高中人教物理选择性必修一第1章第1节实验：探究碰撞中的不变量-动量教学设计

1、人教版高中物理选择性必修1第1章第1节实验：探究碰撞中的不变量动量教学设计课题 实验：探究碰撞中的不变量动量单元1学科物理年级高二教材分析本节教材以“寻求碰撞中的不变量”为线索，通过演示两个完全相同钢球的对心碰撞，让学生对碰撞中的不变量提出猜想。为了判断猜想是否正确，改变实验条件，再进行两个质量不同、大小相同的钢球的对心碰撞。当猜想被否定之后，再设计新的实验方案进行研究。通过从特殊到一般，从定性到定量的多轮“问题猜想实验方案设计证据收集一数据分析得出结论”的科学探究过程，逐步达到对不变量的正确认识。教材的这一编写 思想体现了科学探究的基本方法与严谨求真的科学态度。教学时要引导学生充分经历和体验

2、这一探究过程。教材的主要意图在于体现寻求守恒量是科学研究的一条路径， 沿着这一路径， 定义动量概念就是水到渠成的。学生在学习初中和高中物理时，已经了解了动能、速度、质量等相关概念和质量守恒、电荷守恒、机械能守恒等相关规律，这为学生寻求碰撞中的不变量提供了扎实的基础。教学目标与核心素养物理观念：通过学习动量和动量变化量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。科学探究：通过实验用不同的方法探究碰撞中的不变量。科学思维：通过实例掌握在同一直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法。科学态度与价值观：通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式，培养实事求是的探究精神。重点动量和动量变化量的概念及其

3、矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。难点通过实例掌握在同一直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B,且两球并排放置。拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞。可以看到，碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢?观看汽车碰撞实验视频。 通过观察视频，让学生对碰撞产生感性认识。讲授新课一、寻求实验中的不变量思考：碰撞有什么特点呢？碰撞的特点:1、相互作用时间极短；2、相互作用力极大，即内力远大于外力；3、速度都发生变化思考讨论：(

4、1)用两根长度相同的线绳,分别悬挂两个完全相同的钢球A、B,且两球并排放置，拉起A球，然后放开，球与静止的B球发生碰撞。可以看到,碰撞后A球停止运动而静止, B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。(2)将上面的A球换成大小相同的C球，使C球的质量大于B球，拉起C球至某一高度后释放， 撞击静止的B球。可以看到，碰撞后B球获得较大的速度，摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。为什么会发生这样的现象呢?实验如图,两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静 止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中, m1是运动小车的质

5、量, m2是静止小车的质量; v是运动小车碰撞前的速度，v 是碰撞后两辆小车的共同速度。思考讨论：计算比较碰撞前后两辆小车动能之后是否变化;计算比较碰撞前后两辆小阵质量与速度的乘积之和是否变化。结论：在碰撞前后系统各部分的“mv”（矢量，要考虑方向）的总和是一个定值，我们给“mv”一个名称叫动量P。二、动量1. 定义：在物理学中，把物体的质量 m 和速度 的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为p = m2. 单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是 kgm/s3. 对动量的理解(1) 矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同(2) 瞬时性:是状态量，与某一时刻相对应。速度

6、取瞬时速度。(3) 相对性:与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。速度v为物体的对地速度4. 动量的变化（ p）（1）定义：在某个过程中，物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化。（2）表达式： p = p2 - p1 = m2 - m1 = m动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与的方向相同：（在同一直线上，采用代数运算）动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：5.试讨论以下几种运动的动量变化情况（1）物体做匀速直线运动（2）物体做自由落体运动（3）物体做平抛运动（4）物体做匀速圆周运动课堂练习：例题1：一个质量是0.1k

7、g的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？方向如何？ 解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v1=6m/s, 碰撞前钢球的动量为p1 = mv1 =0.16kgm/s =0.6kgm/s. 碰撞后钢球的速度为v2= - 6m/s，碰撞后钢球的动量为： p2= mv2 =-0.16kgm/s=- 0.6kgm/s p = p2- p =-0.6kgm/s- 0.6kgm/s=-1.2kgm/s, 且动量变化的方向向左。对比动量和动能 动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生

8、变化时，动量一定发生变化。课堂练习1、如图所示,利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量,已知遮光片的宽度为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电门的时间各自为tA和 tB，碰撞后，滑块B和A先后以 tB和 tA 经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是_课堂练习2、某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是( )A.悬挂两球的细绳长度要适当，且等长。B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度。C.两小球必须都是钢性球，且质量相同。D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动。答案：

9、ABD思考总结碰撞的特点。结合实验现象，总结实验规律，提出实验猜想。结合思考问题，梳理实验方法和步骤。回顾梳理学习过的测量速度的方法。完成实验，记录并处理数据。学习动量的含义及性质。思考几种常见的运动形式的动量的变化情况。对比动能和动量。完成课堂练习。提高学生思考观察的能力。采用问题的方式，增加学生对实验的思考深度。总结测速方法，提高学生的知识归纳总结能力。学生动手实验，提高学生的实验操作能力。通过实验，总结出碰撞过程中的不变量，让学生更好的理解动量的含义。通过对不同形式动量的思考，更好的掌握动量的含义。对比易混淆的物理量，让学生更好的区分动能和动量。拓展提高1、某同学设计了一个用打点计时器探

10、究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，测得小车A的质量(包括橡皮泥)为310g，小车B的质量为205g，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为_kgm/s；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为_ kgm/s(保留三位有效数字)。两结果不完全相等的主要原因是_解析：小车的A速度mAv1=0.3102 kgm/s =0.620 kgm/sAB相碰并粘合成一体速度(mA+mB)v2=(0.310+0.205)1.2 kgm/s=0.618 kgm/s做一做：让一位同学把一个充气到直径1.5m 。左右的大乳胶气球，以某一速度水平投向你，请你接住。把气放掉后气球变得很小，再把气球以