人教版新课标高中物理选修3全册DOC教案

按住Ctrl键单击鼠标打开教学视频讲课全册播放第十六动量守恒律新课标求1内容标准探究物体弹性碰撞的一些特点道弹性碰撞和非弹性碰撞；通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题，知道动量守恒定律的普遍意义；例：火箭的发射利用了反冲现象。例：集资料，了解中子是怎样发现的。讨论动量守恒定律在其中的作用。（3过物理学中的守恒定律会自然界的和谐与统一。2活动建议16.1实验：探究撞中的变量三维教目标1知识与技能明确探究碰撞中的不变量的基本思路；掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；掌握实验数据处理的方法。2过程与方法学习根据实验要求计实验成某种规律的探究方法；学习根据实验数据进行猜测究现规律的探究方法。3情感、态度价值观通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性；通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题决问题高创新意识；在对实验数据的猜测过程中高学生合作探究能力；在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系引伸到各事物间的关联性自己溶入社会。教学重：撞中的不变量的探究。教学难：验数据的处理。教学方：发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。教学用：影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，1212，1212，如气垫导轨、滑块等。教学过：第一节探究碰中的不变量（一）入演示：台球由于两球碰撞而改变运动状态。微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。碰撞是日常生活生产活动中常见的一种现象两个物体发生碰撞后速度都发生变化两个物体的质量比例不同时它们的速度变化也不一样物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）。（二）行新课1实验探究的本思路）一维碰我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。演示：如图所示，A、B是悬挂起来的钢，把小球A起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B发生碰撞，碰后B球摆幅为β角，如两球的质量mA=mB碰后A静止B球摆角α，这说明A、B球碰后交换了速度；如果mA>mB，碰A、B两球一起向右摆如果mA<mB碰后A球反弹B球向右摆

动；动。以上现象可以说明什么问题？结论：上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同。）追寻不变在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度两个物体的质量分别为m撞前它们速度分别为v撞后的速度分别v1v

2

规定某一速度方向为正碰撞前后速度的变化和物体的质量关系我们可以做如下猜测：mvmmv122122mm2m2vv11mm12分析：碰撞前后物体质量不变但质量并不描述物体的运动状态不是我们追寻的“不变量”。必须在各种碰撞的情况下都不改变的量才是我们追寻的不变量。2实验条件的证、实数据的测量实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动；用天平测量物体的质量；测量两个物体在碰撞前后的速度。测量物体的速度可以有哪些方法？总结：速度的测量可以充分利用所学的运动学知识利用匀速运动平抛运动，并借助于斜槽垫导轨计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。课件：参考案例――一种测速原理如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为，气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关与计时装置相连成光电计时装置。当挡光板穿入时将光挡住开始计时穿过后不再挡光则停止计时设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间，所以滑块匀速运动的速度v=L/t。3实验方案）用气垫导作碰撞实验如图所）vv实验记及分析（a-1）碰撞前

碰撞后质量

m=41

m=42

m=41

m=42速度

v=91

v=02

v1

=3

v

2

=6mv

mvm12

mv2mv

212

v

v/m

2mm2

2mm2

实验记及分析（a-2）碰撞前

碰撞后质量

m=41

m=22

m=41

m=22速度

v=91

v=02

v

=4.5

v

=9mv

mvm12

mv2mv

12

2

v/m

vv121

vv11

实验记及分析（a-3）碰撞前

碰撞后质量

m=21

m=42

m=21

m=42速度

v=61

v=02

v1

=-2

v

2

=422222mv

mvm12

mv2mv

1

m22

vv/m

vv11实验记及分析（）碰撞前

vv11碰撞后质量

m=41

m=22

m=41

m=22速度

v=01

v=02

v1

=2

v

2

=-4mv

v12

v112mv

1

m2

vv/m

vv121实验记及分析（）碰撞前

vv11碰撞后质量

m=41

m=22

m=41

m=22速度

v=91

v=02

v1

=6

v

2

=6mv

mvm12

mv2mv

1

m22

vv/m（2）用小车研究碰撞

2mm2

2mm2将打点计时器固定在光滑桌面的一端把纸带穿过打点计时器连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。16.2动量守恒定（一）三维教目标知识与能：理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围；过程与法在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力；情感、度与价值观培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题。教学重：量的概念和动量守恒定律。教学难：量的变化和动量守恒的条件。教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：影片，多媒体辅助教学设备。教学过：第二节动量守定律（一）（一）入新课上节课的探究使我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前m的矢量和保持不变，因此mυ很可能具有特别的物理意义。（二）行新课1动量（momentum）及其变）动量的定：物体的质量与速度的乘积，称(物体的动量。记为p=mv单位：kg·m/s读作“千克米每秒”。理解要：①状态量：动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态有瞬时性。大家知道速度也是个状态量但它是个运动学概念只反映运动的快慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运.显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息，更能从本质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念。②矢量性：动量的方向与速度方向一致。综上所我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。）动量的变量：定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为pp′，则称：△p=p′－p为物体在该过程中的动量变化。指出：动量变化△p是矢量。方向与速度变化量△v相同。一维情况下：Δp=mΔυ=mυ-mΔυ矢量差21例1：个质量是0.1kg的钢球，以6m/s速度水平向右运动，碰到一个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？2系统内力和外力系统：相互作用的物体组成系统。内力：系统内物体相互间的作用力外力：外物对系统内物体的作用力两球碰撞得出的结论的条件两球碰撞时除了它们相互间的作用（系统的内力）外，还受到各自的重力和支持力的作用，使它们彼此平衡。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计，所以说m和m系统不受外力，或说它们所受的合外力12为零。3动量守恒定（ofconservationofmomentum）内容：个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。公式：mυ+mυ=mυ′+mυ′11221122）注意点：研究对象几个相互作用的物体组成的系如碰撞矢量性上表达式是矢量表达式式前应先规定正方向；同一即所用速度都是相对同一参考系一时刻而言的）条件：系统不受外力，或受合外力为0。要正确区分内力和外力；当F内＞＞F外时，系统动量可视为守恒；思考与论：如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。分析：此题重在引导学生针对不同的对象（系统），对应不同的过程中，受力情况不同，总动量可能变化，可能守恒。B

A在学习物理的过程中重要的一项基本功是正确恰当地选取研究对象研究过程，根据实际情况选用对应的物理规律，不能生搬硬套。例质量为30kg的小孩以的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车知平板车的质量为90kg小孩跳上车后他们共同的速度？解取小孩和平板车作为系统由于整个系统所受合外为为零所以系统动量守恒。规定小孩初速度方向为正，则：相互作用前：v=8m/s，v，设小孩跳上车后他们共同的速度速度为v′，由动12量守恒定律得mv=(m+m)v′解得1112

m1

2

/s数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致。课后补练习（1）一爆竹在空中的水平速度为υ，若由于爆炸分裂成两块，质量分别为和1m，其中质量为m的碎块以υ度向相反的方向运动，求另一块碎片的速度。211（2）小车质量为200kg，车上有一质量为的人。小车以5m/s的速度向东匀速行使，人以的速度向后跳离车子，求：人离开后车的速度16.3动量守恒定（二）三维教目标知识与能：掌握运用动量守恒定律的一般步骤。过程与法：知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题，并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。情感、度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，培养思维能力。教学重：用动量守恒定律的一般步骤。教学难：量守恒定律的应用。教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：影片、多媒体辅助教学设备。教学过：第三节动量守定律（二）（一）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（合=0（严格条件）内远大于F外（近似条件，③某方向上合力0，在这个方向上成立。）（二）行新课12ma12maa1动量守恒定与牛顿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：根据牛顿第二定律撞过程中1球的加速度分别是：Fm

，

Fm根据牛顿第三定律，F、F等大反响，即F=-F1212ma2碰撞时两球间的作用时间极短，示，则有：

所以：a1

，

a代入112并整理得

vvv12212这就是动量守恒定律的表达式。）动量守恒律的重要意从现代物理学的理论高度来认识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，人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反，每当在实验中观察到似乎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，最后总是以有新的发现而胜利告终。例如静止的原子核发生β衰变放出电子时，按动量守恒反冲核应该沿电子的反方向运动但云室照片显示两者径迹不在一条直线上。为解释这一反常现象，1930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，在实验中极难测量，直到年人们才首次证明了中微子的存在（2000年高考综合题23②就是根据这一历史事实设计的）。又如人们发现，两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。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应用动量守定律解问题的基本路和一方法）分析题意明确研究对在分析相互作用的物体总动量是否守恒时常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程，要采用程序法对全过程进行分段分析，要明确在哪些阶段中哪些物体发生相互作用从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。）要对各阶所选系统内物体进受力分析弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力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根据动量守恒定律条件判断能否应用动1mm1mm量守恒。）明确所研的相互作用程，确过程的始、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。注意在研究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。）确定好正向建立动量恒方程解。3动量守恒定的应用例例：如图所示，在光滑水平面上A两辆小车，水平面的左侧有一竖直墙，在小车上坐着一个小孩，小孩与B车的总质量是车质量的10。两车开始都处于静止状态，小孩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，车返回时小孩不能再接到A车？A分析：此题过程比较复杂，情景难以接受，所以在讲解之前，教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：mmv=0B1A即：

v=

v第n次推出A车时：＋v=－mv＋vABn－1ABn2则：v－v＝Ann－1

v2所以：v＝v＋（－1）n1

v当v≥v时也接不到小车以上各式得n≥5.5取＝6n点评关于n的取值也是应引导学生仔细分析的问题告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入”，一定要注意结论的物理意义。课后补充练习（1）（2002年全国春季高试题）在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为kg南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg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.根据测速仪的测定，长途客车碰前以20m/s的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率为（）A．小于10m/s．大于m/s小于20m/sC．大于20m/s小于30m/s

D．大于30m/s小于m/s（2）如图所示，A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2，它们原来静止在平板车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（）A．A、B系统动量守恒B．A、B、C系统动量守恒C车向左运动D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，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是．枪和弹组成的系统，动量守恒．枪和车组成的系统，动量守恒．三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，故系统动量近似守恒．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甲乙两船自身质量为，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=_______.（2001年高考试题）质量为M的小船以速度行驶，船上有两个质量皆为小孩ab，分别静止站在船头和船尾现在小孩a水平方向以速率v（相对于静止水面）向前跃入水中，然后小b沿水平方向以同一速率（相对于静止水面）向后跃入水中.求小孩b跃出后小船的速度如图所示，甲车的质量是2，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.乙车质量为4kg，以m/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?（g取10m/s2）参考答案：1．A2．BC3．D4．5∶45．因均是以对地（即题中相对于静止水面）的水平速度，所以先后跃入水中与同时跃入水中结果相同。设小孩b跃出后小船向前行驶的速度为v取v正向根据动量守恒定律有：0（M+2m）v=(Mv+mv)-mv0

解得：v=（1+

2M

）v

06．乙与甲碰撞动量守恒：

mv=mv′+mv′乙乙乙乙甲甲小物体m在乙上滑动至有共同速度v小物体与乙车运用动量守恒定律得：m乙

v′=（m+m）v乙乙对小物体应用牛顿第二定律得a=μg代入数据得t=0.4s

所以：t=v/μg16.4碰撞三维教目标1知识与技能认识弹性碰撞与非弹性碰撞识对心碰撞与非对心碰撞；了解微粒的散射。过程与法：通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。情感、度与价值观受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。教学重：动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题教学难：各种碰撞问题的理解．教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：影片，多媒体辅助教学设备教学过：第四节碰撞（一）入新课碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程而碰撞具有如下特点：（1）碰撞过程中动量守恒。提问：恒的原因是什么？（因相互作用时间短暂，因此一般满F内>>F外的条件）碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变。碰撞过程中统的总动能只能不变或减少可能增加。提问：碰撞中总动能减少最多的情况是什么（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）（二）行新课1展示投影片内容如下如图所示质量为M的重锤自h高度由静止开始下落砸到质量为m的木楔上没有弹起，二者一起向下运动．设地层给它们的平均阻力F，则木楔可进入的深度L是多少？组织学生认真读题，并给三分钟时间思考。）提问学生题方法：可能出现的错误是：认为过程中只有地层阻力F负功使机械能损失，因而解之为Mg（h+L）+mgL-FL=0。）归纳：一阶段M做自由落体运动机械能守恒，m不动，直到开始接触m为止再下面一个阶段M与m以共同速度开始向地层内运动阻力F做负功，系统机械能损失。提问：一阶段结束时，速度

M

2，而m度为零。下一阶段开始时，M与m就具有共同速度，即速度不为零了，这种变化是如何实现的呢？（在上述前后两个阶段中间，还有一个短暂的阶段，在这个阶段中M和m生了完全非弹性碰撞个阶段中械动能有损失的））让学生独地写出完整方程组第一阶段，对重锤有：MghMv

第二阶段，对重锤及木楔有：

Mv+0=（M+mv

．第三阶段，对重锤及木楔有：

1(M)hLFL0(Mm)v2

小结：这类问题中，没有出现碰撞两个字，碰撞过程是隐含在整个物理过程之中的，在做题中，要认真分析物理过程，发掘隐含的碰撞问题。2展示内容如：如图所示在光滑水平地面上质量为的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m的小球此装置一起以速度v向右滑动另一质量也M的滑块静止于上述装0置的右侧当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，则小球此时的运动速度是多

少？kk提问学生答方案可能出现的错误有：在碰撞过程中水平动量守恒，设碰后共同速度为v，则有：（M+mM+m0

解得球速度

Mmv2Mm

明确表此种解法是误的。提醒学生注意碰撞的特点即宏观没有位移，速度发生变化，然后要求学生们寻找错误的原因．归纳，明确以下的研究方法：碰撞之前滑块与小球做匀速直线运动线处于竖直方向。两个滑块碰撞时间极其短暂碰撞前后瞬间相比滑块及小球的宏观位置都没有发生改变，因此悬线仍保持竖直方向。碰撞前后悬线都保持竖直方向因此碰撞过程中悬线不可能给小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不变。④结论是：小球未参与滑块之间的完全非弹性碰撞，小球的速度保持为v

0小结：由于碰撞中宏观无位移所以在有些问题中不是所有物体都参与了碰撞过程，在遇到具体问题时一定要注意分析与区别。3展示内容如：在光滑水平面上，有、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是p，p，如图所示，若能发生正碰，则碰后两球AB的动量增量eq\o\ac(△,p)eq\o\ac(△,)、△p能是（）ABA．△p；△p=3kgm/sABB．△p；△p=3kgm/sABC．△p△p=10kgm/sABD．△p；△p=-3kgm/sAB）提问：解此类问题的据是什？归纳：①系统动量守恒②系统的总动能不能增加③系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同⑤如碰撞后向同方向运动则后面物体的速度不能大于前面物体的速度。提问：目仅给出两球的动量，如何比较碰撞过程中的能量变化？（帮助p学生回的关系）2m）提问：题目没有直接给出两球的质量关系，如何找到质量关系？要求学生认真读题，挖掘隐含的质量关系，即追上B并相碰撞，////所以：

，即AB

57m，mm

最后得到正确答案为A4展示内容如：如图所示，质量为m的小球被长为L的轻绳拴住，轻绳的一端固定在O点，将小球拉到绳子拉直并与水平面成θ角的位置上将小球由静止释放则小球经过最低点时的即时速度是多大？组织学生认真读题，并给三分钟思考时间。提问学生答方法可能出现的错误有：认为轻绳的拉力不做功，因此过程中机械能守恒最低点为重力势能的零点mgL

)

得v2(1

)）引导学生析物理过程第一阶段小球做自由落体运动直到轻绳位于水平面以下与水平面成θ角的位置处为止．在这一阶段，小球只受重力作用，机械能守恒成立。下一阶段轻绳绷直拉住小球做竖直面上的圆周运动直到小球来到最低点，在此过程中，轻绳拉力不做功，机械能守恒成立。提问在第一阶段终止的时刻小球的瞬时速度是什么方向？在下一阶段初始的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？在学生找到这两个速度方向的不同后要求学生解释其原因总结归纳学生的解释，明确以下观点：在第一阶段终止时刻小球的速度竖直向下既有沿下一步圆周运动轨道切线方（即与轻绳相垂直的方向分量又有沿轨道半径方（即沿轻绳方向）的分量在轻绳绷直的一瞬间轻绳给小球一个很大的冲量使小球沿绳方向的动量减小到零此过程很类似于悬挂轻绳的物（例如天花板与小球在沿绳的方向上发生了完全非弹性碰撞，由于天花板的质量无限大（相对小球），因此碰后共同速度趋向于零在这个过程中小球沿绳方向分速度所对应的一份动能全部损失了此个运动过程按机械能守恒来处理就是错误的．）要求学生新写出正确方程组sin

vvcos//

1v2mgL)mv22

21211212解得vgL(sin3小结很多实际问题都可以类比为碰撞建立合理的碰撞模型可以很简洁直观地解决问题，下面继续看例题。5展示内容如：如图所示量分别为和mB的滑块之间用轻质弹簧相连平地面光滑，m来静止，在瞬间给m一很大的冲量，m得初速度v，则在以后的运ABBB0动中，弹簧的最大势能是多少？（1、m与弹簧所构成的系统在下一步运动过程中能否类比为一个m生ABAB碰撞的模型因系统水平方向动量守恒以可类比为碰撞模型）（2）当弹性势能最大时，系统相当于发生了什么样的碰撞？（势能最大，动能损失就最大，因此可建立完全非弹性碰撞模型）经过讨论，得到正确结论以后，要求学生据此而正确解答问题到结果为Ep教学资一维弹碰撞的普适结论：

v2A2(m)A新课标人教版选修第15讨论了一维弹性碰撞中的一种特殊情况（运动的物体撞击静止的物体本文旨在在此基础之上讨论一般性情况从而总结出普遍适用的一般性结论。在一光滑水平面上有两个质量分别的刚性小球A和初速、1v运动，若它们能发生碰（为一维弹性碰撞）碰撞后它们的速度分别21v。我们的任务是得出用mv表v'的公式。211vv'是以地面为参考系的，将AB看作系统。21

和由碰撞过程中系统动量守恒mv1121

v'22

……①1有弹性碰撞中没有机械能损失v2v2v'm2

……②由①mv由①mvv221由②v'2mv2'122将上两式左右相比，可v'112

2

2

'1

21

2

1碰撞前B相对于A的速度v，碰撞后B相对于A的速度为211v'v，同理碰撞前A相对于B速度vv，碰撞后A相对于B2121的速度12

v'1

2

，故③式

21

v'2112

，12其物理义是：碰撞后B相对于A速度与碰撞前B相对于A速度大小相等，方向相反；碰撞后A相对于B速度与碰撞前A相对于B速度大小相等，方向相反；故有：结论对于一维弹性碰撞，若以其中某物体为参考系，则另一物体碰撞前后速度大小不变，方向相反（即以原速率弹回）。联立①②两式，解得v'1

m1m1

……④v'2

1121m1

……⑤下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。，即两个物体质量相等12'

，v

'

v

，表示碰后A的速度变v，B速度变。2故有：结论对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后的速度等于碰前B速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）。m，即A的质量远大于B质量2mm这mmm，m，221111

2

根据④⑤两式，有

'

v，

2

v1

2表示质量很大的物体A相对于言）碰撞前后速度保持不变……⑥若，即A质量远小于B质量1这时mmm，m，m1

2

0根据④⑤两式，有

'

v

，v'1表示质量很大的物体B相对于言）碰撞前后速度保持不变……⑦综合⑥⑦，可知：结论3对于一维弹性碰撞，若其中某物体的质量远大于另一物体的质量，则质量大的物体碰撞前后速度保持不变。至于质量小的物体碰后速度如何结合结论和结论3得出。以为例，由结论3可知12

v，由结论1可知

21

，即21v

2

'1

21

v代入，可得v

2

v，与上述所得一致。12以上结论就是关于一维弹性碰撞的三个普适性结论。练习：如图所示，乒乓球质量为，弹性钢球质量为M（>>），它们一起自高度h处自由下落不计空气阻力设地面上铺有弹性钢板球与钢板之间的碰撞及乒乓球与钢球之间的碰撞均为弹性碰撞计算钢球着地后乒乓球能够上升的最大高度。解析：乒乓球和弹性钢球自状1自由下落，至弹性钢球刚着地（状态）时，两者速度相等vgh

2gh弹性钢球跟弹性钢板碰撞后瞬间（状态3），弹性钢球速率仍为v，方向变为竖直向上，紧接着，弹性钢球与乒乓球碰，碰后瞬间（状4）乒乓球速率变22为v′，由结论3可知，弹钢球与乒乓球碰后弹性钢球速度保持不变（速率仍为v，方向为竖直向上）；由结论1可知，弹性钢球与乒乓球碰前瞬间（状3）乒乓球相对于弹性钢球的速度为2v，方向为竖直向下，弹性钢球与乒乓球碰瞬间（状态4）乒乓球相对于弹性钢球的速度为2v，方向为竖直向上。则：由得：

v′=3vgHv2H

16.5反冲运动火箭三维教目标1知识与技能进一步巩固动量守恒定律；知道反冲运动和火箭的工作原理解反冲运动的应用；了解航天技术的发展和应用。过程与法：理解反冲运动的物理实质，能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。情感、度与价值观培养学生动手动脑的能力，发掘学生探索新知识的潜能。教学重：用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质。教学难：量守恒定律的应用。教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：箔纸，火柴和支架，反击式水轮机转轮的原理模型，礼花，有关航天发射间站等的录像带剪辑影片媒体辅助教学设备。教学过：第四节反冲运火箭（一）入新课演示实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。演示实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办法给细管加热当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。演示实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：实验1、2，气球、细管为什么会向后退呢？实验3中细管为什么会旋转起来呢？看起来很小的几个实验其中包含了很多现代科技的基本原理如火箭的发射人造卫星的上天大炮发射等应该如何去解释这些现象呢？这节课我们就学习有关此类的问题。（二）行新课1反冲运动分析：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。）分析：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，象这样的情况还很多。为了使学生对反冲运动有更深刻的印象，此时再做一个发射礼花炮的实验。分析，礼花为什么会上天？2火箭对照书三级火箭绍火箭的基本构造和工作原理。播放课前准备的有关卫星发射“和平号”空间站“探路者”号火星探测器以及我“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知识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情。阅读课后阅读材料——《航天技术的发展和宇宙航行》。16.6用动量概念示牛顿二定律三维教目标1知识与技能理解动量定理的确切含义和表达式道动量定理适用于变力；会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题。过程与法：运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。情感、度与价值观通过运用所学知识推导新的规律，培养学生学习的兴趣。激发学生探索新知识的欲望。教学重：解动量定理的确切含义和表达式。教学难：用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题。教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：鸡蛋、铺有较厚的海绵垫的白铁桶、细线、金属小球、橡皮筋、铁架台等，投影片，多媒体辅助教学设备。教学过：第六节用动量念表示牛顿二定律（一）入新课演示鸡蛋落地，事先在一个白铁桶的底部垫上一层海绵（不让学生知道），让一个鸡蛋从一米多高的地方下落到白铁桶里事先让学生推测一下鸡蛋“命运”，然后做这个实验。结果发现并没有象学生想象的那样严重：发现鸡蛋不会被打破！演示缓冲装置的模拟，用细线悬挂一个重物，把重物拿到一定高度，释放后重物下落可以把细线拉断，如果在细线上端拴一段皮筋，再从同样的高度释放，就不会断了。在日常生活中有不少这样的事例跳远时要跳在沙坑里跳高时在下落处要放海绵垫子从高处往下跳落地后双腿往往要弯曲轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等这样做的目的是为了什么呢？而在某些情况下我们又不希望这样比如用铁锤钉钉子这些现象中的原因是什么呢？通过我们今天的学习来探究其中的奥秘。（二）行新课1用动量概念示牛顿二定律假设一个物体在恒定的合外力作用下做匀变速直线运动在t时刻初速度为vt′时刻的末速度为v′试推导合外力的表达式牛顿第二定律以及匀变速直线运动的公式自己推导。v

v′F推导过：如所示，由

牛顿第二定律得体的加速度a

t合力F=ma

vttt由

所以，F

……（1）结论：上式表示物体所受合外力等于物体动量的变化率这就是牛顿第二定律的另一种表达式。2动量定理tt将（1）式写成

F(

……（2）总结：达式左边是物体从t时刻到t′时刻动量的变化量，右边是物体所受合外力与这段时间的乘积。）式表明，物体动量的变化量，不仅与力的大小和方向有关，还与时间的长短有关，力越大、作用时间越长，物体动量的变化量就越大。Ft

这个量反映了力对时间的积累效应。物理学中把力F与作用时间的乘积为力的冲量为IIF(t

位N·s读“牛顿秒（2式写成

p

I……（3），表明，物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量，这个结论叫做动量定理。讨论：如果物体所受的力不是恒力，对动量定理的表达式应该怎样理解呢？总结尽管动量定理是根据牛顿第二定律和运动学的有关公式在恒定合外力的情况下推导出来的。可以证明：动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。对于变力情况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。在实际中我们常遇到变力作用的情况如用铁锤钉钉子拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值，如图所示，是变力与平均力的F-t图象其图线与横轴所围的面积即为冲量的大小当两图线面积相等时即变力与平均力在t0时间内等效。利用动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题可以解决曲线运动中的有关问题较难计算的问

题转化为较易计算的问题。

FF

t3动量定理的向性例如匀加速运动合外力冲量的方向与初动量方向相同匀减速运动合外力冲量方向与初动量方向相反甚至可以跟初动量方向成任何角度在中学阶段我们仅限于初、末动量的方向、合外力的方向在同一直线上的情况（即一维情况），此时公式中各矢量的方向可以用正负号表示首先要选定一个正方向与正方向相同的矢量取正值，与正方向相反的矢量取负值。如图所示量为m的球以速度v右运动壁碰撞后反弹的速度为v碰撞过程中小球所受墙壁的作用力F的方向向左若取向左为正方向则小球所受墙壁的作用力为正值初动量取负值末动量取正值因而根据动量定理可表示为Ft=p′一p=mv′一（一）=mv′十mv。此公式中、v、v′均指该物理量的大小（此处可紧接着讲课本上的例题）。v

′小结：公式Ft=p′一P=△p是矢量式，合外力的冲量的方向与物体动量变化的方向相同外力冲量的方向可以跟初动量方向相同可以相反。演示小钢球碰到坚硬大理石后返回。4应用举例下面我们应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有关问题。鸡蛋从某一高度下落分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的也即初动量相同碰撞后速度均变为零即末动量均为零因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同两种情况下的相互作用时间不同头碰时作用时间短，与海绵垫相碰时作用时间较长，由Ft=△p知，鸡蛋与石头相碰时作用大，会被打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破。接着再解释用铁锤钉钉子跳远时要落入沙坑中等现象在实际应用中有的需要作用时间短得到很大的作用力而被人们所利用有的需要延长作用时间（即缓冲减少力的作用请同学们再举些有关实际应用的例子加强对周围事物的观察能力，勤于思考，一定会有收获。接着再解释缓冲装置。在实际应用中有的需要作用时间短到很大的作用力而被人们所利用；有的要延长作用时间而减少力的作用，请同学们再举出一些有关实际应用的例子，加强对周围事物的观察，勤于思考，一定会有收获。第十七波粒二象新课标求1内容标准了解微观世界中的量子化现象比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。了解康普顿效应。根据实验说明光的波粒二象性道光是一种概率波。知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了解不确定性关系。通过典型事例了解人类直接经验的局限性。体会人类对世界的探究是不断深入的。例：通过电子衍射实验，初步了微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。2活动建议：阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。17.1能量量子化物理学新纪元三维教目标1知识与技能了解什么是热辐射及热辐射的特性解黑体与黑体辐射。了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。了解能量子的概念。2过程与方法（1了解微观世界中的量子化现象比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。（2）体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。3情感、态度价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲于探究自然界的奥秘体验探索自然规律的艰辛与喜悦。教学重：量子的概念教学难：体辐射的实验规律教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：影片，多媒体辅助教学设备教学过：第一节能量量化：物理学新纪元（一）入新课介绍能量量子化发现的背景体投影课件19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell程。另外还找到了力、电、光、声----都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言“科学的大厦已经基本完成后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”也就是说物理学已经没有什么新东西了后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（年）从第二朵乌云中降生了相对论经典物理学的大厦被彻底动摇物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现。（二）行新课1黑体与黑体射在了解什么是黑体与黑体辐射之前请同学们先阅读教材了解一下什么是热辐射阅读教材关于热辐射的描述通过课件展示深学生对热辐射的理解。并通过课件展示学生进一步了解热辐射的特点体概念的提出准备知识。）热辐射现固体或液体在任何温度下都在发射各种波长的电磁波这种由于物体中的分子原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射所辐射电磁波的特征与温度有关。例如：铁块温度↑从看不出发光到暗红到橙色到黄白色，从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。）黑体除了热辐射之外物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体称为绝对黑体简称黑体（课件展示黑体模型）不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。实验结实验结果黑体模型2黑体辐的实验规

律阅读教材“黑体辐射的实验规律”，接合课件展示，讲解黑体辐射的实验规律。如图所示。黑体热辐射的强度与波长的关系随着温度的升高一方面各种波长的辐射强度都有增加另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。提出怎样解释黑体辐射的实验规律呢？在新的理论诞生之前人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式果导致理论与实验规律不符至得出了非常荒谬的结论时被称紫外灾难”。（瑞利--金斯线，见课件）e(,)1453能量子：超牛顿的现

λ(μ利用已有的理论解释黑体辐射的规律导致了荒谬的结果必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子这些谐振子可以发射和吸收辐射能但是这些谐振子只能处于某些分立的状态在这些状态中谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值相应的能量是某一最小能量（称为能量子的整数倍即ε，1ε，2ε，3ε，...ε，n为正整数，称为量子数。对于频率为ν的谐振子最小能量为：这个最小能量值就叫做能量子课件展示普朗克的能量子假说和黑体辐射公式）黑体辐射式1900.10.19普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式：)

23cehkT

6.626普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和（）黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前紫外灾难的疑点找到了为人类解决了一大难题使热爱科学的人们又一次倍感欣慰但真理与谬误之争就此平息了吗？（没有）物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，汤姆孙发现了电子此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电(photoelectron)相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？明天我们就继续学科学的转折光的粒子性。17.2科学的转折光的粒性三维教目标1知识与技能通过实验了解光电效应的实验规律。知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。了解康普顿效应，了解光子的动量过程与法：经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。情感、度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲于探究自然界的奥秘体验探索自然规律的艰辛与喜悦。教学重：电效应的实验规律教学难：爱因斯坦电效应程以及意义教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：影片，多媒体辅助教学设备教学过：第一节科学转折：的粒子性（一）入新课回顾前面的学习结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。）光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质然而出人意料的是当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。（二）行新课1光电效应实验演1（课件辅助讲述）用弧光灯照射擦得很亮的锌板，意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板验电器的指针张角会变大实验说明了什么表明锌板在射线照射下失去电子而带正电）概念：在光包括不可见光的照射下从物体发射电子的现象叫做光电效应发射出来的电子叫做光电子。2光电效应的验规律）光电效应验如图所示光线经石英窗照在阴极上便有电子逸出----光电子光电子在电场作用下形成光电流。概念：遏止电压，将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Uc时，光电流恰为0。Uc称遏止电压。根据动能定理，）光电效应验规

2

eU

光电流与光强的关系和光电流强度与入射光强度成正比。截止频率ν----限频率对于每种金属材料都相应的有一确定的截c止频率ν入射光频率ν>ν时电子才能逸出金属表面当入射光频率ν<ccν，无论光强多大也无电子逸出金属表面。c③光电效应是瞬时的从光开始照射到光电子逸出所需时间<10s。3光电效应解中的疑经典理论无法解释光电效应的实验结果。经典理论认为按照经典电磁理论入射光的光强越大光波的电场强度的振幅也越大作用在金属中电子上的力也就越大光电子逸出的能量也应该越大也就是说光电子的能量应该随着光强度的增加而增大不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。光电效应实验表明饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关光电子初动能也与频率有关只要频率高于极限频率即使光强很弱也有光电流频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。光电效应具有瞬时性而经典认为光能量分布在波面上吸收能量要时间即需能量的积累过程。为了解释光电效应爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论提出了光量子假设。4爱因斯坦的量子假）内容光不仅在发射和吸收时以能量为ν的微粒形式出现而且在空间传播时也是如此就是说率为ν的光是由大量能量为E=hν的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速c运动。）爱因斯坦电效应方程在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0一部分变为光电子逸出后的动能Ek能量守恒可得出：hkW电子逸出金属表面所需做的功为逸出功光电子的最大初动能。0k）爱因斯坦光电效应的释光强大子数多放的光电子也多以光电流也大。电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：

c

h爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。5光电效应理的验证美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程h的值与理论值完全一致又一次证明“光量子”理论的正确。6展示演示文资料：因斯坦和密根由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。密立根由于研究基本电荷和光电效应特别是通过著名的油滴实验证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育利于培养学生的科学态度和科学精神发学生的探索精神。光电效应在近代技术中的应用）光控继电可以用于自动控制动计数动报警动跟踪等。）光电倍增可对微弱光线进行放大可使光电流放大倍敏度高用在工程、天文、科研、军事等方面。7康普顿效应光的散：光在介中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。康普顿应1923年康普顿在做X射线通过物质散射的实验时发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外还有比入射线波长更长的射线其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。）康普顿散的实验装置规律：按经典电磁理论如果入射X光是某种波长的电磁波散射光的波长是不会改变的！散射中出

的现象，称为康普顿散射。康普顿散射曲线的特点：①除原波

外出现了移向长波方向的新的散射波0②新波随散射角的增大而增大长的偏移

波长的偏移只与散射有关与散射物质种类及入射X射线的波0-3-3无关，

0c

=0.0241Å=2.41×10nm（实验值）

称为电子的Compton波长

只有当入射波比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到0康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。）经典电磁论在解释康顿效应遇到的困难根据经典电磁波理论当电磁波通过物质时物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。无法解释波长改变和散射角的关系。）光子理论康普顿效应解释若光子和外层电子相碰撞光子有一部分能量传给电子散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞光子将与整个原子交换能量由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论，碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。）康普顿散实验的意义有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；首次在实验上证实“光子具有动量的假设③证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。光子能量和量

说明量能量是描述粒子的频率E

E和波长则是用来描述波的m

c

hP•c展示演文稿资料：普顿康普顿的成功也不是一帆风顺的在他早期的几篇论文中一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。吴有训对研究康普顿效应的贡献康普顿效应的研究工作.

展示演示文稿资料：1923年有训参加了发现1925—1926年吴有训用银的

射线(

=5.62nm)为入射线以种轻重不同的元素为散射物质在同一散射角(

120

)测量各种波长的散射光强度，作了大量X射线散射实验证实康普顿效应作出了重要贡献。点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育利于培养学生的科学态度和科学精神发学生的探索精神。17.3崭新的一页粒子的动性三维教目标1知识与技能了解光既具有波动性，又具有粒子性；知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。2过程与方法了解物理真知形成的历史过程；了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性；（3）知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。3情感、态度价值观通过学生阅读和教师介绍讲解使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正；通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度；通过了解电子衍射实验使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。教学重实物粒子和光子一样具有波粒二象性罗意波长和粒子动量关系。教学难：物粒子的波动性的理解。教学方：生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结。教学用：课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教设备。教学过：第三节崭新的页：粒子的动性（一）入新课提问前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢（光是一种物质它既具有粒子性又具有波动性在不同条件下表现出不同特性分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。我们不能片面地认识事物举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？（二）行新课1光的波粒二性讲述光的波粒二象性，进行归纳整理。我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性光的分立性和连续性是相对的是不同条件下的表现光子的行为服从统计规律。光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。2光子的能量频率以动量与波长关系。

p/h//c提问：作为物质的实物粒(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？3粒子的波动提问谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗（法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。）德布罗意：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。）物质波波：

h＝mv提问：物理量的意义？为德布罗意波长，h为普朗克常量p粒子动量）阅读课本有关内容什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？4物质波的实验证提问粒子波动性难以得到验证的原因（宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多在生活中很难找到能发生衍射的障碍物以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子其德布罗意波波长为－10m数量级找与之相匹配的障碍物也非易事）例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×10

7

m/s；质量为的一颗子弹的运动速度是200m/s分别计算它们的德布罗意波长（根据公/计算得1.8×10

-11

m和

-34

m）电子波性的发现者—戴维和小汤姆逊电子波动性的发现使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。阅读有关物理学历史资料解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程（应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育利于培养学生的科学态度和科学精神发学生的探索精神）电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案从而证实了德布罗意的假设除了电子以外后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。提问衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进微镜的分辨本领）17.4概率波三维教目标1知识与技能了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题；了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题；了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性；（4）了解光是一种概率波。2过程与方法领悟什么是概率波；了解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种研究方法；（3过数形结合的学习识数学工具在物理科学中的作用。3情感、态度价值观理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍发现新的事实再建立新的学说类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的。教学重：类对光的本性的认识的发展过程。教学难：量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解。教学方：创设情景，提出问题——观察思考，自主探索——讨论交流，总结归纳”为教学结构，采用“交流——互动”。教学用：演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备。教学过：第四节

概率波（一）入新课）康普顿散实验康普顿效应是γ射线或X射线打在物质上，与物质中原子的核外电子发生相互作用，作用后产生散射光子和反冲电子的效应。结论康普顿效应进一步证实了光的粒子性是验证光的波粒二象性的重要物理实验之一。）光的衍射在传播中遇到障碍物会“绕行”。结论：光具有波动性。分析讨论在平常不容易观察到明显衍射现象的原因及采用怎样的措施能够较为方便的观察到明显衍射现象？在经典的物理学中和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么对于光和电子、质子等粒子，这两种互不相容的属性又能“集于一身”呢？（二）行新课1光的波粒二性17世纪的微粒说和波动说是两种对立的学说，都受到传统观念的影响，因为传统观念认为在宏观现象中波动性和粒子性是对立的观世界的某些属性与宏观世界不同，光子说没有否定波动性和光的电磁说，光子的能量与频率有关，频率是波的特征。问题在微观世界中何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？2光波是概率）光强光的强度指单位时间内到达单位面积的光的能量就是明条纹处到达的光子多，暗条纹处到达的光子数少。）概率波伽尔顿实验实验一：用很弱的光做双缝干涉暴光时间短可看到胶片上出现一些无规则分布的点子。实验二暴光时间足够长大量光子通过狭缝片上出现了规则的干涉条纹。实验一明光表现出粒子性到光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定的轨道。单个光子通过双缝后的落点无法预测。实验二明：光的波动性是大量光子表现出来的现象在干涉条纹中那些光波强的地方是光子到达机会多的地方或是到达几率大的地方波弱的地方是光子到达机会少的地方的波动性可看做是大量光子运动的规律。思考是否可以认为光子之间的相互作用使它表现出波动性？实验说：果狭缝只能让一个光子通过得到的照片和上面相同把一个缝挡住，光屏上不再出现干涉条纹，说明光的波动性不是光子之间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。3光的波动性粒子性不同条件下表现：大量光子行为显示波动性个别光子行为显示粒子性光的波长越长波动性越强光的波长越短粒子性越强的波动性不是光子之间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。例题：已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×10

3

J，其中可见光部分约占，假设认为可见光的波长均为μm，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地之间距离为

11

m，估算出太阳每秒辐射出的可见光的光子数。（保留两位有效数字）17.5不确定关系三维教目标1知识与技能了解不确定关系的概念和相关计算；了解物理模型与物理现象。过程与法：经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。情感、度与价值观能领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。教学重：确定关系的概念。教学难：不确定关系的定量应用。教学方：师启发、引导，学生讨论、交流。教学用：影片，多媒体辅助教学设备。教学过：第五节不确关系（一）入新课提问：对光的本性的认识？（光具有波动性和粒子性，是一种概率波）设疑既然光是粒子那么它的运动还遵守牛顿运动定律吗？还能用质点的位置和动量来描述它的运动吗？（二）行新课1德布罗意波统计解1926年，德国物理学玻恩（Born，1882--1972）提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。2经典波动与布罗意（物质波）区别经典的波动（如机械波、电磁波等）是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波（物质波）是一种概率波。简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。，，3不确定度关（uncertainty）经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。）电子衍射的不确定度如图所示，一束电子以速度v沿oy轴射向狭缝。电子在中央主极大区域出现的几率最大。在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述而且这两个量都可以同时准确地予以测定然而对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。设有一束电子沿轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝，于是，在照相底片上可以观察到如下图所示的衍射图样如果我们仍用坐标和动量p来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说电子通过狭缝的瞬时其坐标x为多少?显然这一问题我们无法准确地回答因为此时该电子究竟在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能准确地确定该电子通过狭缝时的坐标。研究表明：对于第一衍射极小，

sin

a

式电子的德布罗意波长。

电子的位置和动量分别用x和p表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在x方向上的不确定量为

同一时刻由于衍射效应粒子的速度方向有了改变缝越小，动量的分量p化越大。xh分析计算可得：式中h为普朗克常量。这就是著名的不确4定性关系，简称不确定关系。上式表明：许多相同粒子在相同条在同一时刻并不处在同一用单个粒子重复粒子也现。

件下实验，粒子位置。不在同一位置出-1-15-1-15例题解：例：一颗质量为10g子弹，具200m·s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(在宏观范围是十分精确的)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?

解：子弹的动量pkgm//动量的不确定范围0.01%p1.0

/s

kgm/s由不确定关系式

h4

子弹位置的不确定范围6.63•2.0

m

m我们知道，原子核的数量级为10m，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的可见子弹的动量和位置都能精确地确定不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。例2：一电子具有m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大的动量为：

解:电子pmv9.1

kgms1.8

kgm/s动量的不确定范围

kgm/s1.8

kgm/s不确定关系式，得电子位置的不确定范围-10-10h6.63•4

们知道原子大小的数量级为10m，电子则更小。在这种情况下，电子位置的不确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义。4微观粒子和观物体特性对比宏观物体具有确定的坐标和动量可用牛顿力学描述。有连续可测的运动轨道可追踪各个物体的运动轨迹。体系能量可以为任意的连续变化的数值。不确定度关系无实际意义5不确定关系物理意和微观本质）物理意义

微观粒子没有确定的坐标和动量需用量子力学描述。有概率分布特性不可能分辨出各个粒子的轨迹。能量量子化。遵循不确定度关系微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量子位置的不确定小，动量的不确定量就越大，反之亦然。）微观本：遵从统计规律的必然结果。

是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布不确定关系式表明：①微观粒子的坐标测得愈准确0)，动量就愈不准确()；x微观粒子的动量测得愈准(0)，坐标就愈不准()。但这里x要注意不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准也不是说微观粒子的动量测不准更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准？这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映由以上讨论可知不确定关系是自然界的一条客观规律不是测量技术和主观能力的问题。不确定关系提供了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽略时，则可以用经典理论来研究粒子的运动当不确定关系施加的限制不可以忽略时那只能用量子力学理论来处理问题。第十八原子结构18.1电子的发现三维教目标1知识与技能了解阴极射线及电子发现的过程；知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。过程与法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。教学重：极射线的研究。教学难：姆孙发现电子的理论推导。教学方：验演示和启发式综合教学法。教学用：影片，多媒体辅助教学设备。教学过：第一节电子发现（一）入新课很早以来人们一直认为构成物质的最小粒子是原子原子是一种不可再分割的粒子。这种认识一直统治了人类思想近两千年。直到世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。（