高中人教版 (2019)1 動量教案設計

這是一份高中人教版 (2019)1 動量教案設計，共8頁。教案主要包含了尋求實驗中的不變量，動量等內容，歡迎下載使用。

課題
實驗：探究碰撞中的不變量——動量
單元
1
學科
物理
年級
高二
教材分析
本節(jié)教材以“尋求碰撞中的不變量”為線索，通過演示兩個完全相同鋼球的對心碰撞，讓學生對碰撞中的不變量提出猜想。為了判斷猜想是否正確，改變實驗條件，再進行兩個質量不同、大小相同的鋼球的對心碰撞。當猜想被否定之后，再設計新的實驗方案進行研究。通過從特殊到一般，從定性到定量的多輪“問題——猜想——實驗方案設計——證據(jù)收集一數(shù)據(jù)分析——得出結論”的科學探究過程，逐步達到對不變量的正確認識。教材的這一編寫 思想體現(xiàn)了科學探究的基本方法與嚴謹求真的科學態(tài)度。教學時要引導學生充分經(jīng)歷和體驗這一探究過程。
教材的主要意圖在于體現(xiàn)尋求守恒量是科學研究的一條路徑， 沿著這一路徑， 定義動量概念就是水到渠成的。學生在學習初中和高中物理時，已經(jīng)了解了動能、速度、質量等相關概念和質量守恒、電荷守恒、機械能守恒等相關規(guī)律，這為學生尋求碰撞中的不變量提供了扎實的基礎。
教學目標與核心素養(yǎng)
物理觀念：通過學習動量和動量變化量的概念及其矢量性，會計算一維情況下的動量變化量。
科學探究：通過實驗用不同的方法探究碰撞中的不變量。
科學思維：通過實例掌握在同一直線上運動的兩個物體碰撞前、后速度的測量方法。
科學態(tài)度與價值觀：通過實驗得到一維碰撞中的不變量表達式，培養(yǎng)實事求是的探究精神。
重點
動量和動量變化量的概念及其矢量性，會計算一維情況下的動量變化量。
難點
通過實例掌握在同一直線上運動的兩個物體碰撞前、后速度的測量方法。
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
用兩根長度相同的線繩，分別懸掛兩個完全相同的鋼球A、B,且兩球并排放置。
拉起A球，然后放開，該球與靜止的B球發(fā)生碰撞。可以看到，碰撞后A球停止運動而靜止，B球開始運動，最終擺到和A球拉起時同樣的高度。為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢?
觀看汽車碰撞實驗視頻。

通過觀察視頻，讓學生對碰撞產(chǎn)生感性認識。
講授新課
一、尋求實驗中的不變量
思考：碰撞有什么特點呢？
碰撞的特點:
1、相互作用時間極短；
2、相互作用力極大，即內力遠大于外力；
3、速度都發(fā)生變化．
思考討論：
(1)用兩根長度相同的線繩,分別懸掛兩個完全相同的鋼球A、B,且兩球并排放置，拉起A球，然后放開，球與靜止的B球發(fā)生碰撞?？梢钥吹?碰撞后A球停止運動而靜止, B球開始運動，最終擺到和A球拉起時同樣的高度。
(2)將上面的A球換成大小相同的C球，使C球的質量大于B球，拉起C球至某一高度后釋放， 撞擊靜止的B球?？梢钥吹?，碰撞后B球獲得較大的速度，擺起的最大高度大于C球被拉起時的高度。為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢?
實驗如圖,兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運動的小車碰撞一輛靜 止的小車，碰撞后兩輛小車粘在一起運動。小車的速度用滑軌上的光電計時器測量。下表中的數(shù)據(jù)是某次實驗時采集的。其中, m1是運動小車的質量, m2是靜止小車的質量; v是運動小車碰撞前的速度，v' 是碰撞后兩輛小車的共同速度。
思考討論：
①計算比較碰撞前后兩輛小車動能之后是否變化;
②計算比較碰撞前后兩輛小陣質量與速度的乘積之和是否變化。
結論：
在碰撞前后系統(tǒng)各部分的“mv”（矢量，要考慮方向）的總和是一個定值，我們給“mv”一個名稱叫動量P。
二、動量
1. 定義：在物理學中，把物體的質量 m 和速度 ?的乘積叫做物體的動量 p，用公式表示為p = m?
2. 單位：
在國際單位制中，動量的單位是千克?米每秒，符號是 kg?m/s
3. 對動量的理解
(1) 矢量性:方向由速度方向決定，與該時刻的速度方向相同
(2) 瞬時性:是狀態(tài)量，與某一時刻相對應。速度取瞬時速度。
(3) 相對性:與參考系的選擇有關，一般以地球為參考系。速度v為物體的對地速度
4. 動量的變化（ Δ p）
（1）定義：在某個過程中，物體的末動量與初動量的矢量差叫做物體動量的變化。
（2）表達式： Δ p = p2 - p1 = m?2 - m?1 = mΔ?
①動量的變化等于末狀態(tài)動量減初狀態(tài)的動量，其方向與Δ?的方向相同：（在同一直線上，采用代數(shù)運算）
②動量的變化也叫動量的增量或動量的改變量。
不在同一直線上的動量變化的運算，遵循平行四邊形定則：
5.試討論以下幾種運動的動量變化情況
（1）物體做勻速直線運動
（2）物體做自由落體運動
（3）物體做平拋運動
（4）物體做勻速圓周運動
課堂練習：
例題1：一個質量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一塊堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？方向如何？
解：取水平向右的方向為正方向，碰撞前鋼球的速度v1=6m/s, 碰撞前鋼球的動量為
p1 = mv1 =0.1×6kg·m/s =0.6kg·m/s.
碰撞后鋼球的速度為v2= - 6m/s，碰撞后鋼球的動量為： p2= mv2 =?-0.1×6kg·m/s=- 0.6kg·m/s
?p = p2- p =-0.6kg·m/s- 0.6kg·m/s=-1.2kg·m/s, 且動量變化的方向向左。
對比動量和動能
動量發(fā)生變化時，動能不一定發(fā)生變化，動能發(fā)生變化時，動量一定發(fā)生變化。
課堂練習1、如圖所示,利用氣墊導軌和光電門研究碰撞中的不變量,已知遮光片的寬度為L,兩滑塊質量分別為mA和mB,開始時滑塊A和B相向運動,經(jīng)過光電門的時間各自為ΔtA和Δ tB，碰撞后，滑塊B和A先后以Δ tB′和Δ tA′ 經(jīng)過右側光電門，如果實驗中測出碰撞前后兩滑塊的質量和速度乘積之和保持不變，則可用題中條件寫出所滿足的關系式是_____________________________
課堂練習2、某同學利用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量，則下列說法正確的是( )
A.懸掛兩球的細繩長度要適當，且等長。
B.由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前的速度。
C.兩小球必須都是鋼性球，且質量相同。
D.兩小球碰后可以粘合在一起共同運動。
答案：ABD
思考總結碰撞的特點。
結合實驗現(xiàn)象，總結實驗規(guī)律，提出實驗猜想。
結合思考問題，梳理實驗方法和步驟。
回顧梳理學習過的測量速度的方法。
完成實驗，記錄并處理數(shù)據(jù)。
學習動量的含義及性質。思考幾種常見的運動形式的動量的變化情況。
對比動能和動量。
完成課堂練習。
提高學生思考觀察的能力。
采用問題的方式，增加學生對實驗的思考深度。
總結測速方法，提高學生的知識歸納總結能力。
學生動手實驗，提高學生的實驗操作能力。
通過實驗，總結出碰撞過程中的不變量，讓學生更好的理解動量的含義。
通過對不同形式動量的思考，更好的掌握動量的含義。
對比易混淆的物理量，讓學生更好的區(qū)分動能和動量。
拓展提高
1、某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動．然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設計的具體裝置如圖所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，測得小車A的質量(包括橡皮泥)為310g，小車B的質量為205g，計算可知，兩小車相互作用前質量與速度的乘積之和為_______kg·m/s；兩小車相互作用以后質量與速度的乘積之和為_______ kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)。兩結果不完全相等的主要原因是______________________________________________
解析：小車的A速度
mAv1=0.310×2 kg·m/s =0.620 kg·m/s
AB相碰并粘合成一體速度
(mA+mB)v2=(0.310+0.205)×1.2 kg·m/s=0.618 kg·m/s
做一做：讓一位同學把一個充氣到直徑1.5m 。左右的大乳膠氣球，以某一速度水平投向你，請你接住。把氣放掉后氣球變得很小，再把氣球以相同的速度投向你。兩種情況下，你的體驗有什么不同？這是為什么呢?
完成拓展提高練習題和做一做。
通過拓展提高和做一做，鞏固基礎知識。
課堂小結
一、物體速度的測量方法
1、光電門測速2、單擺測速
3、打點計時器測速4、頻閃照片測速
5、平拋運動測速
二、動量
1、定義
2、動量變化量
總結本節(jié)課所學知識。
幫助學生梳理基礎知識，形成知識框架。
板書