人教版高中物理选修3-5教案.doc

物理选修3-5教案
第十六章动量和动量守恒定律
实验:探究碰撞中的不变量
目的要求
通过这节课的学****让学生掌握科学探究的思维方法,从最简单的关系开始寻找,利用身边的资源及已学过的原理,来完成该实验的探究过程。
重难点分析
一、重点
本节课的重点在于如何让学生掌握科学探究的方法。如何真正实现探究的过程。
二、难点
本节课的难点在于,如何启发学生利用身边的一切可利用资源,来自行设计可行性较强的实验方案。
新课教学
一、新课引入
碰撞是自然界中常见的现象。比如,两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞相连,台球由于两球的碰撞而改变运动状态。两个迎面而来的人相撞后会相仰而倒,或者各自后退。在微观粒子之间,更是由于相互碰撞而改变能量,甚至由于撞击而使得一种粒子转化为其他粒子。
二、新课教学
由很多例子可知,两个物体碰撞前后的速度都会发生变化,物体的质量不同时速度变化也不一样。那么,碰撞前后会不会有什么物理量保持不变?这节课主要介绍研究这个问题的实验。
(一)实验的基本思路
研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。
思考一下,在一维碰撞的情况下,与物体有关的物理量有哪些?
(学生答:质量m,速度v)
为什么与质量m有关?
(学生答:相互作用力下,质量越大的物体速度改变越慢)
设两物体质量分别为m1、m2,碰撞前速度分别为v1、v2,碰撞后速度分别为、。速度为矢量,因而需规定正方向。
问题是:物体的质量和速度在碰撞前后有什么不变的关系?
质量必定是不变的,但质量只是惯性的量度,无法描述物体的运动状态。而速度却是在碰撞前后改变的,那么,可否有一个物理量为质量与速度的某种关系,却又恰好能在碰撞前后保持不变呢?
可能关系:
①
→这个关系不可能。碰撞前后能量必有损失,只是多少的问题。而我们要寻找的物理量是在任何一种碰撞中都不变的量。
②
③
④
……
m、v组成的关系有很多种可能,因而需要通过实验来寻找。
(二)学生阅读课本参考案例一、二、三,思考并回答以下问题。
1、要完成这个实验,首要必须考虑的问题是什么?案例中如何实现这一条件?
(首要必须保证碰撞是一维的,即必须保证两物体在碰撞前后均沿同一直线运动。可采用气垫导轨、光滑平板等)
2、该实验必须测量什么物理量?
(物体的质量m、物体碰撞前后的速度v)
3、如何测量这些物理量?
(质量的测量:天平、弹簧秤等
速度的测量:光电计时装置、打点计时器等)
4、物体的质量是否一定得测量出来?
(不一定。可以使用多个完全一样的物体,组成质量比确定的关系即可)
5、除了案例介绍的方法,还有什么方法可以测量速度?
(粗略测量时,可以采用刻度尺测量位移、秒表测量时间来求出速度等)
6、记录数据的表格如何设计?
(三)要求学生再次研究课本介绍的案例,思考归纳课本案例中的优点与缺点?
(包括可操作性以及误差来源)
(四)要求学生自行设计可行性的实验方案
(例如:利用平抛运动原理,利用斜面等)
(五)补充说明:实验中还需注意两点:
1、碰撞不单止两个物体相碰,原来连在一起的两个物体,由于具有相互排斥的力而分开,也是一种碰撞。
例如:用细线将弹簧片拉成弓形,连接两个物体,在某一时刻将细线烧断,两物体运动;炮弹爆炸成速度不同的碎片等。
2、碰撞时难免有能量损失,只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变,则才是我们寻找的不变量。
能量损失较小:即使得碰撞接近弹性碰撞,可在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架
能量损失较大:可在滑块的碰撞端面贴胶布,可增大。或者在两个滑块端分别装上撞针和橡皮泥等。
(六)布置课后自行阅读学生实验手册实验,下节课进行学生实验。
三、课堂练****br/>课本P6 问题与练****2
探索碰撞中的不变量
——课堂设计
新课引入:
请大家回忆一个概念:什么叫力?力是物体和物体之间的相互作用。而有些物体间的相互作用显得有些剧烈,那就是碰撞!碰撞是很常见的现象:大到宇宙空间天体之间、天体飞行器之间的相互碰撞,小到微观粒子之间的碰撞。(显示图片)
回到我们生活的空间,我来给大家看几种碰撞:
演示实验:
演示:两个摆球在最低点的碰撞:1、质量大的撞击质量小的;2、质量小的撞击质量大的;3、两个运动小球之间的对碰;4、质量相等的小球之间的碰撞。(玩具碰)
小结:不同情况下,相互碰撞的物体运动状态改变且改变情况不相同,那么在碰撞前后会不会有什么物理量不变(就象自由落体过程中机械能不变一样)
引入:今天我们用最简单的碰撞来研究——两个物体的一维碰撞:碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。
在一维碰撞里面,质量不变,但它显然不是我