人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律4 实验：验证动量守恒定律教案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律4 实验：验证动量守恒定律教案，共8页。教案主要包含了实验装置，实验原理，实验步骤，注意事项等内容，欢迎下载使用。

课 题
人教版高中物理·选择性必修·第一册
第一章第4节 实验：验证动量守恒定律
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
教材在第1节通过教师演示实验引导学生寻求碰撞中的不变量，后面又通过理论推导得出了动量守恒定律。学生通过必修课程的学习，已经储备了丰富的运动与相互作用关系的知识，初步形成了运动与相互作用观和能量观。本节主要是引导学生在初步掌握动量守恒定律的基础上，利用已有的知识进行实验设计、实验观察和数据分析。本节的重点应放在实验方案设计和实验数据分析上。
学情分析
1.知识基础：学生已经掌握了一些运动规律，并且通过对“动量守恒定律”这一章的学习，已经对相关的知识比较熟悉，能将理性的碰撞知识与感性的生活认知相联系。
2.能力基础：学生通过在前面实验课中的学习与实践，已经了解了物理学的研究方法，具备了实验设计的能力和实验操作的技能，有一定的分析能力和逻辑推理能力。另外，学生在“能量守恒定律”一章中有过类似的实验创新课的经历和体验。
3.薄弱环节：虽然学生在平常学习中掌握了一定的物理模型和物理思想，有利于开拓思维，但对于学生来说，利用基本的物理模型和生活实例来设计创新实验，进行实验误差分析并优化实验方案，这是一个难点，需要学生加强训练，教师给予指导。
核心素养
物理观念：通过实验用不同的方法探究碰童中的动量守恒.
科学思维：领会探究碰童动量守恒的基
科学探究：能利用已有知识设计实验方案，完成对动量守恒定律的验证。
科学态度与价值观：通过实验得到一维碰童中的动量守恒定律的表达式，体会物理学中的科学探究精神。培养实事求是的科学态度。
重点
能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。
难点
学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论
教学准备
相关实验器材
活动设计
环节一：导入新课
活动一：情境导入
用碰撞：物体之间在极短时间内的相互作用。
思考：1. 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？
2. 如果有，这个量会是什么？
思考动量守恒定律。
回忆碰撞中动量守恒的情景。
环节二：新课教学
活动一：实验方案设计——气垫导轨
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
最简单的碰撞情况 — 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。如下图所示：
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
2.实验设计：利用气垫导轨使两滑块发生一维碰撞，如图所示：
实验装置
以下几种方式分别探究：
1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。
2.在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。
3.原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。
在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。
参考案例一中的几种情况（视频演示）
两个滑块质量相等
一个运动滑块撞击静止滑块，（mAv+mB·0=mA·0+mBv）两者交换速度，总动量不变。
两个静止滑块被弹簧片弹开，一个向左，一个向右，总动量依然为零。（0=mAv-mBv）
一个运动滑块撞击静止滑块，撞后两者粘在一起，总动量不变。mAv=(mA+mB)v共
讲述一维碰撞
引导学生设计实验
引导学生研究不同碰撞情况下的守恒量
巡视学生实验操作情况
引导学生总结实验结论
了解一维碰撞的情景。
小组合作，设计实验方案
研究不同碰撞情况下的守恒量
进行实验，处理数据
总结实验结论
1.如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？
在实验前规定正方向，若物体运动方向于规定正方向相反，则记录为负值。
2.以上各种情况中，碰撞前后物体的动能之和有什么变化？设法检验你的猜想。
测量2个滑块的质量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通过计算，可比较出碰撞前后物体的动能之和的变化。
实验的第一种情况：动能之和不变
实验的第二种情况：动能之和减小
实验的第三种情况：动能之和增大
了解一维碰撞的情景。
评价小组合作效果，方案设计解说
学生动手实验，提高学生的实验操作能力。
评价学生操作情况和数据处理情况
活动二：实验方案设计——平抛运动
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
一、实验装置
二、实验原理
测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
1. 两小球在水平方向发生正碰，水平方向合外力为零，动量守恒；
2. 本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动，用水平射程间接表示小球平抛的初速度：
验证的表达式：
mA·OP=mA·OM+mB·ON
需测量的物理量：
1．用天平测两球质量mA、mB
2．用米尺测量水平射程：OP、OM、ON
三、实验步骤
1. 先用天平称量出两个小球的质量mA、mB。
2. 安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。
3. 在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。
4. 在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 mA碰撞前球心的竖直投影位置。
5. 先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点。
6. 把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置N。
7. 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。
四、分组完成实验操作，并总结实验中的注意事项
五、注意事项：
1.斜槽末端要切线要水平；
2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放；
3.要保证对心碰撞，两球必须大小相等；
讲述实验原理，让学生根据原理组装器材
验证的表达式
需测量的物理量
讲述实验步骤
讲述注意事项
理解实验原理，组装实验器材
验证的表达式
需测量的物理量
理解、并按步骤完成实验
理解注意事项
提问学生对原理的理解，观察评价学生组装器材情况
评价学生对：
1.验证的表达式
2.需测量的物理量
的掌握情况
提问：每个步骤的内涵？
理解注意事项
活动三：课堂练习
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
课堂练习1、某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示,下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨和光电门,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平
②测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d
③到得A、B两滑块的质量(包含遮光片)m1、m2
④向气垫导轨通入压缩空气
⑤利用气垫导轨左右的弹射装置,使滑块A、B分别向右和向左运动,测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt1和Δt2
⑥观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起,运动方向与滑块B碰撞前运动方向相同,此后滑块A再次经过光电门时挡光时间为Δt
试解答下列问题:
(1)碰撞前A滑块的速度大小为 ,碰撞前B滑块的速度大小为 。
(2)为了验证碰撞中动量守恒,需要验证的关系式是 (用题中物理量表示)。
(3)有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能。请用上述实验过程测出的相关物理量,表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能ΔE= 。
解析: (1)碰撞前A滑块的速度大小为vA=,碰撞前B滑块的速度大小为vB=;
(2)为了验证碰撞中动量守恒,需要验证的关系式mBvB-mAvA=(mB+mA)v,其中碰后的共同速度v=,代入可得:;
(3)A、B系统在碰撞过程中损失的机械能ΔE=mAmB(mA+mB)v2代入可得:
ΔE=。
展示习题
引导学生分析
自主学习，小组合作交流
评价学生练习过程
环节三：课堂小结
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
学到了什么？
一、气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
二、斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
三、用单摆验证动量守恒
引导学生小结
小组讨论，总结本节课得失
帮助学生梳理基础知识，构建知识框架。
环节四：作业设计
P20 练习与应用
1、2题
指导学生完成练习，面批练习。
按要求完成练习。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
主板书设计

教学反思