高中人教版 (2019)1 动量教案设计

这是一份高中人教版 (2019)1 动量教案设计，共8页。教案主要包含了寻求实验中的不变量，动量等内容，欢迎下载使用。


课题
实验：探究碰撞中的不变量——动量
单元
1
学科
物理
年级
高二
教材分析
本节教材以“寻求碰撞中的不变量”为线索，通过演示两个完全相同钢球的对心碰撞，让学生对碰撞中的不变量提出猜想。为了判断猜想是否正确，改变实验条件，再进行两个质量不同、大小相同的钢球的对心碰撞。当猜想被否定之后，再设计新的实验方案进行研究。通过从特殊到一般，从定性到定量的多轮“问题——猜想——实验方案设计——证据收集一数据分析——得出结论”的科学探究过程，逐步达到对不变量的正确认识。教材的这一编写 思想体现了科学探究的基本方法与严谨求真的科学态度。教学时要引导学生充分经历和体验这一探究过程。
教材的主要意图在于体现寻求守恒量是科学研究的一条路径， 沿着这一路径， 定义动量概念就是水到渠成的。学生在学习初中和高中物理时，已经了解了动能、速度、质量等相关概念和质量守恒、电荷守恒、机械能守恒等相关规律，这为学生寻求碰撞中的不变量提供了扎实的基础。
教学目标与核心素养
物理观念：通过学习动量和动量变化量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。
科学探究：通过实验用不同的方法探究碰撞中的不变量。
科学思维：通过实例掌握在同一直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法。
科学态度与价值观：通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式，培养实事求是的探究精神。
重点
动量和动量变化量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。
难点
通过实例掌握在同一直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B,且两球并排放置。
拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞。可以看到，碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。为什么会发生这样的现象呢?
观看汽车碰撞实验视频。

通过观察视频，让学生对碰撞产生感性认识。
讲授新课
一、寻求实验中的不变量
思考：碰撞有什么特点呢？
碰撞的特点:
1、相互作用时间极短；
2、相互作用力极大，即内力远大于外力；
3、速度都发生变化．
思考讨论：
(1)用两根长度相同的线绳,分别悬挂两个完全相同的钢球A、B,且两球并排放置，拉起A球，然后放开，球与静止的B球发生碰撞。可以看到,碰撞后A球停止运动而静止, B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。
(2)将上面的A球换成大小相同的C球，使C球的质量大于B球，拉起C球至某一高度后释放， 撞击静止的B球。可以看到，碰撞后B球获得较大的速度，摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度。为什么会发生这样的现象呢?
实验如图,两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静 止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。下表中的数据是某次实验时采集的。其中, m1是运动小车的质量, m2是静止小车的质量; v是运动小车碰撞前的速度，v' 是碰撞后两辆小车的共同速度。
思考讨论：
①计算比较碰撞前后两辆小车动能之后是否变化;
②计算比较碰撞前后两辆小阵质量与速度的乘积之和是否变化。
结论：
在碰撞前后系统各部分的“mv”（矢量，要考虑方向）的总和是一个定值，我们给“mv”一个名称叫动量P。
二、动量
1. 定义：在物理学中，把物体的质量 m 和速度 ʋ的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为p = mʋ
2. 单位：
在国际单位制中，动量的单位是千克•米每秒，符号是 kg•m/s
3. 对动量的理解
(1) 矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同
(2) 瞬时性:是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
(3) 相对性:与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。速度v为物体的对地速度
4. 动量的变化（ Δ p）
（1）定义：在某个过程中，物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化。
（2）表达式： Δ p = p2 - p1 = mʋ2 - mʋ1 = mΔʋ
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与Δʋ的方向相同：（在同一直线上，采用代数运算）
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：
5.试讨论以下几种运动的动量变化情况
（1）物体做匀速直线运动
（2）物体做自由落体运动
（3）物体做平抛运动
（4）物体做匀速圆周运动
课堂练习：
例题1：一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？方向如何？
解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v1=6m/s, 碰撞前钢球的动量为
p1 = mv1 =0.1×6kg·m/s =0.6kg·m/s.
碰撞后钢球的速度为v2= - 6m/s，碰撞后钢球的动量为： 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, 且动量变化的方向向左。
对比动量和动能
动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
课堂练习1、如图所示,利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量,已知遮光片的宽度为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电门的时间各自为ΔtA和Δ tB，碰撞后，滑块B和A先后以Δ tB′和Δ tA′ 经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是_____________________________
课堂练习2、某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则下列说法正确的是( )
A.悬挂两球的细绳长度要适当，且等长。
B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度。
C.两小球必须都是钢性球，且质量相同。
D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动。
答案：ABD
思考总结碰撞的特点。
结合实验现象，总结实验规律，提出实验猜想。
结合思考问题，梳理实验方法和步骤。
回顾梳理学习过的测量速度的方法。
完成实验，记录并处理数据。
学习动量的含义及性质。思考几种常见的运动形式的动量的变化情况。
对比动能和动量。
完成课堂练习。
提高学生思考观察的能力。
采用问题的方式，增加学生对实验的思考深度。
总结测速方法，提高学生的知识归纳总结能力。
学生动手实验，提高学生的实验操作能力。
通过实验，总结出碰撞过程中的不变量，让学生更好的理解动量的含义。
通过对不同形式动量的思考，更好的掌握动量的含义。
对比易混淆的物理量，让学生更好的区分动能和动量。
拓展提高
1、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，测得小车A的质量(包括橡皮泥)为310g，小车B的质量为205g，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为_______kg·m/s；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为_______ kg·m/s(保留三位有效数字)。两结果不完全相等的主要原因是______________________________________________
解析：小车的A速度
mAv1=0.310×2 kg·m/s =0.620 kg·m/s
AB相碰并粘合成一体速度
(mA+mB)v2=(0.310+0.205)×1.2 kg·m/s=0.618 kg·m/s
做一做：让一位同学把一个充气到直径1.5m 。左右的大乳胶气球，以某一速度水平投向你，请你接住。把气放掉后气球变得很小，再把气球以相同的速度投向你。两种情况下，你的体验有什么不同？这是为什么呢?
完成拓展提高练习题和做一做。
通过拓展提高和做一做，巩固基础知识。
课堂小结
一、物体速度的测量方法
1、光电门测速2、单摆测速
3、打点计时器测速4、频闪照片测速
5、平抛运动测速
二、动量
1、定义
2、动量变化量
总结本节课所学知识。
帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。
板书