資源簡介

第一章第4節 實驗：驗證動量守恒定律--------教學評大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·選擇性必修·第一冊 第一章第4節 實驗：驗證動量守恒定律
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 教材在第1節通過教師演示實驗引導學生尋求碰撞中的不變量，后面又通過理論推導得出了動量守恒定律。學生通過必修課程的學習，已經儲備了豐富的運動與相互作用關系的知識，初步形成了運動與相互作用觀和能量觀。本節主要是引導學生在初步掌握動量守恒定律的基礎上，利用已有的知識進行實驗設計、實驗觀察和數據分析。本節的重點應放在實驗方案設計和實驗數據分析上。
學情分析 1.知識基礎：學生已經掌握了一些運動規律，并且通過對“動量守恒定律”這一章的學習，已經對相關的知識比較熟悉，能將理性的碰撞知識與感性的生活認知相聯系。 2.能力基礎：學生通過在前面實驗課中的學習與實踐，已經了解了物理學的研究方法，具備了實驗設計的能力和實驗操作的技能，有一定的分析能力和邏輯推理能力。另外，學生在“能量守恒定律”一章中有過類似的實驗創新課的經歷和體驗。 3.薄弱環節：雖然學生在平常學習中掌握了一定的物理模型和物理思想，有利于開拓思維，但對于學生來說，利用基本的物理模型和生活實例來設計創新實驗，進行實驗誤差分析并優化實驗方案，這是一個難點，需要學生加強訓練，教師給予指導。
核心素養 物理觀念：通過實驗用不同的方法探究碰童中的動量守恒. 科學思維：領會探究碰童動量守恒的基 科學探究：能利用已有知識設計實驗方案，完成對動量守恒定律的驗證。 科學態度與價值觀：通過實驗得到一維碰童中的動量守恒定律的表達式，體會物理學中的科學探究精神。培養實事求是的科學態度。
重點 能合理地選擇實驗器材，獲得實驗數據，分析實驗數據，形成結論。
難點 學過的物理術語、圖表等交流本實驗的探究過程與結論
教學準備 相關實驗器材
活動設計
環節一：導入新課 活動一：情境導入
用碰撞：物體之間在極短時間內的相互作用。 思考：1. 碰撞前后會不會有什么物理量保持不變？ 2. 如果有，這個量會是什么？ 思考動量守恒定律。 回憶碰撞中動量守恒的情景。
環節二：新課教學 活動一：實驗方案設計——氣墊導軌
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
最簡單的碰撞情況 — 兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿這條直線運動。這種碰撞叫做一維碰撞。如下圖所示： 方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒 1.實驗器材：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊（兩個）、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。 2.實驗設計：利用氣墊導軌使兩滑塊發生一維碰撞，如圖所示： 實驗裝置 以下幾種方式分別探究： 1.選取兩個質量不同的滑塊，在兩個滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開。 2.在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運動。如果在兩個滑塊的碰撞端分別貼上尼龍拉扣，碰撞時它們也會連成一體。 3.原來連在一起的兩個物體，由于相互之間具有排斥的力而分開，這也可視為一種碰撞。這種情況可以通過下面的方式實現。 在兩個滑塊間放置輕質彈簧，擠壓兩個滑塊使彈簧壓縮，并用一根細線將兩個滑塊固定。燒斷細線，彈簧彈開后落下，兩個滑塊由靜止向相反方向運動。 參考案例一中的幾種情況（視頻演示） 兩個滑塊質量相等 一個運動滑塊撞擊靜止滑塊，（mAv+mB·0=mA·0+mBv）兩者交換速度，總動量不變。 兩個靜止滑塊被彈簧片彈開，一個向左，一個向右，總動量依然為零。（0=mAv-mBv） 一個運動滑塊撞擊靜止滑塊，撞后兩者粘在一起，總動量不變。mAv=(mA+mB)v共 講述一維碰撞 引導學生設計實驗 引導學生研究不同碰撞情況下的守恒量 巡視學生實驗操作情況 引導學生總結實驗結論 了解一維碰撞的情景。 小組合作，設計實驗方案 研究不同碰撞情況下的守恒量 進行實驗，處理數據 總結實驗結論 1.如果物體碰撞后的速度方向與原來的方向相反，應該怎樣記錄？ 在實驗前規定正方向，若物體運動方向于規定正方向相反，則記錄為負值。 2.以上各種情況中，碰撞前后物體的動能之和有什么變化？設法檢驗你的猜想。 測量2個滑塊的質量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通過計算，可比較出碰撞前后物體的動能之和的變化。 實驗的第一種情況：動能之和不變 實驗的第二種情況：動能之和減小 實驗的第三種情況：動能之和增大 了解一維碰撞的情景。 評價小組合作效果，方案設計解說 學生動手實驗，提高學生的實驗操作能力。 評價學生操作情況和數據處理情況
活動二：實驗方案設計——平拋運動
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
一、實驗裝置 二、實驗原理 測出小球落點的水平距離可根據平拋運動的規律計算出小球的水平初速度。本實驗設計思想巧妙之處在于用長度測量代替速度測量。 1. 兩小球在水平方向發生正碰，水平方向合外力為零，動量守恒； 2. 本實驗在誤差允許的范圍內驗證上式成立。兩小球碰撞后均作平拋運動，用水平射程間接表示小球平拋的初速度： 驗證的表達式： mA·OP=mA·OM+mB·ON 需測量的物理量： 1．用天平測兩球質量mA、mB 2．用米尺測量水平射程：OP、OM、ON 三、實驗步驟 1. 先用天平稱量出兩個小球的質量mA、mB。 2. 安裝好實驗裝置，注意使實驗器的斜槽末端點的切線水平。 3. 在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙。 4. 在白紙上記下重垂線所指的位置 O，它表示入射小球 mA碰撞前球心的豎直投影位置。 5. 先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一位置處靜止滾下，重復 10 次，用圓規畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球不碰撞時的落地點。 6. 把被碰小球放在斜槽軌道末端，讓入射小球從同一位置靜止滾下，使它們發生正碰，重復 10 次，同理求出入射小球落點的平均位置 M 和被碰小球落點的平均位置N。 7. 用刻度尺測出線段 OM、OP、ON 的長度，把兩小球的質量和相應的水平位移數值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。 四、分組完成實驗操作，并總結實驗中的注意事項 五、注意事項： 1.斜槽末端要切線要水平； 2.每次小球下滑要從同一位置處由靜止釋放； 3.要保證對心碰撞，兩球必須大小相等； 講述實驗原理，讓學生根據原理組裝器材 驗證的表達式 需測量的物理量 講述實驗步驟 講述注意事項 理解實驗原理，組裝實驗器材 驗證的表達式 需測量的物理量 理解、并按步驟完成實驗 理解注意事項 提問學生對原理的理解，觀察評價學生組裝器材情況 評價學生對： 1.驗證的表達式 2.需測量的物理量 的掌握情況 提問：每個步驟的內涵？ 理解注意事項
活動三：課堂練習
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
課堂練習1、某同學欲采用課本上介紹的氣墊導軌和光電計時器等器材進行“驗證動量守恒定律”的實驗。實驗裝置如圖所示,下面是實驗的主要步驟: ①安裝好氣墊導軌和光電門,調節氣墊導軌的調節旋鈕,使導軌水平 ②測得A和B兩滑塊上遮光片的寬度均為d ③到得A、B兩滑塊的質量(包含遮光片)m1、m2 ④向氣墊導軌通入壓縮空氣 ⑤利用氣墊導軌左右的彈射裝置,使滑塊A、B分別向右和向左運動,測出滑塊A、B在碰撞前經過光電門過程中擋光時間分別為Δt1和Δt2 ⑥觀察發現滑塊A、B碰撞后通過粘膠粘合在一起,運動方向與滑塊B碰撞前運動方向相同,此后滑塊A再次經過光電門時擋光時間為Δt 試解答下列問題: (1)碰撞前A滑塊的速度大小為　　　　,碰撞前B滑塊的速度大小為　　　　。 (2)為了驗證碰撞中動量守恒,需要驗證的關系式是　　　　　(用題中物理量表示)。 (3)有同學認為利用此實驗裝置還能計算碰撞過程中損失的機械能。請用上述實驗過程測出的相關物理量,表示出A、B系統在碰撞過程中損失的機械能ΔE=　　　　。 解析: (1)碰撞前A滑塊的速度大小為vA=,碰撞前B滑塊的速度大小為vB=; (2)為了驗證碰撞中動量守恒,需要驗證的關系式mBvB-mAvA=(mB+mA)v,其中碰后的共同速度v=,代入可得:; (3)A、B系統在碰撞過程中損失的機械能ΔE=mAmB(mA+mB)v2代入可得: ΔE=。 展示習題 引導學生分析 自主學習，小組合作交流 評價學生練習過程
環節三：課堂小結
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
學到了什么？ 一、氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒 二、斜槽末端小球碰撞時的動量守恒 三、用單擺驗證動量守恒 引導學生小結 小組討論，總結本節課得失 幫助學生梳理基礎知識，構建知識框架。
環節四：作業設計
P20 練習與應用 1、2題 指導學生完成練習，面批練習。 按要求完成練習。 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
主板書設計
教學反思

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