高中物理16_1實驗探究碰撞中的不變量 課件3人教版選修3-5

1、選修3—5 《動量動量守恒定律》 教材分析與教學建議,一、新舊教材大綱要求的對比 1.新教材（人教版）：,2.舊教材（人教版）：,山東、廣東新考綱：,二、新舊教材的變化 1.《課程標準》將動量的內(nèi)容后置于選修系列3-5模塊，而不同以往動量的內(nèi)容被設置于力學部分。這樣調(diào)整的目的不僅要求學生學會用動量守恒定律來解決宏觀物體的相互作用問題，更重要的是要求以新的觀點來認識動量守恒定律，為進一步認識微觀粒子的相互作用問題

2、做好鋪墊 。,,二、新舊教材的變化2.從實驗探究入手，引導學生追尋碰撞中的“不變量”。課文設計的實驗探究性很強，實驗的結論沒有給出，這樣就增加了實驗的難度。但實驗的設計，對“不變量”的推測、實驗的操作、數(shù)據(jù)的處理……都做了明確說明。由于《課程標準》沒有對實驗的具體做法、使用的器材等做出硬性的規(guī)定，為便于提出不同的實驗方法，引導生注重實驗中的科學思想，教科書從不同角度呈現(xiàn)三種實驗案例供選擇，這樣就可以因地制宜地進行實驗教學。,探究方案一

3、:氣墊導軌、光電門,探究碰撞中的不變量,探究方案二：擺球、量角器,探究碰撞中的不變量,探究方案三：打點計時器、小車,探究碰撞中的不變量,探究方案四：斜槽 小球 平拋裝置,探究碰撞中的不變量,,探究碰撞中的不變量,探究方案五：J2135-1型碰撞實驗器 小球,二、新舊教材的變化3．滲透科學史教育，深化“動量”概念的形成過程 “動量”概念過去的教科書多是通過具體實例，直接引入“動量”和“沖量”的概念，然后推導動量定理，注重突出幾個物理

4、概念定義的給出。新教材在這個問題的處理上有所不同,它所關注的不僅僅是定義，而是更關注在追尋“不變量”的實驗基礎上，由碰撞前后矢量和保持不變的啟示，自然引出“動量”的概念的過程。同時從科學史的角度，展示幾代科學家在追尋“不變量”的努力中，逐漸明確“動量”概念形成的歷史過程。體現(xiàn)了在注重知識和技能目標的同時，更關注情感、態(tài)度和價值觀方面的教育意義。,三、新舊考試要求下考題的變化1。舊考試模式下的特點 選擇題主要考查動量的矢量性，辨

5、析“動量和動能”、“沖量與功”的基本概念；用動量守恒定律來判定在碰撞后的各個物體運動狀態(tài)的可能值；計算題主要考查綜合運用牛頓定律、能量守恒、動量守恒解題的能力，高考中有關動量的計算題在分析解答問題的過程中常會運用數(shù)學的歸納、推理的方法，解答多次反復碰撞問題，要求考生將物理問題經(jīng)過分析、推理轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題，然后運用數(shù)學解決物理問題。一般過程復雜、難度大、能力要求高，經(jīng)常是高考的壓軸題,三、新舊考試要求下考題的變化2.新考試模式下的特點

6、題型：為簡答題 ，可能是填空、問答、填圖、小計算的2-3個小題拼盤，增加了命題自由度。難度：為了體現(xiàn)選擇性、公平性，不出現(xiàn)難題,三個模塊難度力求相當。對比分析：變化較大，往年復雜過程的動量與能量綜合的壓軸計算題不可能出現(xiàn)，微觀粒子碰撞、核反應模塊內(nèi)綜合小題可能性較大，跨必修1、2選修3-1、2模塊綜合題即使出現(xiàn)也不會難。,（07寧夏卷）在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運動。在小球的前方O點處有一質(zhì)量為m2的小球B處

7、于靜止狀態(tài)，如圖所示。小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運動。小球B被在Q點處的墻壁彈回后與小球A在P點相遇，PQ＝1.5PO。假設小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰撞都是彈性的，求兩小球質(zhì)量之比m1/m2。,（07山東卷）在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑。中子在重水中可與12H核碰撞減速，在石墨中與612C核碰撞減速。上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型。某反應堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計算說

8、明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？,（南京一模，本題共12分）（1）判斷以下說法的正誤。---------（2）氣墊導軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計），采用的實驗步驟如下： （3）①寫出該熱核反應方程；②一

9、次這樣的熱核反應過程中釋放出多少MeV的能量?（結果保留四位有效數(shù)字）,（南通、揚州、泰州二研 ） (1)科學研究表明：太陽和許多恒星發(fā)光是內(nèi)部核聚變的結果．太陽內(nèi)部的聚變絕大多數(shù)是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)反應鏈，反應方程為：  其中為正電子，νe為中微子．在上述太陽內(nèi)部的質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)反應中，粒子X是________，核反應中產(chǎn)生的正電子()是原子核內(nèi)______轉(zhuǎn)變?yōu)開_____時釋放的． (2)鋁的逸出功Wo=6．72&#

10、215;10-19J，現(xiàn)將波長λ=200nm的光照射鋁的表面．求： ①光電子的最大初動能 ②若射出的具有最大初動能的光電子與一靜止的電子發(fā)生正碰，則碰撞中兩電子電勢能增加的最大值是多少?,(淮安、連云港、宿遷、徐州 調(diào)研) ⑴有以下說法：A．原子核放出β粒子后，轉(zhuǎn)變成的新核所對應的元素是原來的同位素----------其中正確的說法是__ _▲____⑵靜止在勻強磁場中的，放出α粒子，衰變成，衰變后的速度方向與磁場方

11、向垂直。①寫出衰變方程；②計算衰變后的軌道半徑與α粒子的軌道半徑之比。,四、課時分配建議第1單元 1 實驗：探究碰撞中的不變量--------2學時2 動量守恒定律（一）-----------------2學時3 動量守恒定律（二）-----------------1學時第2單元4 碰撞--------------------------------------2學時5 反沖運動 火箭----------------

12、---------1學時第3單元6 用動量概念表示牛頓第二定律-----1學時,五、教學建議16.1 實驗:探究碰撞中的動量守恒三維目標1、明確探究碰撞中的不變量的基本思路．學會設計實驗，完成規(guī)律探究的方法。2、掌握同一條直線上運動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法．3、學習根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行猜測、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。4、通過對實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，提高學生合作探究能力。,1．探究的基本思

13、路（一維碰撞） 與物體運動有關的物理量可能有哪些？碰撞前后哪個物理量可能是不變的？2．需要考慮的問題 碰撞必須包括各種情況的碰撞；物體質(zhì)量的測量（天平）；碰撞前后物體速度的測量（利用光電門或打點計時器、DIS等）。,16.2 動量守恒定律(一)三維目標1.理解動量守恒定律的確切含義和表達式，知道定律的適用條件和適用范圍2.在理解動量守恒定律的確切含義的基礎上正確區(qū)分內(nèi)力和外力3. 會應用動量守恒定律分析

14、計算有關問題,1．動量（momentum）及其變化（1）動量的定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積，稱為(物體的)動量。記為p=mv. 單位：kg·m/s讀作“千克米每秒”。理解要點：①狀態(tài)量 ②矢量性（2）動量的變化量：定義：若運動物體在某一過程的始、末動量分別為p和p′，則稱：△p= p′－p為物體在該過程中的動量變化。強調(diào)指出：動量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。,2．系統(tǒng) 內(nèi)力和外力學生閱讀討論，什么

15、是系統(tǒng)？什么是內(nèi)力和外力？（1）系統(tǒng)：相互作用的物體組成系統(tǒng)。（2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力（3）外力：外物對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力,3．動量守恒定律（law of conservation of momentum）（1）內(nèi)容：一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。這個結論叫做動量守恒定律。公式：m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′（2）注意點：① 研究對象：幾個相互作用的物體組成的系

16、統(tǒng)② 矢量性：一維條件下列式前應先規(guī)定正方向；③ 同一性（即所用速度都是相對同一參考系、同一時刻而言的）④ 條件：系統(tǒng)不受外力或受合外力為0。要正確區(qū)分內(nèi)力和外力；當F內(nèi)＞＞F外時，系統(tǒng)動量可視為守恒,如圖示，木塊A、B用輕彈簧連接，力F的作用壓縮彈簧，當撤去F后，若地面光滑，則( BC ) A.A尚未離開墻前，A、彈簧、B組成的系統(tǒng)動量守恒 B.A尚未離開墻前，A、彈簧、B組成的系統(tǒng)動量不守恒 C.A離開墻

17、后，A、彈簧、B組成的系統(tǒng)動量守恒 D.A離開墻后，A、彈簧、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,16.3動量守恒定律（二）1.掌握運用動量守恒定律的一般步驟 2.知道運用動量守恒定律解決問題應注意的問題，并知道運用動量守恒定律解決有關問題的優(yōu)點。3.學會用動量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題，培養(yǎng)思維能力。,1．動量守恒定律與牛頓運動定律學生：用牛頓定律自己推導出動量守恒定律的表達式。推導過程：略讓學生感受從力的角度去

18、研究動量守恒定律的方法.,2．應用動量守恒定律解決問題的基本思路和一般方法（1）分析題意，明確研究對象。在分析相互作用的物體總動量是否守恒時，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).對于比較復雜的物理過程，要采用程序法對全過程進行分段分析，要明確在哪些階段中，哪些物體發(fā)生相互作用，從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。（2）要對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進行受力分析，弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)內(nèi)物體作用

19、的外力。在受力分析的基礎上根據(jù)動量守恒定律條件，判斷能否應用動量守恒。,（3）明確所研究的相互作用過程，確定過程的始、末狀態(tài)，即系統(tǒng)內(nèi)各個物體的初動量和末動量的量值或表達式。注意：在研究地面上物體間相互作用的過程時，各物體運動的速度均應取地球為參考系。（4）確定好正方向建立動量守恒方程求解。,例．甲、乙兩個小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲。甲和他的冰車的質(zhì)量共為M=30kg，乙和它的冰車總質(zhì)量也是30kg，游戲時，甲推著一個質(zhì)量為m

20、=15kg的箱子，和他一起以大小為v0=3m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來。為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處時乙迅速把它抓住。若不計冰面的摩擦力。求甲至少要以多大的速度（相對于地面）將箱子推出，才能避免與乙相撞。(5.2m/s),16．4 碰 撞 1.認識彈性碰撞與非彈性碰撞，并能解決實際問題。  2.認識對心碰撞與非對心碰撞。 3．了解微觀粒子的散

21、射。 4.感受不同碰撞的區(qū)別，培養(yǎng)學生勇于探索、關愛自然的精神。,問：碰撞過程中動量、機械能遵守什么樣的規(guī)律？問：在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小球A以速度v0運動，質(zhì)量為3m的B球靜止，發(fā)生一維碰撞后，A球碰撞后的速度大小為，求碰后B球的速度？比較碰撞前后系統(tǒng)動能的大?。客卣梗喝襞龊蠼Y合在一起，兩球的速度多大？比較碰撞前后系統(tǒng)動能的大小？ 問：發(fā)生彈性碰撞的物體碰后的速度與什么有關呢？（1）學生猜想后演示實驗

22、（2）問：在一光滑水平面上有兩個質(zhì)量分別為、的剛性小球A和B，A以初速度運動，B靜止。若它們能發(fā)生碰撞（為一維彈性碰撞），碰撞后它們的速度分別為多少?,拓展：對結果進行討論① m1=m2 ② m1＞＞m2 ③ m1＜＜m2（3）從動力學角度探究分析上述結果 例：如圖所示，質(zhì)量為M的重錘自h高處由靜止開始下落，砸到質(zhì)量為m的木楔上沒有彈起，二者一起向下運動．設地層給它們的平均阻力為F，則木楔可進入的深度L是多少？

23、問：從運動的角度看碰撞有哪些類型？問：非對心碰撞如何應用動量守恒定律？,16．5 反沖運動 火箭三維目標1．進一步鞏固動量守恒定律2．知道反沖運動和火箭的工作原理，了解反沖運動的應用3.了解航天技術的發(fā)展和應用 4.培養(yǎng)學生學生探索新知識的能力。,（一）引入新課用實驗方法引入新課：實驗1:吹一個氣球，讓氣球開口向自己放手，看到氣球直向?qū)W生飛去，人為制造一點“驚險氣氛”，活躍課堂氛圍。實驗2:小火箭 實驗3

24、:把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當水從彎管流出時，容器就旋轉(zhuǎn)起來。提問：實驗1、2中，氣球、細管為什么會向后退呢？實驗3中，細管為什么會旋轉(zhuǎn)起,問:細管為什么會向后退？引導學生自學書本，展開討論，得出結論： 問:反擊式水輪機的工作原理是什么?引導學生自學書本，展開討論，得出結論：問:火箭的基本構造和工作原理指導學生看書，對照書上“三級火箭”圖，介紹火箭的基本構造和工作原理。播放課前準備的有關衛(wèi)星發(fā)射等電視錄像，使學

25、生了解航天技術的發(fā)展，激發(fā)學生的愛國熱情。,16．6 用動量概念表示牛頓第二定律三維目標1．理解動量定理的確切含義和表達式，知道動量定理適用于變力。2．會用動量定理解釋有關物理現(xiàn)象，并能掌握一維情況下的計算問題。3.運用牛頓運動定律和運動學公式推導出動量定理表達式。,演示實驗1：雞蛋落地演示實驗2：緩沖裝置的模擬 用細線懸掛一個重物，把重物拿到一定高度，釋放后重物下落可以把細線拉斷，如果在細線上端拴一段皮筋，再從同

26、樣的高度釋放，就不會斷了。問:用動量概念表示牛頓第二定律F=Δp/ Δt2．動量定理 學生討論上式變形后的物理意義,得到:物體動量的變化量等于物體所受合外力的沖量，這個結論叫做動量定理 .,引導學生閱讀教材，理解動量定理討論總結： 1.動量定理的研究對象可以為單個質(zhì)點，也可以為若干質(zhì)點組成的系統(tǒng) 2.動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力。 3.矢量性  4.對于變力情況，動量定理中的