根據(jù)您的要求,幼兒教師教育網(wǎng)小編為您整理了一篇“動(dòng)量守恒定律教案”。每個(gè)老師不可缺少的課件是教案課件,但老師也要清楚教案課件不是隨便寫寫就行的。教案是教師評(píng)價(jià)個(gè)人學(xué)識(shí)水平的重要工具。讀完之后您或許會(huì)有些新的感受!
動(dòng)量守恒定律物理教案指導(dǎo)
高二物理教案 動(dòng)量守恒定律
教學(xué)目的:1.知道動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容,掌握動(dòng)量守恒定律成立的條件,并在具體問(wèn)題中判斷動(dòng)量是否守恒。2.學(xué)會(huì)沿同一直線相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)。3.知道動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一。
教學(xué)重點(diǎn):重點(diǎn)是動(dòng)量守恒定律及其守恒條件的判定。
教學(xué)難點(diǎn):難點(diǎn)是動(dòng)量守恒定律的理解。
教 具:1.氣墊導(dǎo)軌、光門和光電計(jì)時(shí)器,已稱量好質(zhì)量的兩個(gè)滑塊(附有彈簧圈和尼龍拉扣)。
教學(xué)過(guò)程:
前面已經(jīng)了動(dòng)量定理,下面再來(lái)研究?jī)蓚€(gè)發(fā)生相互作用的物體所組成的物體系統(tǒng),在不受外力的情況下,二者發(fā)生相互作用前后各自的動(dòng)量發(fā)生什么變化,整個(gè)物體系統(tǒng)的動(dòng)量又將如何?
1. 從生活現(xiàn)象引入:兩個(gè)同學(xué)靜止在滑冰場(chǎng)上,總動(dòng)量為0,用力推開后,總動(dòng)量為多少?(接下來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立模型分析)
2. 實(shí)驗(yàn):
1) 準(zhǔn)備 : 在已調(diào)節(jié)水平的氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量相等的滑塊,用細(xì)線連在一起處于被壓縮狀態(tài)
2) 解說(shuō)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程
3) 實(shí)際操作
4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:兩個(gè)物體在相互作用的過(guò)程中,它們的總動(dòng)量是一樣的
3. 理論推導(dǎo)總結(jié)出動(dòng)量守恒定律并分析成立條件
1) 推導(dǎo):
碰撞之前總動(dòng)量:P=P1+P2=m1υ1+m2υ2
碰撞之后總動(dòng)量:P'=P1'+P2'=m1υ1'+m2υ2'
碰撞過(guò)程:F1?t= m1υ1'- m1υ1
F2?t= m2υ2'- m2υ2
由牛三定律有:F1?t=- F2?t
m1υ1'- m1υ1= -(m2υ2'- m2υ2 )
整理: m1υ1+m2υ2=m1υ1'+m2υ2'
即:P= P'
2) 引入概念:
1.系統(tǒng):相互作用的物體組成系統(tǒng)。
2.外力:外物對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力
3.內(nèi)力:系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力
分析得到上述兩球碰撞得出的結(jié)論的條件:
兩球碰撞時(shí)除了它們相互間的作用力(系統(tǒng)的內(nèi)力)外,還受到各自的重力和支持力的作用,使它們彼此平衡。桌面與兩球間的滾動(dòng)摩擦可以不計(jì),所以說(shuō)m1和m2系統(tǒng)不受外力,或說(shuō)它們所受的合外力為零。
結(jié)論:相互作用的物體所組成的系統(tǒng),如果不受外力作用,或它們所受外力之和為零,則系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定
4.動(dòng)量守恒定律
1)內(nèi)容:一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變
2)注意點(diǎn):
① 研究對(duì)象:系統(tǒng)(注意系統(tǒng)的`選取)
② 區(qū)別: 高中生物 a.外力的和:對(duì)系統(tǒng)或單個(gè)物體而言
b.合外力:對(duì)單個(gè)物體而言
③ 內(nèi)力沖量只改變系統(tǒng)內(nèi)物體的動(dòng)量,不改變系統(tǒng)的總動(dòng)量
④ 矢量性(即不僅對(duì)一維的情況成立,對(duì)二維的情況也成立,例如斜碰)
⑤ 同一性(參考系的同一性,時(shí)刻的同一性)
⑥ 作用前后,作用過(guò)程中,系統(tǒng)的總動(dòng)量均保持不變
5.分析動(dòng)量守恒定律成立條件:
b) F合=0(嚴(yán)格條件)F內(nèi) 遠(yuǎn)大于F外(近似條件)某方向上合力為0,在這個(gè)方向上成立
6.適用范圍(比牛頓定律具有更廣的適用范圍:微觀、高速)
7.小結(jié)
4.練習(xí)題 質(zhì)量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車,已知平板車的80kg,求小孩跳上車后他們共同的速度。
5. 思考:子彈打進(jìn)與固定于墻壁的彈簧相連的木塊,子彈與木塊作為一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒否?
作業(yè):課課練之課時(shí)四,其中第2、11題做在作業(yè)本上
教學(xué)效果分析:
各位老師好:
今天我說(shuō)課的內(nèi)容是高一物理《動(dòng)量守恒定律》,下面我將從以下五個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)匯報(bào)。
一、說(shuō)教材
1、地位與作用
利用動(dòng)量的觀點(diǎn)解決物理問(wèn)題是高中物理重要的解題方法之一,它被廣泛的應(yīng)用在力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)及原子物理各章中,有很強(qiáng)的綜合性。而動(dòng)量守恒定律是自然界最重要的普遍規(guī)律之一,也是動(dòng)量一章的核心內(nèi)容。動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能、電學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用,對(duì)訓(xùn)練學(xué)生思維、培養(yǎng)解題能力有很大作用。
在初中教材中沒(méi)有涉及動(dòng)量的概念,所以對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)動(dòng)量守恒定律還是一個(gè)新知識(shí)。針對(duì)這種情況,教學(xué)中應(yīng)注重對(duì)定律內(nèi)容及適用條件的理解,幫助他們樹立動(dòng)量解題的觀點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理總結(jié)歸納能力,為綜合能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
基于以上分析,我確定本節(jié)如下教學(xué)目標(biāo):
2、教學(xué)目標(biāo)的確立
教學(xué)大綱對(duì)動(dòng)量守恒定律的要求是B級(jí),本節(jié)教材內(nèi)容包括守恒定律的導(dǎo)出和守恒條件的確定及對(duì)其適用的普遍性的理解。根據(jù)以上內(nèi)容確定了本節(jié)的知識(shí)目標(biāo)。
知識(shí)目標(biāo):
(1)理解動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容及適用條件,會(huì)在具體問(wèn)題中判斷動(dòng)量是否守恒,知道它是自然界中普遍適用的規(guī)律。
(2)知道沿同一直線相互作用的兩物體的動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo),進(jìn)一步理解動(dòng)量定理。
(3)初步學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律解決簡(jiǎn)單問(wèn)題。
守恒定律的得出是建立在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論推導(dǎo)基礎(chǔ)上的。在本節(jié)的教學(xué)中安排了氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)和用動(dòng)量定理、牛頓第三定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律?;谝陨蟽?nèi)容確定了本節(jié)的能力目標(biāo)。
能力目標(biāo):
(1)使學(xué)生學(xué)會(huì)研究物理問(wèn)題的基本方法,即實(shí)驗(yàn)探索法和理論推導(dǎo)論證法。
(2)培養(yǎng)學(xué)生利用舊知識(shí)獲取新知識(shí)的能力。
(3)培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),總結(jié)物理規(guī)律的能力。
動(dòng)量守恒定律是物體之間相互作用的規(guī)律,用動(dòng)量建立起物體之間的普遍聯(lián)系,較好的利用普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)去解決物理問(wèn)題,能夠體現(xiàn)出學(xué)生良好的思維品質(zhì),因此我確立了本節(jié)的德育目標(biāo)。
德育目標(biāo):
(1)幫助學(xué)生樹立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)
(2)培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)
3、重點(diǎn)難點(diǎn)的確定:
動(dòng)量守恒定律的得出,一方面通過(guò)理論來(lái)推導(dǎo),另一方面通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證,而這恰恰是我們認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的兩種基本方法。因此,守恒定律的得出應(yīng)是本節(jié)課的重點(diǎn),它不但可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)推理能力,也能使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的研究方法。
動(dòng)量守恒定律雖然是自然界中一個(gè)重要的普遍規(guī)律,但它的應(yīng)用也要具備一定條件,初學(xué)者往往對(duì)守恒條件判定不準(zhǔn)而亂套公式出現(xiàn)錯(cuò)誤,尤其是對(duì)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,判定更感覺困難,因此,守恒條件的判定是本節(jié)課的難點(diǎn)。
二、說(shuō)教學(xué)方法
本節(jié)講的是新課,因此采取的主要方法是講授法,另外,配合本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容,還采用了實(shí)驗(yàn)探索法、理論推導(dǎo)論證法、多媒體輔助教學(xué)法。通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位。利用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),它即能直觀反應(yīng)動(dòng)量守恒定律,同時(shí)也能使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的科學(xué)方法,在多媒體輔助教學(xué)中,通過(guò)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的模擬和實(shí)際物體碰撞錄像的播放,更能增加對(duì)動(dòng)量實(shí)恒定律的感性認(rèn)識(shí),多種方法融為一體,使學(xué)生通過(guò)動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手、積極參與教學(xué)過(guò)程,最大限度的培養(yǎng)學(xué)生能力。
三、說(shuō)學(xué)法指導(dǎo)
1、通過(guò)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),教學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)高一學(xué)生的認(rèn)識(shí)和思維發(fā)展水平,注意根據(jù)研究的問(wèn)題,確定觀察的重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行有序觀察。并對(duì)觀察現(xiàn)象進(jìn)行合理分析,整理歸納形成理性認(rèn)識(shí),完成認(rèn)識(shí)上的飛躍。
2、教學(xué)生用已學(xué)理論推導(dǎo)新的物理規(guī)律的方法
通過(guò)動(dòng)量定理和牛頓第三定律,來(lái)推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律就是教給學(xué)生這種方法,這種方法即可以訓(xùn)練學(xué)生思維,又可以培養(yǎng)學(xué)生歸納整理能力,在很多物理規(guī)律的研究中都采用了這種方法。
下面我來(lái)具體說(shuō)一下教學(xué)過(guò)程:
四、說(shuō)教學(xué)過(guò)程
1、引入
通過(guò)對(duì)動(dòng)量定理內(nèi)容的提問(wèn),鞏固上一節(jié)課知識(shí)并通過(guò)它反映的是一個(gè)物體所受的外力沖量和動(dòng)量變化的規(guī)律,提出問(wèn)題,如果兩個(gè)物體發(fā)生相互作用,它們的動(dòng)量變化是怎樣的呢?冰面上兩個(gè)靜止的小孩互推后,他們的動(dòng)量都發(fā)生變化,他們的動(dòng)量變化又滿足什么樣的規(guī)律呢?由一個(gè)物體動(dòng)量變化引入到相互作用物體動(dòng)量變化,創(chuàng)設(shè)物理情境,引出本節(jié)知識(shí)。
2、新課教學(xué)
在教學(xué)安排上,我沒(méi)有完全按講義的做法,由簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得出初步結(jié)論,然后再用理論推導(dǎo),而是做了以下調(diào)整:首先是把粗糙的小車實(shí)驗(yàn)改為較精確的氣墊導(dǎo)軌上兩滑塊相互作用實(shí)驗(yàn),其次是采用了先用理論推導(dǎo)后再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式。
首先提出研究的問(wèn)題:光滑水平面上兩物塊發(fā)生碰撞,它們總的動(dòng)量是怎樣變化的,由學(xué)生自己推導(dǎo)。由牛頓第三定律和動(dòng)量定理推出它們前后總動(dòng)量是相等的,然后實(shí)際真是這樣嗎?把學(xué)生的注意力引導(dǎo)到氣墊導(dǎo)軌的碰撞實(shí)驗(yàn)來(lái),這樣即可以培養(yǎng)學(xué)生利用舊知識(shí)獲取新知識(shí)的能力,又能通過(guò)理論結(jié)果,激發(fā)他們實(shí)驗(yàn)的興趣。
實(shí)驗(yàn)分三種情況:
(1)兩等質(zhì)量靜止滑塊由中央彈片彈開。
(2)滑塊以一定速度撞擊另一靜止滑塊并粘到一起。
(3)兩質(zhì)量速度均不同的滑塊碰后以不同速度運(yùn)動(dòng)。
從多種情況的分析,驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
從理論推導(dǎo)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,既滲透了研究物理問(wèn)題的基本方法,也有效的突出了本節(jié)課的重點(diǎn)。
知識(shí)內(nèi)容的最后一部分就是動(dòng)量守恒定律,守恒定律的內(nèi)容通過(guò)前面的結(jié)論由學(xué)生自己總結(jié),以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)歸納能力。在守恒條件的教學(xué)上,教師應(yīng)講授好內(nèi)力和外力的概念,在內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力的問(wèn)題上,應(yīng)滲透理想化的觀點(diǎn)以突破難點(diǎn),在守恒定律普遍性的教學(xué)中,讓學(xué)生們觀看錄像,其內(nèi)容包括:臺(tái)球的碰撞(正碰斜碰)、貨車的結(jié)合、炸彈爆炸、火箭升空、微觀粒子的碰撞,意圖在于通過(guò)直觀生動(dòng)的畫面加深對(duì)守恒定律的條件及其普遍性的認(rèn)識(shí),并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3、鞏固練習(xí):
分兩部分:第一部分是守恒定律條件的判定,其中(1)、(2)小題是有關(guān)外力是否為零的問(wèn)題,(3)是內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力的問(wèn)題,(4)題則是論證多個(gè)物體組成系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒問(wèn)題,逐層加深,強(qiáng)化對(duì)守恒條件的認(rèn)識(shí)。
第二部分通過(guò)人跳離船后對(duì)船的速度方向及大小的分析,初步練習(xí)用動(dòng)量守恒定律解題,為下一節(jié)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用做鋪墊。
4、小結(jié):由同學(xué)歸納本節(jié)主要內(nèi)容
五、板書設(shè)計(jì)
為了更好的體現(xiàn)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容、突出重點(diǎn),便于學(xué)生理解和記憶,板書設(shè)計(jì)如下:
第三節(jié)動(dòng)量守恒定律
一、理論推導(dǎo): 二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
結(jié)論:水平氣軌上,相互作用的兩滑塊
碰撞前后動(dòng)量不變
動(dòng)量定理 三、動(dòng)量守恒定律
F1t=m1V1 `-m1V1 1、內(nèi)容:一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受
F2t=m2V2`-m2V2 外力之和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量不變
牛頓第三定律
F1= -F2 2、守恒條件:
整理得 (1)不受外力或所受合外力為零
m1V1`-m1V1=-(m2V2`+m2V2)(2)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力
m1V1+m2V2= m1V1`+m2V2`
3、動(dòng)量守恒定律的普遍性
首先,我對(duì)本節(jié)教材進(jìn)行一些分析
(一)教材的內(nèi)容、地位和作用
地位及作用:動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適應(yīng)的基本規(guī)律之一,它比牛頓定律發(fā)現(xiàn)的早,應(yīng)用比牛頓定律更為廣泛,如可以適用于牛頓定律不能夠解決的接近光速的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題和微觀粒子的相互作用;即使在牛頓定律的應(yīng)用范圍內(nèi)的某些問(wèn)題,如碰撞、反沖及天體物理中的“三體問(wèn)題”等,動(dòng)量守恒定律也更能夠體現(xiàn)它簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)。
處理方法:雖然3-5要求低,但是動(dòng)量守恒定律是高中物理3-5的最重要內(nèi)容,做為一名物理老師,不僅要傳授給學(xué)生物理知識(shí),更重要的是傳授給學(xué)生物理思想、物理意識(shí),因此在教學(xué)中力圖讓學(xué)生自主探究切來(lái)掌握研究問(wèn)題的方法,提高解決問(wèn)題的能力。
基于課標(biāo)和對(duì)教材的理解和分析,本人將該節(jié)課的教學(xué)三維目標(biāo)定位為
(二)教學(xué)目標(biāo)
1、 理解動(dòng)量的概念,知道動(dòng)量是矢量,
2、 理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式,培養(yǎng)守恒思想。
3、知道動(dòng)量守恒定律成立的條件,并會(huì)用它解決問(wèn)題。在講解例題2時(shí)和學(xué)生探討一下車輛安全問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)。
4、通過(guò)自主探究培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,強(qiáng)烈的求知欲、濃厚的學(xué)習(xí)興趣等
本著課程標(biāo)準(zhǔn),在吃透教材基礎(chǔ)上,我確立了如下的教學(xué)重點(diǎn),難點(diǎn)
(三)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn)是動(dòng)量、動(dòng)量守恒定律
難點(diǎn)是動(dòng)量守恒條件的確立
為了講清重點(diǎn)、難點(diǎn),使學(xué)生能達(dá)到本節(jié)課設(shè)定的教學(xué)目標(biāo),再?gòu)慕谭ê蛯W(xué)法上談?wù)劇?/p>
(四)教法和學(xué)法:
為了體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,體現(xiàn)循序漸進(jìn)與啟發(fā)式的教學(xué)原則,我進(jìn)行了這樣的教法設(shè)計(jì):在教師的引導(dǎo)下,創(chuàng)設(shè)情景,通過(guò)開放性問(wèn)題的設(shè)置來(lái)啟發(fā)學(xué)生思考,通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)學(xué),合作探究,學(xué)生交流展示,學(xué)生提出疑問(wèn),在自主學(xué)習(xí)中體會(huì)物理概念形成過(guò)程中所蘊(yùn)涵的物理方法,使之獲得內(nèi)心感受。再進(jìn)行達(dá)標(biāo)訓(xùn)練起到鞏固的效果。
(五)教學(xué)準(zhǔn)備
多媒體(展示碰撞動(dòng)畫)、實(shí)物展示臺(tái)(供學(xué)生展示用)、學(xué)案(課前要求預(yù)習(xí))
最后我來(lái)具體談一談這一堂課的教學(xué)過(guò)程
六、教學(xué)流程
1) 整體設(shè)計(jì)
安排“知識(shí)鍵接(創(chuàng)設(shè)情景)----展示目標(biāo)——問(wèn)題導(dǎo)學(xué)(合作探究)——當(dāng)堂達(dá)標(biāo)訓(xùn)練--課后鞏固訓(xùn)練”進(jìn)行,體現(xiàn)學(xué)生是課堂的主體,老師的主導(dǎo)地位。
2) 環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)(主要是知識(shí)鍵接引入和重難點(diǎn)突破)
情景鍵接導(dǎo)入,通過(guò)兩小球的一維碰撞,V2>V1,發(fā)生碰撞,問(wèn)碰撞后有幾種可能情況?并思考碰撞中遵循怎樣的規(guī)律?(從不變量引入守恒并導(dǎo)出了動(dòng)量的概念)
重點(diǎn)(1)討論動(dòng)量概念,我設(shè)計(jì)如下知識(shí)點(diǎn)填空,可以概括其要點(diǎn)。1、定義2、表達(dá)式3、單位4、方向,5,動(dòng)量變化
這些內(nèi)容在引入動(dòng)量概念后可以輕松自主解決。
重點(diǎn)、難點(diǎn)(2)理解動(dòng)量守恒定律及條件
自學(xué)問(wèn)題:1、什么是系統(tǒng)?什么是內(nèi)力和外力?
2、分析上節(jié)課兩球碰撞得出的結(jié)論的條件。兩球碰撞時(shí)除了它們相互間的作用力(系統(tǒng)的內(nèi)力)外,還受到各自的重力和支持力的作用,使它們彼此平衡。氣墊導(dǎo)軌與兩滑塊間的摩擦可以不計(jì),所以說(shuō)1和2系統(tǒng)不受外力,或說(shuō)它們所受的合外力為零。
3、動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容 4、表達(dá)式
5、適用條件
在例題2的分析中可設(shè)計(jì)如下問(wèn)題:1、是否滿足守恒條件2、選擇正方向3、碰前動(dòng)量4、碰后動(dòng)量,5根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式計(jì)算
1、學(xué)生活動(dòng):
討論(-)學(xué)生交流,教師巡視,學(xué)生在討論中遇到問(wèn)題詢問(wèn)老師、老師匯總
展示交流(1) 教學(xué)把巡視中遇到的問(wèn)題和重點(diǎn)問(wèn)題提出來(lái),先讓或者引導(dǎo)其他小組會(huì)的同學(xué)給與解答,不會(huì)的教師才再給與解答。然后教師給與延伸 (例題分析)
2、 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(10分鐘)學(xué)生展示答案與標(biāo)準(zhǔn)答案比較。解答有異議的問(wèn)題。
3、 課后設(shè)計(jì)專門的鞏固訓(xùn)練
總結(jié)語(yǔ):應(yīng)及時(shí)說(shuō)明:這是課前的設(shè)計(jì),還有待于在課堂教學(xué)實(shí)踐中實(shí)施,并且將在具體實(shí)施中結(jié)合課堂實(shí)際及時(shí)應(yīng)變調(diào)整
一、教學(xué)目標(biāo)
1.了解動(dòng)量守恒定律的基本概念和公式;
2.掌握動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用場(chǎng)景;
3.理解動(dòng)量守恒定律在物理學(xué)中的重要意義。
二、教學(xué)重點(diǎn)
1.動(dòng)量守恒定律的概念和公式;
2.動(dòng)量守恒定律在實(shí)際應(yīng)用中的意義。
三、教學(xué)難點(diǎn)
1.動(dòng)量守恒定律對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)可能有些抽象,難以理解;
2.需要學(xué)生掌握基本的力學(xué)知識(shí)。
四、教學(xué)方法
1.課堂講授法;
2.案例分析法;
3.作業(yè)輔導(dǎo)法。
五、教學(xué)過(guò)程
1.概念解釋
動(dòng)量守恒定律是力學(xué)中非常重要的一條定律,它基于動(dòng)量的概念,表達(dá)了一個(gè)物體受力時(shí),它的動(dòng)量變化量等于所受力的沖量。動(dòng)量守恒定律公式如下:
p1 + p2 = p1' + p2'
其中,p是動(dòng)量,p'是初始和最終動(dòng)量。
2.案例分析
下面以兩個(gè)物體碰撞為例,說(shuō)明動(dòng)量守恒定律在實(shí)際應(yīng)用中的意義:
情況一:一個(gè)質(zhì)量為m1的物體以速度v1向右運(yùn)動(dòng),碰撞后彈開,速度變?yōu)関1'。另一個(gè)質(zhì)量為m2的物體以速度v2向左運(yùn)動(dòng),碰撞后彈開,速度變?yōu)関2'。
根據(jù)動(dòng)量守恒定律可以得到以下公式:
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
該公式表明,在碰撞前后,物體的動(dòng)量守恒。
情況二:有一座橋上停放著一輛車,一位體重為m的人從橋面上跳下,落到車頂上。此時(shí),車的速度為v,人與車一起向前運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)動(dòng)量守恒定律可以得到以下公式:
m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v'
該公式表明,在碰撞前后,物體的動(dòng)量守恒。
3.作業(yè)輔導(dǎo)
讓學(xué)生通過(guò)作業(yè),進(jìn)一步練習(xí)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。比如:
1.兩個(gè)相同質(zhì)量的物體,一個(gè)速度為v1,一個(gè)速度為v2,它們相撞后彈開,求它們彈開后的速度v1'和v2'。
2.一個(gè)質(zhì)量為m的物體從高度為H處自由落下,落到地面上后彈起,求其彈起的高度。
以上兩題均可以用動(dòng)量守恒定律來(lái)解。
六、教學(xué)反思
動(dòng)量守恒定律是力學(xué)的基礎(chǔ)法則之一,對(duì)于學(xué)習(xí)物理的學(xué)生來(lái)說(shuō),是必須掌握的重要知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)本次教學(xué),學(xué)生通過(guò)案例分析,理解了動(dòng)量守恒定律的基本概念和應(yīng)用場(chǎng)景。但是,學(xué)生可能會(huì)對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解有所難度,需要在課后作業(yè)中多加練習(xí),同時(shí),需要另外安排時(shí)間對(duì)動(dòng)量守恒定律進(jìn)行深入的解釋和教導(dǎo)。
各位老師好:
今天我說(shuō)課的內(nèi)容是高一物理《動(dòng)量守恒定律》,下面我將從以下五個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)匯報(bào)。
一、說(shuō)教材
1、地位與作用
利用動(dòng)量的觀點(diǎn)解決物理問(wèn)題是高中物理重要的解題方法之一,它被廣泛的應(yīng)用在力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)及原子物理各章中,有很強(qiáng)的綜合性。而動(dòng)量守恒定律是自然界最重要的普遍規(guī)律之一,也是動(dòng)量一章的核心內(nèi)容。動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能、電學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用,對(duì)訓(xùn)練學(xué)生思維、培養(yǎng)解題能力有很大作用。
在初中教材中沒(méi)有涉及動(dòng)量的概念,所以對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)動(dòng)量守恒定律還是一個(gè)新知識(shí)。針對(duì)這種情況,教學(xué)中應(yīng)注重對(duì)定律內(nèi)容及適用條件的理解,幫助他們樹立動(dòng)量解題的觀點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理總結(jié)歸納能力,為綜合能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
基于以上分析,我確定本節(jié)如下教學(xué)目標(biāo):
2、教學(xué)目標(biāo)的確立
教學(xué)大綱對(duì)動(dòng)量守恒定律的要求是B級(jí),本節(jié)教材內(nèi)容包括守恒定律的導(dǎo)出和守恒條件的確定及對(duì)其適用的普遍性的理解。根據(jù)以上內(nèi)容確定了本節(jié)的知識(shí)目標(biāo)。
知識(shí)目標(biāo):
(1)理解動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容及適用條件,會(huì)在具體問(wèn)題中判斷動(dòng)量是否守恒,知道它是自然界中普遍適用的規(guī)律。
(2)知道沿同一直線相互作用的兩物體的動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo),進(jìn)一步理解動(dòng)量定理。
(3)初步學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律解決簡(jiǎn)單問(wèn)題。
守恒定律的得出是建立在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論推導(dǎo)基礎(chǔ)上的。在本節(jié)的教學(xué)中安排了氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)和用動(dòng)量定理、牛頓第三定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律?;谝陨蟽?nèi)容確定了本節(jié)的能力目標(biāo)。
能力目標(biāo):
(1)使學(xué)生學(xué)會(huì)研究物理問(wèn)題的基本方法,即實(shí)驗(yàn)探索法和理論推導(dǎo)論證法。
(2)培養(yǎng)學(xué)生利用舊知識(shí)獲取新知識(shí)的能力。
(3)培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),總結(jié)物理規(guī)律的能力。
動(dòng)量守恒定律是物體之間相互作用的規(guī)律,用動(dòng)量建立起物體之間的普遍聯(lián)系,較好的利用普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)去解決物理問(wèn)題,能夠體現(xiàn)出學(xué)生良好的思維品質(zhì),因此我確立了本節(jié)的德育目標(biāo)。
德育目標(biāo):
(1)幫助學(xué)生樹立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)
(2)培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)
3、重點(diǎn)難點(diǎn)的確定:
動(dòng)量守恒定律的得出,一方面通過(guò)理論來(lái)推導(dǎo),另一方面通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證,而這恰恰是我們認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的兩種基本方法。因此,守恒定律的得出應(yīng)是本節(jié)課的重點(diǎn),它不但可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)推理能力,也能使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的研究方法。
動(dòng)量守恒定律雖然是自然界中一個(gè)重要的普遍規(guī)律,但它的應(yīng)用也要具備一定條件,初學(xué)者往往對(duì)守恒條件判定不準(zhǔn)而亂套公式出現(xiàn)錯(cuò)誤,尤其是對(duì)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,判定更感覺困難,因此,守恒條件的判定是本節(jié)課的難點(diǎn)。
二、說(shuō)教學(xué)方法
本節(jié)講的是新課,因此采取的主要方法是講授法,另外,配合本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容,還采用了實(shí)驗(yàn)探索法、理論推導(dǎo)論證法、多媒體輔助教學(xué)法。通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位。利用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),它即能直觀反應(yīng)動(dòng)量守恒定律,同時(shí)也能使學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的科學(xué)方法,在多媒體輔助教學(xué)中,通過(guò)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的模擬和實(shí)際物體碰撞錄像的播放,更能增加對(duì)動(dòng)量實(shí)恒定律的感性認(rèn)識(shí),多種方法融為一體,使學(xué)生通過(guò)動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手、積極參與教學(xué)過(guò)程,最大限度的培養(yǎng)學(xué)生能力。
三、說(shuō)學(xué)法指導(dǎo)
1、通過(guò)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn),教學(xué)生用實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律的方法。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)高一學(xué)生的認(rèn)識(shí)和思維發(fā)展水平,注意根據(jù)研究的問(wèn)題,確定觀察的重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行有序觀察。并對(duì)觀察現(xiàn)象進(jìn)行合理分析,整理歸納形成理性認(rèn)識(shí),完成認(rèn)識(shí)上的飛躍。
2、教學(xué)生用已學(xué)理論推導(dǎo)新的物理規(guī)律的方法
通過(guò)動(dòng)量定理和牛頓第三定律,來(lái)推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律就是教給學(xué)生這種方法,這種方法即可以訓(xùn)練學(xué)生思維,又可以培養(yǎng)學(xué)生歸納整理能力,在很多物理規(guī)律的研究中都采用了這種方法。
下面我來(lái)具體說(shuō)一下教學(xué)過(guò)程:
四、說(shuō)教學(xué)過(guò)程
1、引入
通過(guò)對(duì)動(dòng)量定理內(nèi)容的提問(wèn),鞏固上一節(jié)課知識(shí)并通過(guò)它反映的是一個(gè)物體所受的外力沖量和動(dòng)量變化的規(guī)律,提出問(wèn)題,如果兩個(gè)物體發(fā)生相互作用,它們的動(dòng)量變化是怎樣的呢?冰面上兩個(gè)靜止的小孩互推后,他們的動(dòng)量都發(fā)生變化,他們的動(dòng)量變化又滿足什么樣的規(guī)律呢?由一個(gè)物體動(dòng)量變化引入到相互作用物體動(dòng)量變化,創(chuàng)設(shè)物理情境,引出本節(jié)知識(shí)。
2、新課教學(xué)
在教學(xué)安排上,我沒(méi)有完全按講義的做法,由簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得出初步結(jié)論,然后再用理論推導(dǎo),而是做了以下調(diào)整:首先是把粗糙的小車實(shí)驗(yàn)改為較精確的氣墊導(dǎo)軌上兩滑塊相互作用實(shí)驗(yàn),其次是采用了先用理論推導(dǎo)后再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式。
首先提出研究的問(wèn)題:光滑水平面上兩物塊發(fā)生碰撞,它們總的動(dòng)量是怎樣變化的,由學(xué)生自己推導(dǎo)。由牛頓第三定律和動(dòng)量定理推出它們前后總動(dòng)量是相等的,然后實(shí)際真是這樣嗎?把學(xué)生的注意力引導(dǎo)到氣墊導(dǎo)軌的`碰撞實(shí)驗(yàn)來(lái),這樣即可以培養(yǎng)學(xué)生利用舊知識(shí)獲取新知識(shí)的能力,又能通過(guò)理論結(jié)果,激發(fā)他們實(shí)驗(yàn)的興趣。
實(shí)驗(yàn)分三種情況:
(1)兩等質(zhì)量靜止滑塊由中央彈片彈開。
(2)滑塊以一定速度撞擊另一靜止滑塊并粘到一起。
(3)兩質(zhì)量速度均不同的滑塊碰后以不同速度運(yùn)動(dòng)。
從多種情況的分析,驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
從理論推導(dǎo)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,既滲透了研究物理問(wèn)題的基本方法,也有效的突出了本節(jié)課的重點(diǎn)。
知識(shí)內(nèi)容的最后一部分就是動(dòng)量守恒定律,守恒定律的內(nèi)容通過(guò)前面的結(jié)論由學(xué)生自己總結(jié),以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)歸納能力。在守恒條件的教學(xué)上,教師應(yīng)講授好內(nèi)力和外力的概念,在內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力的問(wèn)題上,應(yīng)滲透理想化的觀點(diǎn)以突破難點(diǎn),在守恒定律普遍性的教學(xué)中,讓學(xué)生們觀看錄像,其內(nèi)容包括:臺(tái)球的碰撞(正碰斜碰)、貨車的結(jié)合、炸彈爆炸、火箭升空、微觀粒子的碰撞,意圖在于通過(guò)直觀生動(dòng)的畫面加深對(duì)守恒定律的條件及其普遍性的認(rèn)識(shí),并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3、鞏固練習(xí):
分兩部分:第一部分是守恒定律條件的判定,其中(1)、(2)小題是有關(guān)外力是否為零的問(wèn)題,(3)是內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力的問(wèn)題,(4)題則是論證多個(gè)物體組成系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒問(wèn)題,逐層加深,強(qiáng)化對(duì)守恒條件的認(rèn)識(shí)。
第二部分通過(guò)人跳離船后對(duì)船的速度方向及大小的分析,初步練習(xí)用動(dòng)量守恒定律解題,為下一節(jié)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用做鋪墊。
4、小結(jié):由同學(xué)歸納本節(jié)主要內(nèi)容
五、板書設(shè)計(jì)
為了更好的體現(xiàn)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容、突出重點(diǎn),便于學(xué)生理解和記憶,板書設(shè)計(jì)如下:
略
示范課教案:動(dòng)量守恒定律
§8―3? 動(dòng)量守恒定律 ? 一、正確理解內(nèi)力和外力 (1)內(nèi)力和外力是相對(duì)于系統(tǒng)而劃分的力,系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的相互作用力為內(nèi)力,系統(tǒng)之外的物體對(duì)系統(tǒng)中的物體的作用,即外部物體對(duì)系統(tǒng)的力叫做外力.內(nèi)力和外力的劃分既不反映力的性質(zhì),也不反映力的效果,僅是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)、外而言的力. ? (2)內(nèi)力與外力改變動(dòng)量的作用不同,內(nèi)力只能改變 系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體的動(dòng)量,但不能改變系統(tǒng)的總動(dòng)量;外力可以改變系統(tǒng)的總動(dòng)量. 二、動(dòng)量守恒定律的理解 ? ?l.會(huì)從動(dòng)量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律 ? (1)推導(dǎo)過(guò)程:見教科書. ? (2)說(shuō)明:動(dòng)量守恒定律是一條獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)定律,比牛頓定律發(fā)現(xiàn)得早,并不是牛頓由定律得出的. 2.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容 一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變. ? (1)系統(tǒng):由相互作用的物體所組成的整體叫做系統(tǒng).這是動(dòng)量守恒定律研究的對(duì)象. ? (2)外力:系統(tǒng)以外的其他物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力稱外力或系統(tǒng)外力.內(nèi)力:系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用的力叫內(nèi)力或系統(tǒng)內(nèi)力.只有先確定了系統(tǒng)的`范圍,才能判定某個(gè)力是外力還是內(nèi)力. ? (3)動(dòng)量守恒定律的適用條件是:一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零.其中“不受外力”是理想情況,‘‘所受外力之和為零”是實(shí)際情況.這里所說(shuō)的“外力之和”與“合外力”不是一個(gè)概念.“合外力”是指作用在某個(gè)物體(質(zhì)點(diǎn))上的外力的矢量和,而“外力之和”是指把作用在系統(tǒng)上的所有外力平移到某點(diǎn)后算出的矢量和. (4)“系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變”,是指在系統(tǒng)內(nèi)的物體發(fā)生相互作用過(guò)程中的任意兩個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)的總動(dòng)量(各物體動(dòng)量的矢量和)都是相等的(大小相等,方向相同).內(nèi)力的沖量只改變系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量而不能改變系統(tǒng)的總動(dòng)量.決定系統(tǒng)總能量是否改變的因素是系統(tǒng)外力.一旦系統(tǒng)所受外力之和不為零,系統(tǒng)的總動(dòng)量必將發(fā)生變化. 3.動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式 ?(1)p=p, 意義:系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p’(從守恒的角度列式). ?(2) p =p’-p=0.意義:系統(tǒng)總動(dòng)量變化等于零(從變化角度列式). (3)對(duì)相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng):①p1+P2=p’1+p’2或者m1v1 +m2v2=m1v1,+m2v2 ? 意義:兩個(gè)物體作用前的動(dòng)量的矢量和等于作用后的動(dòng)量的矢量和. ? ②P1,-p2,=一(p’2-P2)或者p1=一p2 ? 意義:兩物體動(dòng)量的變化大小相等,方向相反.(從轉(zhuǎn)移角度看,一物體動(dòng)量增加多少,另一物體動(dòng)量必減少多少). ? 注意:①動(dòng)量守恒定律的矢量性:動(dòng)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是個(gè)矢量關(guān)系式.對(duì)于我們常見作用前后物體的運(yùn)動(dòng)方向都在同一直線上的問(wèn)題,可選取一個(gè)正方向,凡與正方向相同的矢量均取正值,反之為負(fù),這樣即可將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算. ? ②瞬時(shí)性:動(dòng)量守恒指系統(tǒng)在任一瞬間的動(dòng)量恒定,等號(hào)左邊是作用前系統(tǒng)內(nèi)各動(dòng)量在同一時(shí)刻的矢量和,等號(hào)右邊是作用后系統(tǒng)內(nèi)各動(dòng)量在另一同時(shí)刻的矢量和.不是同一時(shí)刻的動(dòng)量不能相加. ? ③參考系的同一性:表達(dá)式中的各速度(動(dòng)量)均是相對(duì)于同一慣性參考系而言的,一般均以地面為參考系.若題設(shè)條件中各速度不是同一參考系的速度,就必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)轉(zhuǎn)換,使其成為同一參考系的速度值. ④整體性:初、末兩個(gè)狀態(tài)研究對(duì)象必須一致. 4.系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件 (1)、充分且必要條件:系統(tǒng)不外力或所受外力之和為零 (2)、近似守恒:雖然系統(tǒng)所受外力之和不為零,但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,此時(shí)外力可以忽略不計(jì)。如:碰撞和爆炸。 (3)、某一方向上動(dòng)量守恒:雖然系統(tǒng)所受外力之和不為零,但系統(tǒng)在某一方向上的外力之和為零,則該方向上的動(dòng)量守恒。 三、動(dòng)量守恒的運(yùn)用范圍 ? 動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的自然規(guī)律,是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的一次飛躍.動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀、低速的物體系,而且適用微觀、高速的物體系;不僅適用于萬(wàn)有引力、電磁力、分子力相互作用的體系,而且適用于作用方式并不清楚的物體系,在高中階段可理解為以下幾個(gè)方面. ①與物體間的碰撞是正碰還是斜碰沒(méi)有關(guān)系. ②與相互作用內(nèi)力的形式無(wú)關(guān),內(nèi)力可以是摩擦力,可以是電磁力,可以是彈力等等. ③與系統(tǒng)內(nèi)物體的數(shù)目沒(méi)有關(guān)系,系統(tǒng)可以是兩個(gè)物體,也可以是很多物體,如爆炸后產(chǎn)生的大量碎片. ④與相互作用后物體是分開還是粘合在一起沒(méi)有關(guān)系. ⑤與物體運(yùn)動(dòng)速度的大小沒(méi)有關(guān)系,物體運(yùn)動(dòng)的速度甚至可以接近光速. ⑥不論是微觀還是宏觀領(lǐng)域,動(dòng)量守恒定律都適用. ? ? 【例1】如右圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量mA>mB,中間用一段細(xì)繩相連并有一被壓縮的彈簧,放在平板小車C上后,A、B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài).若地面光滑,則在細(xì)繩被剪斷后,A、B從c上未滑離之前,A、B在C上向相反方向滑動(dòng)過(guò)程中(? ) A.若A、B與c之間的摩擦力大小相同,則A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量也守恒 B.若A、B與c之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量也不守恒 C.若A、B與c之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,但A、B、C?組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 ?D.以上說(shuō)法均不對(duì) 〖解析〗? 當(dāng)A、B兩物體組成一個(gè)系統(tǒng)時(shí):彈簧的彈力為內(nèi)力,而A、B與c之間的摩擦力為外力.當(dāng)‘A、B與c之間的摩擦力等大反向時(shí),A、B組成的系統(tǒng)所受外力之和為零.動(dòng)量守恒;當(dāng)A,8與c之間的摩擦力大小不相等時(shí),A、B組成的系統(tǒng)所受外力之和不為零,動(dòng)量不守恒.而對(duì)于A、B、C組成的系統(tǒng),由于彈簧的彈力,A、B與C之間的摩擦力均為內(nèi)力,故不論A、B與c之間的摩擦力的大小是否相等,A、B、c組成的系統(tǒng)所受外力之和均為零,故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.[答案]AC ? 【例2】光滑水平面上質(zhì)量m1= 50kg的木箱A以速度v1=5.0m/s的速度滑行,前面有另一木箱B,m2=20kg,以速度v2=4.0m/s相向滑行,若兩木箱相撞后,A的速度減小為0.2m/s,B的速度多大? 〖解析〗:系統(tǒng)AB受合外力為零動(dòng)量守恒,水平方向原來(lái)A的速度為正,由動(dòng)量守恒列方程 ? 教學(xué)反思:學(xué)生應(yīng)用時(shí)會(huì)不注意守恒條件,但條件是高考重點(diǎn)、難點(diǎn),應(yīng)加強(qiáng)守恒條件的練習(xí)。尤其是某一方向上的守恒。動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中常見的一條基本定律,它描述了物體在相互作用中動(dòng)量的守恒關(guān)系。動(dòng)量守恒定律不僅在物理學(xué)中有重要意義,也可以應(yīng)用到日常生活中。本教案將通過(guò)生動(dòng)的例子和實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生理解動(dòng)量守恒定律的概念和應(yīng)用。
一、知識(shí)目標(biāo):
1. 理解動(dòng)量的定義和計(jì)算方法;
2. 掌握動(dòng)量守恒定律的表述;
3. 學(xué)會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決與碰撞和相互作用有關(guān)的物理問(wèn)題。
二、教學(xué)過(guò)程:
1. 導(dǎo)入(5分鐘)
教師通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的示例引入動(dòng)量守恒定律的概念。例如,船在靜止水面上運(yùn)動(dòng),當(dāng)突然向右噴出一束水流時(shí),船會(huì)向左移動(dòng)。請(qǐng)學(xué)生思考:水流噴出的方向和船的運(yùn)動(dòng)方向是否有關(guān)系?學(xué)生可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)回答,然后教師給出答案并解釋其原因。
2. 觀察實(shí)驗(yàn)(15分鐘)
教師進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的觀察實(shí)驗(yàn),準(zhǔn)備兩個(gè)小球A和B,A球靜止,B球有一定的速度。教師請(qǐng)一名學(xué)生推動(dòng)B球,讓其與A球碰撞。然后請(qǐng)學(xué)生描述碰撞前后球的運(yùn)動(dòng)情況,并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
3. 講解動(dòng)量的定義和計(jì)算方法(10分鐘)
教師在黑板上寫下動(dòng)量的定義:動(dòng)量是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,表示物體運(yùn)動(dòng)的大小和方向,用字母p表示,單位是千克·米/秒(kg·m/s)。然后,請(qǐng)學(xué)生嘗試計(jì)算碰撞前后小球A和B的動(dòng)量。
4. 引入動(dòng)量守恒定律(10分鐘)
教師寫下動(dòng)量守恒定律的表述:在一個(gè)孤立系統(tǒng)中,如果不受外力作用,系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。然后,教師請(qǐng)學(xué)生思考:在觀察實(shí)驗(yàn)中,碰撞前后小球的總動(dòng)量是否發(fā)生變化?學(xué)生可以回答后,教師給予肯定回答,并解釋其原因。
5. 案例分析(20分鐘)
教師提供一些碰撞和相互作用的案例,讓學(xué)生運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題。比如,兩個(gè)小車A和B以不同的速度相向而行,發(fā)生碰撞后停下來(lái),學(xué)生需要計(jì)算碰撞前后兩個(gè)小車的動(dòng)量,并驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。
6. 小組討論(15分鐘)
教師將學(xué)生分成小組,讓小組合作解決一些有關(guān)碰撞和相互作用的問(wèn)題。每個(gè)小組選取一個(gè)案例,通過(guò)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,并向全班呈現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析。
7. 總結(jié)(10分鐘)
教師總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn):動(dòng)量守恒定律的概念和應(yīng)用。同時(shí),提醒學(xué)生在解決物理問(wèn)題時(shí)要注意正確運(yùn)用動(dòng)量守恒定律,并培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐的精神,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和理解物理規(guī)律。
三、拓展活動(dòng):
教師鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中尋找更多與動(dòng)量守恒定律有關(guān)的例子,并寫下自己的觀察和分析。學(xué)生可以選擇寫一篇小論文或制作一份展示板,與整個(gè)班級(jí)分享。
四、課后作業(yè):
請(qǐng)學(xué)生完成一套相關(guān)習(xí)題,鞏固和拓展本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容。同時(shí),要求學(xué)生寫下學(xué)習(xí)體會(huì)和思考題。例如,當(dāng)物體的質(zhì)量不變時(shí),動(dòng)量和速度之間的關(guān)系是怎樣的?
五、教學(xué)反思:
通過(guò)本教案的設(shè)計(jì),學(xué)生可以通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)和案例分析,直觀地理解動(dòng)量守恒定律的基本原理,并能夠應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決與碰撞和相互作用有關(guān)的物理問(wèn)題。同時(shí),通過(guò)小組討論和拓展活動(dòng),學(xué)生能夠培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐的能力和科學(xué)思維,增進(jìn)對(duì)物理學(xué)知識(shí)的理解與應(yīng)用。
《動(dòng)量守恒定律》是高中物理新教材第一冊(cè)第七第三節(jié)的內(nèi)容。它是本章的重點(diǎn),同時(shí)也是力學(xué)部分的重要內(nèi)容。動(dòng)量守恒定律是自然界中最普遍最重要的基本規(guī)律之一。它雖然可以由牛頓定律推導(dǎo)出來(lái),但其適用范圍要比牛頓定律廣泛的多,不僅適用于宏觀低速的物體,而且適用于微觀高速運(yùn)動(dòng)的粒子,因此它在整個(gè)物理學(xué)中占有非常重要的地位。
我認(rèn)為只有使學(xué)生對(duì)物理定律的學(xué)習(xí)感興趣,聽得懂,理解的深,才能具有運(yùn)用規(guī)律去分析解決問(wèn)題的能力,為此我將教學(xué)的重點(diǎn)放到了對(duì)動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容的掌握上,并且明確學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體。
根據(jù)本節(jié)課有實(shí)驗(yàn)定性分析和理論定量推導(dǎo)的特點(diǎn),依據(jù)(1)教師的指導(dǎo)作用與學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性相統(tǒng)一的原則(2)掌握知識(shí)與發(fā)展能力相統(tǒng)一的原則,我采用談話法和討論法相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)。在教法學(xué)法上可采用:觀察實(shí)驗(yàn)——問(wèn)題思考——點(diǎn)撥指導(dǎo)、抽象概括——鞏固練習(xí)。實(shí)施這一方法,使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下親自去觀察比較,分析歸納,積極努力的去探求知識(shí),最大限度的調(diào)動(dòng)全體學(xué)生的積極參與,以達(dá)到教學(xué)目的。
在教學(xué)手段上采用演示實(shí)驗(yàn),多媒體輔助教學(xué),增強(qiáng)直觀性,改善教學(xué)效果。
一般說(shuō)來(lái),上課開始時(shí),學(xué)生的注意力往往還停留在上課前感興趣的活動(dòng)對(duì)象上,因此我就從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律入手,一上課就向?qū)W生提出問(wèn)題。(1)一個(gè)人在一輛小車?yán)镉昧ν栖?,車?huì)不會(huì)動(dòng)?(2)在平靜的河中心有兩個(gè)靠的很近的小船,當(dāng)你從一只船上跳到另一只船上會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?因?yàn)閱?wèn)題有趣就吸引了學(xué)生的無(wú)意注意,在學(xué)生回答之后,我又問(wèn)“為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象?”這時(shí)學(xué)生為了探疑,無(wú)意注意隨之轉(zhuǎn)為有意注意,這樣既吸引學(xué)生探求物理規(guī)律的興趣又順利的引入了課題。
為了使本節(jié)課的教與學(xué)順利的展開,我先讓學(xué)生復(fù)習(xí)了牛頓第三定律和動(dòng)量定理,隨后向?qū)W生提出:通過(guò)動(dòng)量定理的學(xué)習(xí)使我們清楚了,一個(gè)物體受外力作用時(shí)它們動(dòng)量變化的規(guī)律??墒俏覀冎廊魏挝矬w都不能孤立存在,那么兩個(gè)物體相互作用時(shí)它們的動(dòng)量變化又遵循什么樣的規(guī)律?帶著這個(gè)問(wèn)題我向?qū)W生演示了教材上夾有彈簧的兩個(gè)小車相互作用的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn),在引導(dǎo)學(xué)生定性分析出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí)也培養(yǎng)了他們對(duì)感性材料的分析綜合和概括的能力。
然后通過(guò)兩個(gè)小球在同一直線上運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞的例子來(lái)定量推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律。由于兩小球碰撞發(fā)生輕微形變不易看出,因此我采用多媒體利用夸張的手法模擬兩個(gè)小球碰撞的整個(gè)過(guò)程,以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),同時(shí)也活躍了課堂氣氛,延長(zhǎng)了學(xué)生的有意注意時(shí)間。
在分析推導(dǎo)的過(guò)程中,我提出這樣一個(gè)問(wèn)題:碰撞前后兩小球總動(dòng)量應(yīng)該怎樣表示?學(xué)生思考以后很快能列出式子,并且明白,兩球碰撞前后各自動(dòng)量都發(fā)生了變化。在弄清上面問(wèn)題的基礎(chǔ)上,我又緊接著提出了:兩球的動(dòng)量為什么會(huì)發(fā)生變化?讓學(xué)生進(jìn)一步展開討論。在討論的過(guò)程中模擬演示兩球發(fā)生碰撞的過(guò)程,通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析小球的受力情況,再次提出前面的問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生利用動(dòng)量定理和牛頓第三定律自然而然的得到定律。但是在培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)運(yùn)算進(jìn)行物理推理的同時(shí)要防止學(xué)生把物理公式中物理量之間的關(guān)系看成純數(shù)學(xué)的關(guān)系,要加強(qiáng)對(duì)式子物理意義的分析。
在動(dòng)量守恒定律表達(dá)式得出之后,讓學(xué)生考慮動(dòng)量守恒定律是否需要條件,對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,學(xué)生感到比較生疏,不會(huì)做出肯定或者否定的回答,由教師啟發(fā)得出守恒條件和定律適用范圍。
最后為了突出重點(diǎn),突破難點(diǎn)我設(shè)計(jì)了兩個(gè)例題。
例
1、把兩個(gè)磁性很強(qiáng)的磁鐵分別放在兩輛小車上磁鐵的同性磁極相對(duì),小車放在光滑的水平桌面上,推動(dòng)一下小車,使他們相互靠近,兩輛小車沒(méi)有碰上就分開了,兩輛小車相互作用前后,他們的總動(dòng)量守恒么?為什么?(通過(guò)這個(gè)例題使學(xué)生明確動(dòng)量守恒的條件。)
例
2、質(zhì)量為3kg的小球A在光滑水平面上以6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng),恰遇上質(zhì)量為5kg的小球B以4m/s的速度向右運(yùn)動(dòng),碰撞后球恰好靜止,求碰撞后A球的速度 。
三維目標(biāo):
(一)知識(shí)與技能
1、理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式
2、知道定律的適用條件和適用范圍;
3、掌握運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟
(二)過(guò)程與方法
知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題應(yīng)注意的問(wèn)題,并知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問(wèn)題,培養(yǎng)思維能力。 教學(xué)重點(diǎn):
1、動(dòng)量的概念和動(dòng)量守恒定律。
2、運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟。
教學(xué)難點(diǎn):動(dòng)量的變化和動(dòng)量守恒的條件、應(yīng)用。 引入新課:
通過(guò)以前的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)會(huì)描述一些簡(jiǎn)單的典型的運(yùn)動(dòng)。知道速度、位移、加速度都是用來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量,而通過(guò)上一節(jié)課的學(xué)習(xí),我們又認(rèn)識(shí)到動(dòng)量也可以描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而且我們通過(guò)動(dòng)能定理也建立起了力與動(dòng)量的聯(lián)系,知道動(dòng)量是力對(duì)時(shí)間積累的效果。正如力在空間中的積累存在著自然普遍定則一樣,力對(duì)時(shí)間的積累是否也存在著某種守恒的普適關(guān)系? 進(jìn)行新課: 【小組討論交流】
一、牛頓第一定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)
內(nèi)容:一切物體總有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),除非有外力迫使它改變這一狀態(tài)。
實(shí)質(zhì):力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
二、牛頓第二定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)
內(nèi)容:物體的加速度與作用力成正比,與物體的質(zhì)量成反比。 實(shí)質(zhì):力是產(chǎn)生加速度的原因,加速度改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
三、牛頓第三定律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)
內(nèi)容:物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。
實(shí)質(zhì):物體間的相互作用總是等大反向。
四、如果是兩個(gè)物體,如何區(qū)分它們之間的相互作用和其它物體對(duì)它們的作用力呢?
系統(tǒng):可以把兩個(gè)或兩個(gè)以上物體看做一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)。 內(nèi)力:系統(tǒng)內(nèi)物體間作用力稱為內(nèi)力。
外力:外界物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力稱為外力。 教師總結(jié):
我們把兩個(gè)物體看作一個(gè)系統(tǒng),那么兩個(gè)物體間的相互作用就屬于系統(tǒng)的內(nèi)力,外界其它物體對(duì)系統(tǒng)中任何一物體的作用就是系統(tǒng)所受的外力。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知:不論外力還是內(nèi)力都會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而內(nèi)力起的作用就像人民內(nèi)部矛盾,外力起的作用則為外在矛盾。前者可以相互抵消達(dá)到和諧,但是后者必然破壞這種和諧關(guān)系。而現(xiàn)實(shí)生活中諸如此類的守恒隨處可見。
比如:甲乙各有500元現(xiàn)金,相互交換甲乙兩者共有財(cái)富值不變。但甲又別處得到500元,這必然使兩者共有財(cái)富值增加。相反,丙強(qiáng)行從甲手中拿走500元,兩者共有財(cái)富值較少。
再有:一個(gè)絕熱系統(tǒng)中兩個(gè)物體相互吸熱放熱,系統(tǒng)溫度必然升高;而外界對(duì)系統(tǒng)加熱,系統(tǒng)溫度必然升高。
與我們所學(xué)更近的例子:比如機(jī)械能守恒定律。系統(tǒng)中僅有保守力做功,機(jī)械能守恒。但是若有外力對(duì)系統(tǒng)內(nèi)任何物體做功,這種守恒必然打破。 【創(chuàng)設(shè)情境,理論推理】
現(xiàn)實(shí)生活中,這種守恒隨處可見。為此我們創(chuàng)設(shè)一個(gè)物理情境:
光滑水平桌面上有一質(zhì)量為m1的物體以速度v1向右運(yùn)動(dòng),質(zhì)量為m2的物體以速度v2向右運(yùn)動(dòng)。且v1>v2,那么經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,必然追上m1且發(fā)生碰撞。設(shè)碰撞后m1的速度為v1’,m2速度為v2’
碰撞過(guò)程中m2對(duì)m1的作用力為F1,m1對(duì)m2的作用力為F2 【教師引導(dǎo),學(xué)生自主推理:】
兩物體各自所受重力和支持力雖為外力,但是合力為零,不改變物體的的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。F1和F2是兩物體組成的系統(tǒng)內(nèi)力。
推導(dǎo)1:根據(jù)牛頓第二定律,碰撞過(guò)程中兩球的加速度分別為:
F1F2a1?,
a2?
m1m2根據(jù)牛頓第三定律,F(xiàn)1與F2的大小相等方向相反,即
F1??F2
所以:m1a??m2a2
碰撞時(shí)兩小球之間的作用時(shí)間很-短,用?t表示。這樣加速度與速度前后的關(guān)系就是
'v2?v2v1'?v1a1?, a2?
?t?t把加速度的表達(dá)式帶入m1a??m2a2,移項(xiàng)后得到
''m1v1?m2v2?m1v1?m2v
2(1)
推導(dǎo)2:根據(jù)牛頓第三定律,F(xiàn)1與F2的大小相等方向相反,即
?F1?F2
碰撞時(shí)兩小球之間的作用時(shí)間很短,用?t表示。取向右為正,則系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)力沖量關(guān)系為
?F1?t?F2?t
根據(jù)動(dòng)量定理可知:
'F1?t?m1v1'?m1v1,F(xiàn)2?t?m2v2?m2v2
那么
''?(m1v1?m1v1)?m2v2?m2v2
整理得到
''m1v1?m2v2?m1v1?m2v2
(1)
【教師總結(jié)】
我們通過(guò)不同的策略,得出相同的結(jié)論(1)。而且的實(shí)驗(yàn)探究中我們也得到了一樣的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)。可見,物體相互碰撞過(guò)程中確實(shí)存在著這種守恒關(guān)系。
(1)式的物理意義是:兩球碰撞前的動(dòng)量之和等于碰撞后的動(dòng)量之和。因?yàn)榕鲎策^(guò)程中的任意時(shí)刻牛頓第三定律、動(dòng)量定理的結(jié)論都是成立的,因此(1)式對(duì)過(guò)程中的任意兩時(shí)刻的狀態(tài)都是適用的,也就是說(shuō)系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中一直保持不變。因此我們可以說(shuō)這個(gè)過(guò)程中動(dòng)量是守恒的。
歷史上通過(guò)幾代物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)上和理論上的分析、探索與斗爭(zhēng),人們?cè)?8世紀(jì)形成這樣的共識(shí):如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律。 【教師指導(dǎo),學(xué)生總結(jié)】
動(dòng)量守恒定律的條件:(1)系統(tǒng)不受外力,(2)系統(tǒng)所受外力矢量和為零 動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式:
(1) 動(dòng)量定理指出,系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。那么碰撞前和碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)量應(yīng)該相等。即p?p'
(2) 如果是相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),總動(dòng)量不變。那么系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)物體增加的動(dòng)量跟另一個(gè)物體減少的動(dòng)量也相等。即?p1???p2 (3) 系統(tǒng)總動(dòng)量不變,那就是說(shuō)對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)量變化量應(yīng)該為零。即?p?0 (4) 相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),作用前動(dòng)量之和等于作用后的動(dòng)量之
'和。即m1v1?m2v2?m1v1'?m2v2
板書設(shè)計(jì)
一、系統(tǒng) 內(nèi)力和外力
1、系統(tǒng):
2、內(nèi)力:
3、外力:
二、動(dòng)量守恒定律
1、推導(dǎo)過(guò)程
2、內(nèi)容
3、成立條件
4、表達(dá)式 課堂小結(jié)
本節(jié)課通過(guò)理論推導(dǎo)得出了和實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)論。推導(dǎo)過(guò)程中我們體會(huì)到了科學(xué)的嚴(yán)密性,體會(huì)到物理來(lái)源于生活,是解決生活中實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)。通過(guò)對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解歸納總結(jié)出動(dòng)量守恒定律不同的表達(dá)式,進(jìn)一步理解了這一普遍真確的守恒定律。 作業(yè)設(shè)計(jì)
碰撞中的動(dòng)量守恒
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?/p>
(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)分析、研究碰撞過(guò)程中相互作用的物體系動(dòng)量守恒
(2)實(shí)驗(yàn)原理
(a)因小球從斜槽上滾下后做平拋運(yùn)動(dòng),由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知,只要小球下落的高度相同,在落地前運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就相同,若用飛行時(shí)間作時(shí)間單位,小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離.
(b)設(shè)入射球、被碰球的質(zhì)量分別為m
1、m2,則入射球碰撞前動(dòng)量為(被碰球靜止)p1=m1v1①
設(shè)碰撞后m1,m2的速度分別為v’
1、v’2,則碰撞后系統(tǒng)總動(dòng)量為
p2=mlV’1+m2v’2②
只要測(cè)出小球的質(zhì)量及兩球碰撞前后飛出的水平距離,代入①、②兩式就可研究動(dòng)量守恒.
2.買驗(yàn)器材
斜槽,兩個(gè)大小相同而質(zhì)量不等的小鋼球,天平,刻度尺,重錘線,白紙,復(fù)寫紙,三角板,圓規(guī).
3.實(shí)驗(yàn)步驟及安裝調(diào)試
(1)用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量ml、m2.
(2)按圖5—29所示安裝、調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置,使斜槽末端切
線水平,將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上,入射球放在斜
槽末端,調(diào)節(jié)支柱,使兩小球相碰時(shí)處于同一水平高度,且在
碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平
行,以確保正碰后兩小球均作平拋運(yùn)動(dòng).
(3)在水平地面上依次鋪放白紙和復(fù)寫紙.
(4)在白紙上記下重錘線所指的位置O,它表示入射球m1碰
撞前的位置,如圖5—30所示.
(5)移去被碰球m2,讓入射球從斜槽上同一高度滾下,重復(fù)10次左右,用圓規(guī)畫盡可能小的圓將所有的小球落點(diǎn)圈在里面,其圓心即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點(diǎn)的平均位置P,如圖5—31所示.
(6)將被碰小球放在小支柱上,讓入射球從同一高度滾下,使它們發(fā)生正碰,重復(fù)10次左右,同理求出入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N.
(7)過(guò)O、N作一直線,取O0’=2r(r為小球的半徑,可用刻度尺和三角板測(cè)量小球直徑計(jì)算廠),則O’即為被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺測(cè)量線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度.則系統(tǒng)碰撞前的動(dòng)量可表示為p1=m1·OP,系統(tǒng)碰撞后的總動(dòng)量可表示為p2=m1·OM+m2·O'N
若在誤差允許范圍內(nèi)p1與p2相等,則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量守恒.(9)整理實(shí)驗(yàn)器材,放回原處.
4.注意事項(xiàng)
(1)斜槽末端切線必須水平.
說(shuō)明:調(diào)整斜槽時(shí)可借助水準(zhǔn)儀判定斜槽末端是否水平.
(2)仔細(xì)調(diào)節(jié)小立柱的高度,使兩小球碰撞時(shí)球心在同一高度,且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。
(3)使小支柱與槽口的距離等于2r(r為小球的半徑)
(4)入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下.
說(shuō)明:在具體操作時(shí),斜槽上應(yīng)安裝擋球板.
(5)入射球的質(zhì)量(m1)應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量(m2).
(6)地面須水平,白紙鋪放好后,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能移動(dòng)白紙.
5.數(shù)據(jù)處理及誤差分析
(1)應(yīng)多次進(jìn)行碰撞,兩球的落地點(diǎn)均要通過(guò)取平均位置來(lái)確定,以減小偶然誤差.
(2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰,否則兩小球在碰后難以作平拋運(yùn)動(dòng).
(3)適當(dāng)選擇擋球板的位置,使入射小球的釋放點(diǎn)稍高.
說(shuō)明:入射球的釋放點(diǎn)越高,兩球相碰時(shí)作用力越大,動(dòng)量守恒的誤差越小,且被直接測(cè)量的數(shù)值OM、0IP、0N越大,因而測(cè)量的誤差越小.
一.目的要求
1.用對(duì)心碰撞特例檢驗(yàn)動(dòng)量守恒定律;
2.了解動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒的條件;
3.熟練地使用氣墊導(dǎo)軌及數(shù)字毫秒計(jì)。
二.原理
1.驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
動(dòng)量守恒定律指出:若一個(gè)物體系所受合外力為零,則物體的總動(dòng)量保持不變;若物體系所受合外力在某個(gè)方向的分量為零,則此物體系的總動(dòng)量在該方向的分量守恒。
設(shè)在平直導(dǎo)軌上,兩個(gè)滑塊作對(duì)心碰撞,若忽略空氣阻力,則在水平方向上就滿足動(dòng)量守恒定律成立的條件,即碰撞前后的總動(dòng)量保持不變。
m1u1?m2u2?m1v1?m2v2(6.1) 其中,u
1、u2和v
1、v2分別為滑塊m
1、m2在碰撞前后的速度。若分別測(cè)出式(6.1)中各量,且等式左右兩邊相等,則動(dòng)量守恒定律得以驗(yàn)證。
2.碰撞后的動(dòng)能損失
只要滿足動(dòng)量守恒定律成立的條件,不論彈性碰撞還是非彈性碰撞,總動(dòng)量都將守恒。但對(duì)動(dòng)能在碰撞過(guò)程中是否守恒,還將與碰撞的性質(zhì)有關(guān)。碰撞的性質(zhì)通常用恢復(fù)系數(shù)e表達(dá):
e?v2?v1(6.2) u1?u
2式(6.2)中,v2?v1為兩物體碰撞后相互分離的相對(duì)速度,u1?u2則為碰撞前彼此接近的相對(duì)速度。
(1)若相互碰撞的物體為彈性材料,碰撞后物體的形變得以完全恢復(fù),則物體系的總動(dòng)能不變,碰撞后兩物體的相對(duì)速度等于碰撞前兩物體的相對(duì)速度,即v2?v1?u1?u2,于是e?1,這類碰撞稱為完全彈性碰撞。
(2)若碰撞物體具有一定的塑性,碰撞后尚有部分形變殘留,則物體系的總動(dòng)能有所損耗,轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?,碰撞后兩物體的相對(duì)速度小于碰撞前的相對(duì)速度,即0?v2?v1?u1?u2于是,0?e?1,這類碰撞稱為非彈性碰撞。
(3)碰撞后兩物體的相對(duì)速度為零,即v2?v1?0或v2?v1?v,兩物體粘在一起以后以相同速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng),此時(shí)e?0,物體系的總動(dòng)能損失最大,這類碰撞稱為完全非彈性碰撞,它是非彈性碰撞的一種特殊情況。
三類碰撞過(guò)程中總動(dòng)量均守恒,但總動(dòng)能卻有不同情況。由式(6.1)和(6.2)可求碰撞后的動(dòng)能損失 ?Ek?(1/2)m1m21?e2?u1?u2?/?m1?m2? 。①對(duì)于完全彈性碰撞,因2??
e?1,故?Ek?0,即無(wú)動(dòng)能損失,或曰動(dòng)能守恒。②對(duì)于完全非彈性碰撞,因e?0,故:?Ek??EkM,即,動(dòng)能損失最大。③對(duì)于非完全彈性碰撞,因0?e?1,故動(dòng)能損失介于二者之間,即:0??Ek??EkM。
3. m1?m2?m,且u2?0的特定條件下,兩滑塊的對(duì)心碰撞。
(1)對(duì)完全彈性碰撞,e?1,式(6.1)和(6.2)的解為
v1?0??(6.3)v2?u1?
由式(6.3)可知,當(dāng)兩滑塊質(zhì)量相等,且第二滑塊處于靜止時(shí),發(fā)生完全彈性碰撞的結(jié)果,使第一滑塊靜止下來(lái),而第二滑塊完全具有第一滑塊碰撞前的速度,“接力式”地向前運(yùn)動(dòng)。即動(dòng)能亦守恒。
以上討論是理想化的模型。若兩滑塊質(zhì)量不嚴(yán)格相等、兩擋光物的有效遮光寬度?s1及若式(6.3)得到驗(yàn)證,則說(shuō)明完全彈性碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒,且e?1,?Ek?0,?s2也不嚴(yán)格相等,則碰撞前后的動(dòng)量百分差E1為:E1?
動(dòng)能百分差E2為:E2?P2?P1P1?m2?s2?t1?(6.4) m1?s1?t22m2?s2?t12??1(6.5) 22m1?s1?t2Ek2?Ek1Ek
1若E1及E2在其實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi),則說(shuō)明上述結(jié)論成立。
(2)對(duì)于完全非彈性碰撞,式(6.1)和(6.2)的解為:
v1?v2?v?u1(6.6)
2若式(6.6)得證,則說(shuō)明完全非彈性碰撞動(dòng)量守恒,且e?0,其動(dòng)能損失最大,約為50%。
???s1?。同樣可求得其動(dòng)考慮到完全非彈性碰撞時(shí)可采用同一擋光物遮光,即有:?s2
?及E2?分別為: 量和動(dòng)能百分差E1
?m2?t1P2??P?1?????1?E1?m?t??1(6.7) ?P11?2?
?2?Ek?1?m2???t1'?Ek??????(6.8)E2??1?'?????1Ek?m1???t2?
顯然,其動(dòng)能損失的百分誤差則為:
?m2???t1????E??2?1??m???t????1(6.9)
1??2??
?及E?在其實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi),則說(shuō)明上述結(jié)論成立。 若E1
三.儀器用品
氣墊導(dǎo)軌及附件(包括滑塊及擋光框各一對(duì)),數(shù)字毫秒計(jì)、物理天平及游標(biāo)卡尺等。
四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.用動(dòng)態(tài)法調(diào)平導(dǎo)軌,使滑塊在選定的運(yùn)動(dòng)方向上做勻速運(yùn)動(dòng),以保證碰撞時(shí)合外力為零的條件(參閱附錄2);
2.用物理天平校驗(yàn)兩滑塊(連同擋光物)的質(zhì)量m1及m2;
2?;3.用游標(biāo)卡尺測(cè)出兩擋光物的有效遮光寬度?s
1、?s2及?s
14.在m1?m2?m的條件下,測(cè)完全彈性和完全非彈性碰撞前后兩滑塊各自通過(guò)光電
?、?t2?。 門一及二的時(shí)間?t
1、?t2及?t1
五.注意事項(xiàng)
1.嚴(yán)格按照氣墊導(dǎo)軌操作規(guī)則(見附錄2),維護(hù)氣墊導(dǎo)軌;
2.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保證u2?0的條件,為此,在第一滑塊未到達(dá)之前,先用手輕扶滑塊(2),待滑塊(1)即將與(2)碰撞之前再放手,且放手時(shí)不應(yīng)給滑塊以初始速度;
3.給滑塊(1)速度時(shí)要平穩(wěn),不應(yīng)使滑塊產(chǎn)生擺動(dòng);擋光框平面應(yīng)與滑塊運(yùn)動(dòng)方向一致,且其遮光邊緣應(yīng)與滑塊運(yùn)動(dòng)方向垂直;
4.嚴(yán)格遵守物理天平的操作規(guī)則;
5.擋光框與滑塊之間應(yīng)固定牢固,防止碰撞時(shí)相對(duì)位置改變,影響測(cè)量精度。
六.考查題
1.動(dòng)量守恒定律成立的條件是什么?實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)如何保證之?
2.完全非彈性碰撞中,要求碰撞前后選用同一擋光框遮光有什么好處?實(shí)驗(yàn)操作中如何實(shí)現(xiàn)?
3.既然導(dǎo)軌已調(diào)平,為什么實(shí)驗(yàn)操作中還要用手扶住滑塊(2)?手扶滑塊時(shí)應(yīng)注意什么?
4.滑塊(2)距光電門(2)近些好還是遠(yuǎn)些好?兩光電門間近些好還是遠(yuǎn)些好?為什么?
一、教材分析:
(一)教材的內(nèi)容、地位和作用動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適應(yīng)的基本規(guī)律之一,它比牛頓定律發(fā)現(xiàn)的早,應(yīng)用比牛頓定律更為廣泛,如可以適用于牛頓定律不能夠解決的接近光速的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題和微觀粒子的相互作用;即使在牛頓定律的應(yīng)用范圍內(nèi)的某些問(wèn)題,如碰撞、反沖及天體物理中的“三體問(wèn)題”等,動(dòng)量守恒定律也更能夠體現(xiàn)它簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)量守恒定律作為高中物理第三冊(cè)選修課(人教版)的重要內(nèi)容來(lái)學(xué)習(xí),可以加深學(xué)生對(duì)物理基本體系的了解,掌握研究問(wèn)題的方法,提高解決問(wèn)題的能力。
(二)分層教學(xué)目標(biāo)選修物理的學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)比較扎實(shí),教學(xué)要求必須達(dá)到學(xué)生參加選拔性考試的要求。但由于學(xué)生基礎(chǔ)、興趣、理解和接受能力的差異性,可以依據(jù)平時(shí)學(xué)習(xí)和前提測(cè)評(píng)的考查,把學(xué)生分為A、B、C三類層次。A類為基礎(chǔ)、接受能力相對(duì)薄弱的少部分學(xué)生;C類為基礎(chǔ)、接受和自學(xué)歸納能力突出的少部分學(xué)生;B類為剩余的大部分學(xué)生,是教學(xué)的主要對(duì)象。在教學(xué)中注意他們的不同特點(diǎn),確定目標(biāo)如下:
動(dòng)量守恒定律分層教學(xué)目標(biāo)
(三)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)學(xué)習(xí)本節(jié)的主要目的是為了掌握動(dòng)量守恒定律這一應(yīng)用廣泛的自然規(guī)律,要達(dá)到這目的,就必須讓每個(gè)學(xué)生正確理解其成立的條件和特點(diǎn),因此,確定本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)為:
1、掌握動(dòng)量守恒定律及成立的條件。
2、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題。
二、教法分析
為了做到“教學(xué)得法”,讓不同的學(xué)生達(dá)到各自的目標(biāo),最后達(dá)到相同的大綱要求。本課主要采用了以下教法:
1.采用目標(biāo)教學(xué)法組織課堂教學(xué)。根據(jù)前提測(cè)評(píng)大致對(duì)學(xué)生分為A、B、C三層;認(rèn)定目標(biāo)使不同層次的學(xué)生明確自己本課的目標(biāo);在導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)中對(duì)各層次學(xué)生有針對(duì)性的教學(xué);在達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)中讓各層次學(xué)生有個(gè)恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。這樣有利于分層教學(xué)的實(shí)施。
2.采用循序漸進(jìn)法安排教學(xué)內(nèi)容。首先介紹從實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的動(dòng)量守恒定律和成立條件,而后,A類學(xué)生識(shí)記和練習(xí);B、C類學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓定律和動(dòng)量定理推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律和得出成立條件;然后根據(jù)練習(xí)由B、C類學(xué)生歸納動(dòng)量守恒定律的三個(gè)特點(diǎn),進(jìn)而得出動(dòng)量守恒定律的一般解題步驟,最后是各層次學(xué)生的應(yīng)用解題。
3.在知識(shí)點(diǎn)教學(xué)中采用重點(diǎn)、難點(diǎn)分層進(jìn)行引導(dǎo)、設(shè)疑、提問(wèn)和討論等多種教學(xué)手段調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。如動(dòng)量守恒定律及成立條件的引入,A類學(xué)生采用直接介紹,B類學(xué)生引導(dǎo)其閱讀課本理解,對(duì)C類學(xué)生設(shè)疑提示,嘗試推導(dǎo),加強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用;在動(dòng)量守恒定律的特點(diǎn)和解題步驟的教學(xué)中通過(guò)練習(xí)引導(dǎo)、提問(wèn),由B類和C類學(xué)生完成,A類學(xué)生理解。
4、在達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)和作業(yè)中,注意知識(shí)點(diǎn)和難度分層,如測(cè)評(píng)第4題,難度較大,目的是使B、C類的學(xué)生加深對(duì)選擇參照物的認(rèn)識(shí)。同時(shí)注意學(xué)生完成情況的反饋和師生的交流。
三、學(xué)法分析
學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法,可以讓學(xué)生依照自己的實(shí)際,充分調(diào)動(dòng)自身心、腦、手、口、眼的積極性,更容易主動(dòng)地掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)。在學(xué)習(xí)中,學(xué)生采用了以下的學(xué)習(xí)方法:
1、A類學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中主要貫徹兩個(gè)為主。識(shí)記為主,記憶動(dòng)量守恒定律和成立條件,記憶動(dòng)量守恒定律的特點(diǎn)和一般解題方法;訓(xùn)練為主,自己對(duì)識(shí)記的知識(shí)能夠較簡(jiǎn)單的應(yīng)用。推導(dǎo)、歸納為輔,知識(shí)熟練后自己在課后進(jìn)行。
2、B、C類學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中也是貫徹兩個(gè)為主。學(xué)生理解為主,不僅僅是記憶動(dòng)量守恒定律和成立條件,記憶動(dòng)量守恒定律的特和一般解題方法,而且學(xué)生注重根據(jù)教師的引導(dǎo)、提問(wèn)、設(shè)疑,通自己的思考、判斷、歸納等達(dá)到理解的目的;訓(xùn)練為主,在訓(xùn)練中通過(guò)橫向和縱向的比較(如測(cè)評(píng)第4題,對(duì)三種解法加以比較),使自己對(duì)識(shí)記理解的知識(shí)進(jìn)一步鞏固。四、教學(xué)程序采用目標(biāo)教學(xué)法組織教學(xué)。
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