焦耳热（已知重力加速度g＝10m/s2）．
学生独立完成变式训练，教师展示
课堂小结：
小组内总结，小组间交流，教师收集、整理、提炼。
课堂小结：
1、动量和能量观点研究的是一个物理过程的初、末两个状态，不对过程变化的细节作深入的研究，这是它们比牛顿运动定律的方便之处．因此运用牛顿运动定律、动量和能量观点都能解决的问题，优先选用动量和能量方法解决。
2、曲线运动（a不恒定）、竖直面内的圆周运动、碰撞等，就中学知识而言，不可能单纯考虑用力和运动的观点求解，若用动量或能量的观点求解会比较方便．
【针对训练】
1．如下图所示，一质量为M、顶端距离地面为h的带有曲面的斜面体放在水平面上，斜面体底端的切线水平，将一质量为m、可视为质点的滑块从斜面体的顶端由静止释放．第一次斜面体固定在水平面上，滑块滑到斜面体底端时的速度大小为v1；第二次斜面体不固定，滑块滑到斜面体底端时的速度大小为v2.已知M＝4kg、m＝5kg，忽略一切摩擦．则
的值为多少？
[解析] 第一次斜面体固定，滑块下滑过程中只有重力做功，滑块的机械能守恒，滑块在最高处的重力势能全部转化为滑到斜面体底端时的动能，有mgh＝
mv
解得滑块滑到斜面体底端时的速度v1＝
第二次斜面体不固定，当滑块滑到斜面体底端时，对滑块和斜面体组成的系统，由于在水平方向上不受外力，因此系统在水平方向上动量守恒
滑块到达斜面体底端时的速度为v2，设斜面体的速度为v0，则由水平方向动量守恒，得mv2＋Mv0＝0
滑块下滑时，只有重力和系统内的弹力做功，系统的机械能守恒，有mgh＝
mv
＋
Mv
联立解得v2＝
因此两种情况下滑块到达斜面体底端的速度的比值为
＝
＝
.
2．（2016·浙江镇海中学月考）有电阻均为R的两金属棒a、b，a棒的质量为m，b棒的质量为M，两棒均放在如图9所示的光滑轨道的水平部分上，轨道的水平部分有竖直向下的匀强磁场，圆弧部分无磁场，且轨道足够长，开始时给a棒一水平向左的初速度v0，a、b两棒在运动过程中与轨道始终接触良好，且a棒与b棒始终不相碰，请问：
图9
（1）当a、b两棒在水平轨道上稳定运动时，速度分别为多少？
损失的机械能为多少？
（2）若b棒在水平轨道上稳定运动后，又冲上圆弧轨道，在b棒返回到水平轨道前，a棒已静止在水平轨道上，且b棒与a棒不相碰，然后达到新的稳定状态，最后a、b的速度为多少？
（3）整个过程中产生的内能是多少？
答案
（1）均为
（2）
（3）
mv
[1－
]
解析
（1）a、b两棒在水平轨道上动量守恒．
设稳定运动时a、b两棒的共同速度为v1，
由动量守恒定律，有mv0＝（m＋M）v1，
解得v1＝
，
损失的机械能为
ΔE＝
mv
－
（m＋M）v
＝
.
（2）由于b棒在冲上圆弧轨道又返回水平轨道过程中机械能守恒，故返回时速度大小不变，即v2＝v1，
b棒与a棒向右运动过程中，直到新的稳定状态，设达到新的稳定状态时a、b的共同速度为v3，
由动量守恒定律，有Mv2＝（M＋m）v3，
解得v3＝
.
（3）整个过程中产生的内能等于系统机械能的减少量，即
Q＝
mv
－
（M＋m）v
，
解得Q＝
mv
[1－
]．
四、板书设计
动量和能量的观点的综合应用
动量观点
能量观点
一、动量和能量观点在力学问题中的综合运用二、动量和能量观点在电学问题中的综合运用
五、作业布置
动量和能量观点的综合应用的课时作业
六、教学反思
借助多媒体形式，使同学们能直观感受本模块内容，以促进学生对所学知识的充分理
解与掌握。
采用启发、诱思、讲解和讨论相结合的方法使学生充分掌握知识。
进行多种题型的训练，使同学们能灵活运用本节重点知识。
学情分析
综合应用动量和能量观点解决力学问题和电学问题是高考中的一个热点问题，也是一个难点问题，由于力学过程的复杂性，以及动量守恒的研究对象选取就有不确定性，给学生造成了很大困难，另外，动量守恒定律和机械能守恒定律的适用条件学生掌握的还不到位，尤其是当这两个规律在同一个情景出现时，学生会无所适从，顾此失彼。
本节课通过复习引入，通过让学生根据思维导航，引导学生对从运动过程上分析，找出物体在过程的不同阶段所遵循的物理规律。
对运动过程的分析和物理规律的分析，根据思维导航，以合作探究的方式进行学习，通过例题，先让学生讨论，再让学生总结规律，这样可以使学生主动积极地参与到学习中来，充分体现出学生的主体地位，让学生在探究的过程中体验和发现成功的喜悦。
效果分析
1.本节课的导入部分，通过两道简单习题，复习动量守恒和机械能守恒的条件，水到渠成，激发学生的思考。
2.在探究动量和能量观点在力学问题中的综合运用部分，有部分学生不理解例题1中的冰块和小孩组成的整体为何机械能不守恒，我在这里是这样设计的：
推出物块前、后计算总机械能，通过对比，学生自己发现此过程的机械能关系。
另外，对于斜面不固定的情况，学生很难找到冰块达到最高点的特点，所以我首先设置了斜面固定的情景，让学生主动思考当斜面不固定时的情景变化，顺理成章的把学生引入到对斜面不固定时的动量和能量关系的思考中。
在探究动量和能量观点在电学问题中的综合运用部分，想方设法引导学生寻找与力学问题的异同点，最终得到两类问题的有着相似的解题思路，有着不同的受力特点和能量转化特点的结论。
3.总结部分，学生的语言表达有的不太准确，条理性差，我在这里是积极引导，并用课件展示规范的组织语言，规范语言，理清思路。
教材分析
动量守恒定律在人教版3-5第一章，能量守恒定律在必修二第七章，但是能量守恒定律贯穿于整个高中物理。
本节课是复习课，是动量守恒定律和能量守恒定律结合去解决实际问题。
运用动量守恒定律解决实际问题，只考虑物体相互作用的前后动量，不考虑相互作用过程中各个瞬间细节，这正是动量守恒定律的特点和优点，同时又为我们解决力学问题提供了一种新的方法和思路。
本节课的设计是按照从动量守恒定律应用和能量守恒定律的综合运用的角度考虑的，从动量守恒守恒定律与能量守恒定律在力学中的应用，和动量守恒定律与能量两个角度进行剖析，挖掘解决此类问题的方法和途径，总结解决此类问题的步骤与技巧。
教学过程中发挥学生的主动性，培养学生善于从实验中总结规律和对科学研究的兴趣，培养勇于探索，进行合作与交流的品质。
评测练习
1．如下图所示，一质量为M、顶端距离地面为h的带有曲面的斜面体放在水平面上，斜面体底端的切线水平，将一质量为m、可视为质点的滑块从斜面体的顶端由静止释放．第一次斜面体固定在水平面上，滑块滑到斜面体底端时的速度大小为v1；第二次斜面体不固定，滑块滑到斜面体底端时的速度大小为v2.已知M＝4kg、m＝5kg，忽略一切摩擦．则
的值为多少？
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