高一物理动量：碰撞中的动量守恒教案人教版

人教版高中物理选择性必修1第1章第4节实验：验证动量守恒定律教学设计课题实验：验证动量守恒定律单元 1 学科物理年级高二教材分析教材在第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。

教学目标与核心素养1、能依据已有知识合理设计实验方案。

2、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。

3、能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论。

4、坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误。

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过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课碰撞：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。

引导学生回忆动量守恒定律，引出新课。

讲授新课最简单的碰撞情况—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：了解一维碰撞的情景。

为下一步更好的完成实验操方案一：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。

碰 撞一．目的要求1．用对心碰撞特例检验动量守恒定律；2．了解动量守恒和动能守恒的条件；3．熟练地使用气垫导轨及数字毫秒计。

二．原理1．验证动量守恒定律动量守恒定律指出：若一个物体系所受合外力为零，则物体的总动量保持不变；若物体系所受合外力在某个方向的分量为零，则此物体系的总动量在该方向的分量守恒。

设在平直导轨上，两个滑块作对心碰撞，若忽略空气阻力，则在水平方向上就满足动量守恒定律成立的条件，即碰撞前后的总动量保持不变。

22112211v m v m u m u m +=+ (6.1) 其中，1u 、2u 和1v 、2v 分别为滑块1m 、2m 在碰撞前后的速度。

若分别测出式(6.1)中各量，且等式左右两边相等，则动量守恒定律得以验证。

2．碰撞后的动能损失只要满足动量守恒定律成立的条件，不论弹性碰撞还是非弹性碰撞，总动量都将守恒。

但对动能在碰撞过程中是否守恒，还将与碰撞的性质有关。

碰撞的性质通常用恢复系数e 表达：2112u u v v e --= (6.2) 式(6.2)中，12v v -为两物体碰撞后相互分离的相对速度，21u u -则为碰撞前彼此接近的相对速度。

(1)若相互碰撞的物体为弹性材料，碰撞后物体的形变得以完全恢复，则物体系的总动能不变，碰撞后两物体的相对速度等于碰撞前两物体的相对速度，即2112u u v v -=-，于是1=e ，这类碰撞称为完全弹性碰撞。

(2)若碰撞物体具有一定的塑性，碰撞后尚有部分形变残留，则物体系的总动能有所损耗，转变为其他形式的能量，碰撞后两物体的相对速度小于碰撞前的相对速度，即21120u u v v -<-<于是，10<<e ，这类碰撞称为非弹性碰撞。

(3)碰撞后两物体的相对速度为零，即012=-v v 或v v v ≡=12，两物体粘在一起以后以相同速度继续运动，此时0=e ，物体系的总动能损失最大，这类碰撞称为完全非弹性碰撞，它是非弹性碰撞的一种特殊情况。

第一章动量守恒定律§1-1 动量一、学习目标1.通过实验寻求碰撞中的不变量.2.理解动量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量.二、学习过程【知识点1】寻求碰撞中的不变量1．质量大的C球与静止的质量小的B球碰撞，B球获得的速度大于(填“大于”“小于”或“等于”)碰前C球的速度，两球碰撞前后的速度之和不相等(填“相等”或“不相等”)．2．由教材第3页小车碰撞实验中记录的数据知：两小车碰撞前后，动能之和不相等(填“相等”或“不相等”)，质量与速度的乘积之和基本不变．例题1、(多选)在做探究碰撞中的不变量实验时，实验条件是( )A．斜槽轨道必须是光滑的B．斜槽轨道末端的切线是水平的C．入射球每一次都要从同一高度由静止滚下D．碰撞的瞬间，入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行【答案】BCD【解析】探究碰撞中的不变量实验，要求入射小球每次到槽口时，具有相同的速度，所以应从槽上同一位置滚下，但斜槽不需要光滑，选项A错误，选项C正确；由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动，且抛物线在同一平面，选项B、D正确．例题2、某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通数字计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt 1＝10.01 ms ，通过光电门2的挡光时间Δt 2＝49.99 ms ，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt 3＝8.35 ms ；⑧测出挡光片的宽度d ＝5 mm ，测得滑块1(包括撞针)的质量为m 1＝300 g ，滑块2(包括弹簧)质量为m 2＝200 g. (2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A.__________ __________________________， B ．______________________________________________________________.②碰撞前滑块1的速度v 1为________m/s ；碰撞后滑块1的速度v 2为________m/s ；滑块2的速度v 3为________m/s.(结果保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)a ．______________________________________________________________； ________________________________________________________________.b ．______________________________________________________________； ________________________________________________________________. 【答案】(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 B ．保证两个滑块的碰撞是一维的 ②0.50 0.10 0.60 ③见解析【解析】(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差， B ．保证两个滑块的碰撞是一维的．②滑块1碰撞前的速度v 1＝d Δt 1＝5×10－310.01×10－3 m/s≈0.50 m/s；滑块1碰撞后的速度v 2＝d Δt 2＝5×10－349.99×10－3 m/s ≈0.10 m/s； 滑块2碰撞后的速度v 3＝d Δt 3＝5×10－38.35×10－3 m/s ≈0.60 m/s.③a.系统碰撞前后质量与速度的乘积之和不变．原因：系统碰撞前的质量与速度的乘积m 1v 1＝0.15 kg·m/s，系统碰撞后的质量与速度的乘积之和m 1v 2＋m 2v 3＝0.15 kg·m/s. b ．碰撞前后总动能不变．原因：碰撞前的总动能E k1＝12m 1v 21＝0.037 5 J 碰撞后的总动能E k2＝12m 1v 22＋12m 2v 23＝0.037 5 J所以碰撞前后总动能相等．【问题探究】某同学将0.5 kg的足球以5 m/s的速度踢到竖直墙上，足球以5 m/s的速度被弹回．(1)足球的初动量和末动量是否相同？(2)足球的动量变化量是多少？【答案】(1)足球初、末动量大小相同，但方向不同，故初、末动量不同．(2)设初速度方向为正方向，Δp＝m v2－m v1＝0.5×(－5) kg·m/s－0.5×5 kg·m/s＝－5 kg·m/s.即大小为5 kg·m/s，方向与垒球初速度方向相反．【知识点2】动量1．动量(1)定义：物体的质量和速度的乘积．(2)公式：p＝m v，单位：kg·m/s.(3)动量的矢量性：动量是矢(填“矢”或“标”)量，方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则．2．动量的变化量(1)物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差，Δp＝p′－p(矢量式)．(2)动量始终保持在同一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算转化为代数运算，此时的正、负号仅表示方向，不表示大小．例题3、一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的大理石后被弹回，沿着同一直线以2m/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？【答案】有变化，-0.8kg·m/s，且动量变化的方向向左【详解】取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v=2m/s，碰撞前钢球的动量为==⨯⋅=⋅0.22kg m/s0.4kg m/sp mv碰撞后钢球的速度为v′=0.2m/s，碰撞后钢球的动量为0.22kg m/s 0.4kg m/s p mv '='=-⨯⋅=-⋅0.4kg m/s 0.4kg m/s 0.8kg m/s p p p ∆='-=-⋅-⋅=-⋅且动量变化的方向向左例题4、 两个质量不同的物体，如果它们的（ ） A ．动能相等，则质量大的动量小B ．动量大小相等，则质量大的动能小C ．动量变化量相同，则受到合力做的功相等D ．动能变化量相同，则受到合力的冲量相等 【答案】B 【详解】A ．由动能和动量定义有2k 1=2E mv ，P mv =，P =两个质量不同的物体，在动能相等时，质量大的动量大，A 错误；B ．动量大小相等，由2k =2P E m 可知，则有质量大的动能小，B 正确；CD ．在动量变化量相同时，即合外力的冲量相同()()121234m v v m v v -=-而合外力做功相同即动能变化相同()()22221212341122m v v m v v -=-如果同时成立，化简可得1234v v v v +=+该式不一定成立，因此CD 错误。

实验七验证动量守恒定律1．实验目的验证碰撞中的动量守恒.2．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等。

3．实验器材方案一利用气垫导轨完成一维碰撞实验气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。

方案二在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个）、天平、撞针、橡皮泥。

方案三利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。

4．实验步骤方案一利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出滑块质量。

(2）安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。

（3）测速度：接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向）。

（4）验证：一维碰撞中的动量守恒。

方案二在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验(1）测质量:用天平测出两小车的质量。

(2）安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图所示.(3）碰撞：接通电源，让小车A运动,小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。

(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝错误!算出速度.(5）改变条件：改变碰撞条件，重复实验。

(6）验证：一维碰撞中的动量守恒。

方案三利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验（1)测质量：先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2（m1>m2）。

(2)安装：按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保两小球正碰后的速度方向水平。

第1节碰__撞(对应学生用书页码P1)一、碰撞现象1．碰撞做相对运动的两个(或几个)物体相遇而发生相互作用，运动状态发生改变的过程。

2．碰撞特点(1)时间特点：在碰撞过程中，相互作用时间很短。

(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，相互作用力远远大于外力。

(3)位移特点：在碰撞过程中，物体发生速度突变时，位移极小，可认为物体在碰撞前后仍在同一位置。

试列举几种常见的碰撞过程。

提示：棒球运动中，击球过程；子弹射中靶子的过程；重物坠地过程等。

二、用气垫导轨探究碰撞中动能的变化1．实验器材气垫导轨，数字计时器、滑块和光电门，挡光条和弹簧片等。

2．探究过程(1)滑块质量的测量仪器：天平。

(2)滑块速度的测量仪器：挡光条及光电门。

(3)数据记录及分析，碰撞前、后动能的计算。

三、碰撞的分类1．按碰撞过程中机械能是否损失分为：(1)弹性碰撞：碰撞过程中动能不变，即碰撞前后系统的总动能相等，E k1＋E k2＝E k1′＋E k2′。

(2)非弹性碰撞：碰撞过程中有动能损失，即动能不守恒，碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能。

E k1′＋E k2′＜E k1＋E k2。

(3)完全非弹性碰撞：碰撞后两物体黏合在一起，具有相同的速度，这种碰撞动能损失最大。

2．按碰撞前后，物体的运动方向是否沿同一条直线可分为：(1)对心碰撞(正碰)：碰撞前后，物体的运动方向沿同一条直线。

(2)非对心碰撞(斜碰)：碰撞前后，物体的运动方向不在同一直线上。

(高中阶段只研究正碰)。

(对应学生用书页码P1)探究一维碰撞中的不变量1.探究方案方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞 (1)质量的测量：用天平测量。

(2)速度的测量：v ＝ΔxΔt ，式中Δx 为滑块(挡光片)的宽度，Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。

(3)各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。

碰撞和动量守恒实验教案一、实验目的1. 理解碰撞和动量守恒的概念。

2. 学习运用实验方法验证动量守恒定律。

3. 培养学生的实验操作能力和团队协作精神。

二、实验原理1. 动量守恒定律：在一个没有外力作用的系统中，系统的总动量保持不变。

2. 碰撞过程遵循碰撞定律，即碰撞前后系统的总动量不变。

三、实验器材与步骤1. 器材：小车、滑轮、木板、挡板、弹簧秤、绳子、测量尺。

2. 步骤：（1）将木板水平放置，调整滑轮位置，使小车能够通过滑轮与木板相连。

（2）将挡板放置在木板的一端，使小车在撞击挡板后能够反弹。

（3）用绳子将小车与弹簧秤相连，记录弹簧秤的示数。

（4）让小车从一定高度下滑，撞击挡板，观察并记录小车碰撞前后的速度、方向以及弹簧秤的示数。

（5）重复实验，记录多组数据。

四、数据处理与分析1. 计算碰撞前后小车的速度。

2. 计算碰撞前后系统的总动量。

3. 分析动量守恒定律在实验中的应用。

五、实验报告要求1. 整理实验数据，绘制图表。

2. 分析实验结果，验证动量守恒定律。

3. 提出改进措施，提高实验的准确性。

六、实验安全注意事项1. 确保实验过程中小车滑行速度适中，避免过快导致实验数据不准确或安全事故。

2. 操作弹簧秤时，注意防止弹簧秤突然断裂，以免造成伤害。

3. 保持实验室整洁，避免实验器材乱放影响实验结果和安全。

4. 在撞击挡板时，注意观察挡板和小车的运动状态，防止发生意外。

七、实验拓展1. 探讨在不同撞击角度下，动量守恒定律的适用性。

2. 研究碰撞过程中能量的转化，如弹性碰撞和完全非弹性碰撞。

3. 分析实际运动中摩擦力对动量守恒的影响。

八、实验注意事项1. 实验前检查器材是否完好，确保实验顺利进行。

2. 保持实验环境的稳定性，如温度、湿度等，避免影响实验结果。

3. 严格遵循实验步骤，确保数据的真实性和可靠性。

4. 记录实验数据时，注意单位和精确度，避免计算错误。

九、实验评价1. 评价学生对动量守恒定律的理解和应用能力。

高中力学物理动量守恒教案
教学内容：动量的概念、动量守恒定律、动量守恒定律在碰撞问题中的应用
教学目标：
1. 理解动量的概念；
2. 掌握动量守恒定律的基本原理；
3. 能够运用动量守恒定律解决碰撞问题。

教学重点：动量的概念、动量守恒定律、碰撞问题的解决
教学难点：碰撞问题中动量守恒定律的应用
教学过程：
一、导入新知识
让学生通过观察一个小球被撞击后加速度、速度的改变来引出动量的概念，并介绍动量的定义。

二、讲解动量守恒定律
1. 介绍动量守恒定律的概念和基本原理。

2. 解释动量守恒定律在封闭系统中的适用条件。

三、案例分析
1. 给出一个简单的碰撞问题，让学生尝试运用动量守恒定律求解。

2. 讲解解题思路和方法，引导学生理解碰撞问题中的动量守恒原理。

四、练习与检测
让学生进行一些练习题，巩固动量守恒定律的应用。

布置作业，要求学生解决几个碰撞问题，以检测他们是否掌握了动量守恒定律的应用。

五、总结与评价
对学生的学习情况进行总结和评价，强调动量守恒定律在力学物理中的重要性。

教学反思：
在教学过程中，要重点讲解动量守恒定律的适用条件和应用方法，帮助学生理解并熟练运用这一重要物理定律。

同时，要引导学生进行实际的案例分析和练习，加深他们对动量守恒定律的理解和掌握。

实验验证碰撞中的动量守恒教案实验目的：验证碰撞中动量守恒定律。

实验原理：碰撞是物体之间相互作用力的一种形式。

在碰撞过程中，物体会相互传递动量，并且按照动量守恒定律的要求，总动量在碰撞前后保持不变。

实验材料：1.碰撞小车2.弹簧塔座3.弹簧组4.直尺5.纸张6.计时器7.大碗实验步骤：1.将弹簧组装到弹簧塔座上，使弹簧处于松弛状态。

2.将纸张固定在直尺上，作为测量轨道的标尺。

3.将碰撞小车放置在轨道起点的挡板上，并保证它的位置和速度恰好对应标尺上的一个刻度。

4.将大碗放在轨道终点处，以接住碰撞小车并减小运动速度。

5.按下计时器开始计时，同时释放碰撞小车。

6.碰撞小车经过测量轨道上的一些标尺刻度时，快速记录下时间。

7.重复实验多次，取平均值。

实验数据处理与分析：1.计算碰撞小车在每个标尺位置上的速度：v=d/t，其中v为速度，d 为测量轨道上的标尺间距，t为对应的碰撞小车运动时间。

2.根据质量守恒定律，对于一维碰撞，碰撞前总动量等于碰撞后总动量：m1*v1i+m2*v2i=m1*v1f+m2*v2f，其中m为质量，v为速度，i和f分别代表碰撞前和碰撞后。

3.根据动能守恒定律，对于完全弹性碰撞，碰撞前和碰撞后总动能相等：(1/2)*m1*v1i^2+(1/2)*m2*v2i^2=(1/2)*m1*v1f^2+(1/2)*m2*v2f^24.利用实验测得的数据，计算碰撞后小车的速度，并与理论计算值进行比较和分析。

实验注意事项：1.实验前需对实验装置进行检查，确保各部分完好无损。

2.实验时需保持装置稳定，防止外界干扰。

3.实验过程中，对小车的起始位置和速度调整需准确。

4.对实验数据的记录和处理要仔细和准确。

实验预期结果：根据动量守恒定律，碰撞后总动量应该等于碰撞前的总动量，而根据离子碰撞后小车的速度计算这个动量，并与实验测得的值进行比较，验证动量守恒定律的正确性。

实验结论：根据实验数据和计算结果，如果碰撞小车在不同位置上的碰撞时间和速度满足动量守恒定律和动能守恒定律，那么可以得出结论：碰撞中的动量是守恒的。

高中物理碰撞教案设计
教学目标：
1. 了解碰撞的概念和特点
2. 掌握碰撞的基本公式和定律
3. 能够应用所学知识解决简单的碰撞问题
教学内容：
1. 碰撞的定义和分类
2. 碰撞的基本定律
3. 碰撞的动量守恒和动能守恒定律
教学重点：
1. 碰撞的定义和特点
2. 碰撞的动量守恒定律的应用
教学难点：
1. 碰撞的动量守恒和动能守恒定律的理解和应用
教学准备：
1. 实验器材：小球、弹簧、测量工具等
2. 教学课件和教学素材
3. 课堂练习题和实验操作指导
教学过程：
一、导入（5分钟）
老师介绍碰撞的概念和重要性，引导学生思考日常生活中碰撞现象的实例，并激发学生学习的兴趣。

二、讲解（15分钟）
1. 碰撞的定义和分类
2. 碰撞的基本定律
3. 碰撞的动量守恒和动能守恒定律
三、实验操作（20分钟）
老师组织学生进行碰撞实验，让学生亲身体验碰撞现象，加深他们对碰撞的理解。

四、总结（5分钟）
引导学生总结碰撞的特点和定律，并解答学生可能出现的问题。

五、课堂练习（15分钟）
布置一些与碰撞相关的练习题，让学生巩固所学知识。

六、作业布置（5分钟）
布置相关的作业，让学生在家继续复习和巩固所学内容。

教学反思：
通过本节课的教学，学生能够初步了解碰撞的概念和特点，掌握碰撞的基本定律，并能够
应用所学知识解决简单的碰撞问题。

同时，通过实验操作和课堂练习的引导，学生的动手
能力和问题解决能力也得到了提高。

在以后的教学中，可以通过更多实验操作和案例分析，进一步拓展学生的碰撞知识，提高他们的学习兴趣和学习效果。