高中物理_科学探究—一维弹性碰撞教学设计学情分析教材分析课后反思
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1.3科学探究—一维弹性碰撞(一)知识与技能1.认识弹性碰撞与非弹性碰撞,认识对心碰撞与非对心碰撞2.了解微粒的散射(二)过程与方法通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否,体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
(三)情感、态度与价值观感受不同碰撞的区别,培养学生勇于探索的精神。
★教学重点用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题★教学难点对各种碰撞问题的理解.★教学方法教师启发、引导,学生讨论、交流。
一、不同类型的碰撞1.碰撞的两个特点(1)碰撞过程时间很短,相互作用很强,可不考虑外界的影响。
(2)碰撞前后状态变化突然且明显,适合用守恒律研究运动状态的变化。
2.碰撞过程图3. 碰撞类型 (1)弹性碰撞在弹性力作用下,碰撞过程只产生机械能的转移,系统内无机械能的损失的碰撞,称为弹性碰撞。
(2)非弹性碰撞○1 非弹性碰撞:受非弹性力作用,使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞。
○2完全非弹性碰撞:是非弹性磁撞的特例,这种碰撞的特点是碰后粘在—起(或碰后具有共同的速度),其动能损失最大。
注意:碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞。
二、弹性碰撞的规律(1)概念:碰撞前后质点系总动能不发生变化的碰撞。
(2)被碰球速度为零的完全弹性碰撞如图,设1m 为入射球,速度为10v ,2m 为被碰球,速度为0。
试求碰后二者的速度。
120(1)二者刚接触的状态(2)形变形成的过程(3)形变最大的状态(4)形变恢复的过程 (5)碰撞刚结束的状态 v :1m 减速,2m 加速k E :减小p :不变v :1m 减速,2m加速 k E :恢复p :不变v :二者具有相等的速度 k E :最小p :不变由动量守恒及碰撞前后动能相等,有:2211101v m v m v m +=……………………①2222112101212121v m v m v m +=……………② 解得:⎩⎨⎧==02101v v v 或 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=10211210212112v m m m v v m m m m v 上面两组解中的第一组,描述的是碰撞前的速度情况;每二组描述的是碰撞后的速度情况。
第一章动量守恒定律1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞教学设计教学目标1、知道什么是弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
2、知道两类碰撞的动能变化特点。
3、会用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。
教学重点掌握什么是弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
教学重点掌握碰撞中动量和能量的关系。
教学过程一、导入新课:【教师引入课程】碰撞是自然界中常见的现象。
播放碰撞现象的视频,学生观看视频,激发学习兴趣。
问题1:你还能说出生产生活中其他常见的碰撞现象吗?学生举例。
问题2、碰撞有什么特点(共性)呢?(1)相互作用时间特点:很短(2)相互作用力特点:很大,内力远大于外力(3)运动状态变化特点:显著(4)碰撞过程动量特点: 动量守恒你能说说什么是碰撞吗?碰撞:相对运动的物体(两个或两个以上),在相遇的极短的时间内产生非常大的相互作用力,它们的运动状态发生显著变化的过程。
二、讲授新课:1.对心碰撞、非对心碰撞师:为了便于研究碰撞的特点,你能对各种碰撞现象进行分类吗?1.对心碰撞与非对心碰撞学生观察这两种碰撞的不同,总结:(1)对心碰撞:碰撞前后的速度都沿同一条直线,也称正碰、一维碰撞。
(2)非对心碰撞:碰撞前后的速度不在一条直线,也称斜碰。
2、弹性碰撞和非弹性碰撞【演示】问:碰撞过程中能量守恒吗?通过什么知道的呢?生:能量守恒。
被撞球摆起的最大高度与被拉起的小球由静止释放的起始高度相同。
师:请计算课本12页例题1 :两辆货车车厢挂接过程中,碰撞前后系统的总动能。
解:沿m1车初速度方向建立坐标轴由动量守恒定律,(m1+m2)v=m1v1解得:v=0.9m/s,方向与m1车初速度方向相同[拓展]E K=m1v2/2=3.6×104JE K/=(m1+m2)v2/2=1.62×104J∆E K减=1.98×104J问:如何探寻碰撞前后有无机械能损失呢?(一)实验测量,进行验证师:你打算采取什么方法测量呢?生:利用气垫导轨和光电门,测量两个滑块碰撞前后的动能利用两个摆球进行碰撞利用斜槽小球做平抛运动进行验证利用斜面上的小车进行碰撞来验证……【演示】利用气垫导轨和光电门,使两个滑块碰撞后合为一体,测量两个滑块碰撞前后的动能。
鲁科版高三物理选修3《科学探究—维弹性碰撞》评课稿引言《科学探究—维弹性碰撞》是高三物理选修3课程中的一节重要内容,在学生学习物理知识的同时,也培养了他们的科学探究精神和实践能力。
本篇评课稿将对该节课进行细致的评价和总结,了解课程设计与实施的优势与不足点,并提出改进建议。
课程设计在课程设计上,《科学探究—维弹性碰撞》注重培养学生的实验观察能力和科学推理能力。
通过探究碰撞实验中物体的运动规律,激发了学生对物理学的兴趣,培养了他们的科学思维和实验技能。
1. 教学目标明确课程设计中明确了教学目标,即通过实验观察和数据分析,学生将学会应用动能守恒定律和动量守恒定律解释维弹性碰撞的现象,并理解碰撞实验过程中常见的物理量。
2. 实验设计合理通过设计合理的实验环节,学生可以亲自操作实验设备,进行实验观察和数据记录。
实验设计既简单又切合实际,使学生能够深入理解维弹性碰撞的本质。
3. 学生实践能力的培养课程设计注重培养学生的实践能力。
通过实验操作和数据处理,学生能够自主进行碰撞实验并分析实验结果。
这样的设计有助于学生的科学探究能力的培养。
4. 归纳总结和展示环节课程设计中设置了归纳总结和展示环节,让学生通过归纳总结实验结果,得出有关维弹性碰撞的规律,并能用简洁、准确的语言表达出来。
这有助于学生的科学思维能力和表达能力的提升。
课程实施课程实施是评价一节课程是否成功的重要指标。
在《科学探究—维弹性碰撞》这节课上,教师在实施过程中采取了灵活多样的教学方法,使学生能够积极参与课堂,加深对物理知识的理解。
1. 手段多样教师在讲解碰撞实验的基本原理时,运用了多媒体教学,通过图文、动画等形式直观地展示了物体在碰撞过程中的运动情况,使学生更容易理解抽象的物理概念。
2. 实验操作自主性教师在实验操作环节给予学生较大的自主权,鼓励他们自行设计实验方案,并指导他们在实验过程中注重观察现象和记录数据。
这种实践性教学方法有助于学生培养自主学习和合作探究的能力。
第1篇一、实验背景弹性碰撞是物理学中一个重要的现象,它涉及到动量守恒和能量守恒两大基本定律。
在本次实验中,我们通过实验验证了弹性碰撞过程中动量守恒和能量守恒定律的正确性,加深了对这两个定律的理解。
二、实验目的1. 了解弹性碰撞的基本概念和特点;2. 掌握弹性碰撞实验的原理和操作方法;3. 验证动量守恒和能量守恒定律在弹性碰撞过程中的正确性;4. 培养学生的实验操作能力和数据处理能力。
三、实验原理1. 动量守恒定律:在一个封闭系统中,如果没有外力作用,系统的总动量保持不变;2. 能量守恒定律:在一个封闭系统中,如果没有外力做功,系统的总能量保持不变;3. 弹性碰撞:在弹性碰撞过程中,两个物体的动能和动量都保持不变。
四、实验过程1. 实验准备:准备实验所需的器材,包括弹性碰撞实验装置、电子计时器、质量测量仪等;2. 实验操作:将实验装置安装好,调整好实验参数,进行实验操作;3. 数据记录:在实验过程中,记录下实验数据,包括碰撞前后的速度、质量等;4. 数据处理:对实验数据进行处理,计算碰撞前后的动量和能量,分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 动量守恒定律验证:通过实验数据计算,碰撞前后的总动量保持不变,验证了动量守恒定律的正确性;2. 能量守恒定律验证:通过实验数据计算,碰撞前后的总能量保持不变,验证了能量守恒定律的正确性;3. 实验误差分析:实验过程中,由于实验装置的精度限制、人为操作误差等因素,导致实验结果存在一定的误差。
为了减小误差,我们采取了以下措施:(1)使用高精度的实验装置;(2)提高实验操作技巧,减小人为误差;(3)多次重复实验,取平均值减小随机误差。
六、实验心得1. 通过本次实验,我深入了解了弹性碰撞的基本概念和特点,认识到动量守恒和能量守恒定律在弹性碰撞过程中的重要性;2. 实验过程中,我学会了使用实验装置,掌握了实验操作方法,提高了自己的实验操作能力;3. 在数据处理过程中,我学会了如何运用数学工具分析实验数据,提高了自己的数据处理能力;4. 本次实验让我明白了实验过程中严谨的态度和细致的操作对于实验结果的重要性;5. 通过实验,我认识到理论知识与实际操作相结合的重要性,为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
1 12 1 1 2 教学设计一、引入新课1666 年,英国皇家学会做了一个实验,在当时引起了极大的轰动。
今天,我要重做这个实验,看看是否能够引起举世瞩目。
【演示实验】两个钢球的牛顿摆,演示等质量小球弹性碰撞,速度交换。
很明显,我的这个实验没有引起什么太大的轰动,因为过去的人没怎么学好物理,而我们现代人都学了物理。
【课件展示】两张动图:一张古代人用黏土容器做牛顿摆失败的动图,一张电灯泡做牛顿摆的美丽动图。
二、新课教学【知识回顾】(1)动量守恒定律的条件是什么(2)动量守恒定律的表达式?答案点拨:(1)不受外力或所受外力合力为零。
(2)m v+m v =m v' +m v'【自主预习】碰撞的特点:(1)碰撞时间非常短,可以忽略不计。
2 2(2)碰撞过程中内力往往远大于外力,系统所受外力可以忽略不计,所以系统的动量守恒。
(一)不同类型的碰撞【课件展示】利用多媒体课件展示碰撞的分类。
(1)非弹性碰撞:碰撞过程中有动能损失,即动能不守恒。
(2)完全非弹性碰撞:碰撞后物体结合在一起,动能损失最大。
(3)弹性碰撞:物体碰撞后,形变能够完全恢复,不发热、发声,没有动能损失,又称为完全弹性碰撞。
问题:日常生活中哪些是弹性碰撞,哪些是完全非弹性碰撞?答案点拨:台球的子球和母球之间的碰撞、保龄球的碰撞是弹性碰撞;子弹打入木块是完全非弹性碰撞。
问题:碰撞过程中动量和动能满足什么条件?同向运动的两小球相碰后同向运动,两小球的速度满足什么条件?【课件展示】碰撞满足的条件:(1)动量守恒,即p1+p2 = p1′+p2′。
(2)动能不增加,即Ek1+Ek2 ≥ Ek1′+Ek2′。
(3)碰撞只发生一次:碰撞后,原来在前面的物体的速度一定增大,且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度。
【例题1】(单选)如图1 所示质量相等的A、B 两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A 球的速度是6 m/s,B 球的速度是-2 m/s,不久A、B 两球发生了对心碰撞.对于该碰撞之后的A、B 两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的各种猜测结果一定无法实现的是( )A.v A′=-2 m/s,v B′=6 m/sB.v A′=2 m/s,v B′=2 m/sC.v A′=1 m/s,v B′=3 m/sD.v A′=-3 m/s,v B′=7 m/s答案点拨:D(二)一维弹性碰撞的实验研究和规律【探究实验】猜想:引导学生先“猜一猜”质量较大的球与静止的质量较小的球发生弹性碰撞,碰撞的特点是什么样的?质量较小的球与静止的质量较大的球发生弹性碰撞,碰撞的特点又是什么样的?设计实验:引导学生提出实验方案。
第十六章动量守恒定律4、碰撞【教学目标】(1)了解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维弹性碰撞问题。
(2)了解对心碰撞和非对心碰撞。
(3)了解散射和中子的发现过程,体会理论对实践的指导作用,进一步了解动量守恒定律的普适性。
【教学重难点】用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题,对各种碰撞问题的理解。
【教学方法】学生分组实验、讨论、交流,老师演示实验分析讲解,师生共同交流。
【教学用具】多媒体辅助教学设备、牛顿摆球装置、自制碰球实验装置、气垫导轨、光电门、光电计时器、不同质量的滑块等【课时安排】本节为第一课时【教学设计】一、新课引入学生:列举所了解到的生活中的碰撞现象:碰碰车、台球、保龄球教师:补充说明,宏观物体天体间的碰撞及微观粒子间的碰撞并举例说明微观粒子间的碰撞更加常见,例如教室内空气分子的碰撞每秒钟数亿次。
让学生体会到学习碰撞对研究微观粒子的运动规律有重要意义。
学生:根据自己所理解关于碰撞的观念说明什么叫碰撞或碰撞模型的特点。
教师:进一步引导学生归纳得出,碰撞发生时间极短,内力远大于外力,对碰撞系统来讲外力的冲量可以忽略不计,因此碰撞过程满足动量守恒定律。
教师:提出问题,碰撞过程满足动量守恒定律,碰撞过程能量守恒吗?二、进行新课1、探究实验:碰撞过程中能量是否守恒自制碰球实验装置:两个金属球、细线、铁架台、双面胶学生: 利用两个碰球的实验装置,学生分组实验并上讲台展示实验现象、说明结论。
教师:引导学生按以下两个方案进行并得出结论(1)实验方案一:碰球间不加双面胶实验现象:B 求静止,把A 求向左拉起一定高度与B 球相撞,B 球被碰后摆起的高度与球A 初始下落的过度几乎相同或把A 、B 两球左右拉起相同的过度由静止释放碰后二者又回到初始的高度。
得出结论:碰撞过程能量守恒(2)实验方案二:在两球碰撞部分贴上双面胶实验现象:把A 、B 两球左右拉起相同的过度由静止释放碰后二者静止。
弹力——教学设计教学目标:(一)知识与技能1、知道常见的形变,知道什么是弹力,知道弹力产生的原因和条件。
2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力;会分析弹力的方向,能正确画出弹力的示意图。
3、知道在弹性限度内,同一物体形变越大,弹力越大,理解胡克定律。
(二)过程与方法1、创设物理情境,做感受性实验,学生通过具体现象的分析,归纳形变的种类,体会弹力是如何产生的。
2、做“放大微小形变”,学生间接感受微小形变的存在,并知道把微小量进行放大,是物理学中常用的方法。
3、通过演示实验让学省感触到形变与弹力的关系,并通过实验探究的方式,总结出胡克定律。
(三)情感、态度与价值观1、通过对“微小量放大”方法的了解,体会物理方法的精妙,发扎对科学知识的好奇心与求知欲。
2、通过实验,探究归类的过程,体会科学探究的过程,感受发现规律的乐趣,加强动手能力及语言表达能力。
教学重难点:1、弹力产生的原因和条件、弹力的方向及胡克定律。
2、利用假设法判断弹力的有无,分析弹力的方向并画出弹力的示意图。
教学方法:演示实验,自主探索+重点点拨,并辅以问题法,小组实验,讨论法等。
教学过程:一、导入新课【复习导入】问题1:什么是力?力的三要素是什么?答:力是物体与物体之间的相互作用。
力的大小、方向、作用点问题2:力的作用效果有哪些?答:改变物体的运动状态;改变物体的形状。
点拨:生活中很多改变物体形状的例子,请学生举出力改变形状的例子。
二、新课讲授根据学生所给的例子,引导学生给出形变的定义——物体形状或体积的变化叫做形变(一)形变【实验演示】演示塑料泡沫在力的作用下的各种形变方式,给出形变分类。
【小组实验】以小组为单位,用力去改变桌上各种物体的形状,包括橡皮筋,弹簧,塑料泡沫,橡皮你的形状,观察思考有无区别。
问题1:这些形变有没有区别?有的可以恢复原状,有的不可以。
总结:根据发生形变后可否完全恢复,形变又分为弹性形变,非弹性形变。
演示拉扯橡皮筋,得出弹性限度的概念。
弹性碰撞和非弹性碰撞说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的题目是“弹性碰撞和非弹性碰撞”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“弹性碰撞和非弹性碰撞”是高中物理选修 3-5 中动量守恒定律这一章节的重要内容。
这部分知识不仅是对动量守恒定律的深入理解和应用,也为后续学习能量守恒定律以及解决复杂的物理问题奠定了基础。
教材首先通过生活中的常见现象引入碰撞的概念,然后分别阐述了弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
通过实验探究和理论推导,让学生理解碰撞过程中动量和能量的变化规律。
教材内容注重培养学生的科学思维和实验探究能力,使学生能够运用所学知识解决实际问题。
二、学情分析学生在学习本节课之前,已经掌握了动量和动量守恒定律的基本概念和规律,具备了一定的分析和解决物理问题的能力。
但是,对于碰撞过程中动量和能量的变化,学生往往难以直观地理解,需要通过实验和理论分析来加深认识。
此外,高中生的抽象思维能力和逻辑推理能力还在不断发展中,在教学过程中需要引导学生逐步建立物理模型,培养他们的科学思维方法。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)理解弹性碰撞和非弹性碰撞的概念,知道其区别和联系。
(2)掌握弹性碰撞和非弹性碰撞过程中动量守恒和能量守恒的规律。
(3)能够运用动量守恒定律和能量守恒定律解决简单的碰撞问题。
2、过程与方法目标(1)通过实验观察和分析,培养学生的观察能力和实验数据处理能力。
(2)通过理论推导和数学计算,提高学生的逻辑推理能力和数学应用能力。
(3)通过小组讨论和合作探究,培养学生的团队合作精神和交流表达能力。
3、情感态度与价值观目标(1)让学生体会物理知识与生活实际的紧密联系,激发学生学习物理的兴趣。
(2)培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
(3)通过对碰撞现象的研究,使学生认识到自然界的和谐与统一,培养学生的科学世界观。
课题题目: 碰撞学科:高中物理年级:高二授课教师:课标分析:内容标准(1)探究物体弹性碰撞的一些特点。
知道弹性碰撞和非弹性碰撞。
(2)通过实验,理解动量和动量守恒定律。
能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。
知道动量守恒定律的普遍意义。
教学背景分析:碰撞作为《动量守恒定律》一节的重要应用,学生已经掌握了动量守恒定律的简单应用,进行教学设计时,在把握《课程标准》的前提下,旨在激发学生对物理现象及规律进行自主探究和体验,加强对物理本质的理解,并能对掌握的物理规律进行不同层次的拓展和应用,了解不同种类的碰撞,会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。
设计在学生仔细观察课堂演示实验和演示视频的基础上,引导学生归纳碰撞特点、了解碰撞的分类,探究不同碰撞中的物理规律。
运用已掌握的动量和机械能守恒定恒。
《碰撞》教学设计三维教学目标1、知识与技能(1)认识弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
会应用动量、能量的观点分析、解决一维碰撞问题。
掌握弹性碰撞中等质量交换速度。
(2)了解对心碰撞和非对心碰撞。
(3)了解散射和中子的发现过程,进一步了解动量守恒定律的普适性。
(4)熟练掌握碰撞的特点,加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解并解决实际的物理问题,是学习动量守恒定律的基本要求.2、过程与方法:通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否,体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
3、情感、态度与价值观:感受不同碰撞的区别,培养学生勇于探索的精神。
教学重点:用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题,加深对各种碰撞问题的理解教学难点:对各种碰撞问题的理解.教学方法:教师启发、引导,学生讨论、交流。
教学用具:多媒体辅助教学设备,牛顿摆等。
教学过程:(一)引入新课观看台球碰撞试验视频,提出碰撞这个概念。
提问:能否举出生活中碰撞的实例?回答:如:球的撞击、打桩、锻铁以及分子、原子或原子核的互撞等,甚至如人从车上跳下、子弹打入墙壁等现象在一定条件下也可以看作碰撞过程。
第三节科学探究一一一维弹性碰撞教学设计林海[三维教学目标]1、知识与技能(1)了解不同类型的碰撞,知道完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的主要特征。
(2)掌握弹性碰撞的规律。
(3)能根据弹性碰撞的规律解释判断有关的现象和解决有关的问题。
2、过程与方法:通过探究一维弹性碰撞问题,使学生体验科学探究的过程,掌握科学探究的方法。
3、情感、态度与价值观:通过体验动量守恒定律在弹性碰撞中的应用,培养学生理论联系实际以及利用理论分析解决实际问题的能力。
[教学重点]用动量守恒定律、动能守恒讨论碰撞问题[教学难点]对各种碰撞问题的理解.[教学方法]学生探究、教师引导。
[教学用具]多媒体辅助教学设备、碰撞实验仪器[教学流程][教学过程]I、引入新课碰撞是日常生活中极为常见的现象,这节课我们一起来分析碰撞、研究碰撞。
II、新课教学1、体验碰撞,感知碰撞特点【学生实验】利用三个小球自由玩耍,使它们之间发生碰撞,观察(视觉、听觉、触觉等)碰撞现象总结其特点。
实验过程中教师巡视,注意纠正学生不恰当的碰撞方式。
师:请你说出你观察到的碰撞特点?生:听到碰撞有声音。
师:碰撞的声音是长还是短?生:声音很短。
师:声音很短能说明什么?生:碰撞的时间极短。
师:很好请坐。
我们由听碰撞的声音可以推测碰撞时间极短,而据此我们可以进一步推断碰撞过程中内力远大于外力。
还有哪些同学观察到碰撞的其他特点?生:有的碰撞前后两球在一条直线上运动,有的碰撞则不在一条直线上运动。
师:请你示范一下。
利用视频展台,学生边实验边讲解。
师:在物理学中把碰撞前后两球在一条直线上的叫做正碰,另一种叫做斜碰。
2、提出疑问,激发探究兴趣师:接下来我给大家展示一个碰撞实验,是1666年在英国皇家学会上表演的一个实验,在当时曾经引起极大的轰动。
实验仪器较为简单,用细绳悬挂两个钢球在同一水平高度,这两个钢球的大小、形状和质量均相同。
请大家注意观察。
师:请哪位同学描述一下你看到的实验现象。
教学设计
一、引入新课
1666年,英国皇家学会做了一个实验,在当时引起了极大的轰动。
今天,我要重做这个实验,看看是否能够引起举世瞩目。
【演示实验】两个钢球的牛顿摆,演示等质量小球弹性碰撞,速度交换。
很明显,我的这个实验没有引起什么太大的轰动,因为过去的人没怎么学好物理,而我们现代人都学了物理。
【课件展示】两张动图:一张古代人用黏土容器做牛顿摆失败的动图,一张电灯泡做牛顿摆的美丽动图。
二、新课教学
【知识回顾】
(1)动量守恒定律的条件是什么 (2)动量守恒定律的表达式?
答案点拨:(1)不受外力或所受外力合力为零。
(2)'22'112211v m v m v m v m +=+
【自主预习】碰撞的特点:
(1)碰撞时间非常短,可以忽略不计。
(2)碰撞过程中内力往往远大于外力,系统所受外力可以忽略不计,所以系统的动量守恒。
(一)不同类型的碰撞
【课件展示】利用多媒体课件展示碰撞的分类。
(1)非弹性碰撞:碰撞过程中有动能损失,即动能不守恒。
(2)完全非弹性碰撞:碰撞后物体结合在一起,动能损失最大。
(3)弹性碰撞:物体碰撞后,形变能够完全恢复,不发热、发声,没有动能损失,又称为完全弹性碰撞。
问题:日常生活中哪些是弹性碰撞,哪些是完全非弹性碰撞?
答案点拨:台球的子球和母球之间的碰撞、保龄球的碰撞是弹性碰撞;子弹打入木块是完全非弹性碰撞。
问题:碰撞过程中动量和动能满足什么条件?同向运动的两小球相碰后同向运动,两小球的速度满足什么条件?
【课件展示】碰撞满足的条件:
(1)动量守恒,即p1+p2 = p1′+p2′。
(2)动能不增加,即Ek1+Ek2 ≥ Ek1′+Ek2′。
(3)碰撞只发生一次:碰撞后,原来在前面的物体的速度一定增大,且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度。
【例题1】(单选)如图1所示质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是 6 m/s,B 球的速度是-2 m/s,不久A、B两球发生了对心碰撞.对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的各种猜测结果一定无法实现的是
( )
A.v A′=-2 m/s,v B′=6 m/s
B.v A′=2 m/s,v B′=2 m/s
C.v A′=1 m/s,v B′=3 m/s
D.v A′=-3 m/s,v B′=7 m/s
答案点拨:D
(二)一维弹性碰撞的实验研究和规律
【探究实验】
猜想:引导学生先“猜一猜”
质量较大的球与静止的质量较小的球发生弹性碰撞,碰撞的特点是什么样的?质量较小的球与静止的质量较大的球发生弹性碰撞,碰撞的特点又是什么样的?
设计实验:引导学生提出实验方案。
进行实验:引导学生分工协作,利用提供的实验器材进行实验,观察实验现象并记录。
分析论证:引导学生一起分析实验现象,得出结论。
实验结论:(1)质量较大的球与静止的质量较小的球发生弹性碰撞,碰后两球运动方向相同。
(2)质量较小的球与静止的质量较大的球发生弹性碰撞,碰后,质量较小的钢球速度方向与原来相反。
【理论推导】
质量为m 1的小球以速度v 1与静止的质量为m 2的小球发生弹性碰撞,设碰后m 1、m 2的速度分别为v 1′和v 2′。
思路点拨:弹性碰撞前后满足动量守恒和动能守恒。
学生活动:根据动量守恒定律和机械能守恒定律,写出碰撞前后动量守恒和动能守恒的表达式。
动量守恒 '
22'1111v m v m v m +=
动能守恒 2
'222'112112
12121
v m v m v m +=
碰后两个物体的速度分别为: 12121'1v m m m m v +-=
12
11'
22v m m m v += 思考讨论:如何由以上两式对引入新课的实验和弹性碰撞实验研究的结论进行解释?
学生活动:将m 1=m 2 、m 1>m 2 和m 1<m 2三个条件代入v 1′和v 2′的公式,分析实验实验研究的结论,并通过表述加深理解。
【课件展示】
(1)当m 1=m 2时,v 1′=0,v 2′=v 1,表示碰撞后两球交换速度; (2)当m 1>m 2时,v 1′>0,v 2′>0,表示碰撞后两球向前运动; (3)当m 1<m 2时,v 1′<0,v 2′>0,表v 1′=v 1,v 2′=2v 1回来。
【思考讨论】
如果m 1>>m 2,v 1′和v 2′分别是什么情况呢?反之,如果m 1<<m 2
呢?
答案点拨:m 1>>m 2时:v 1′=v 1,v 2′=2v 1;
m 1<<m 2时:v 1′=-v 1,v 2′=0。
【实验演示】
用细绳将台球和乒乓球吊在铁架台上,进行碰撞演示。
【思维拓展】
(1)如果m 1=m ,m 2=2m ,v 1′和v 2′又是什么情况呢?
(2)若要实验碰后两个小球以等大反向的速度相反运动,两球质量需要满足什么关系?
答案点拨:(1)1'131
v v -=,1'
23
2v v =(2)m 2=3m 1
【实验验证】
用气垫导轨、光电门和计时器,验证质量相等的两滑块碰撞速度交换的情况,还有1倍质量的滑块碰静止的2倍质量的滑块碰后速度关系。
【例题2】(单选)一中子与一质量数为A(A>1)的原子核发生弹性正碰.若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )
A .11-+A A
B .11+-A A
C .()214+A A
D .()()
2
2
11-+A A 答案点拨:A
【例题3】如图2所示,ABC 为一固定在竖直平面内的光滑轨道,BC 段水平,AB 段与BC 段平滑连接,质量为m 1的小球从高为h 处由静止开始沿轨道下滑,与静止在轨道BC 段上质量为m 2的小球发生碰撞,碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上,且在碰撞过程中无机械能损失。
求碰撞后小球m 2的速度大小。
图2
答案点拨:
2
1122m m gh
m
三、课堂小结
引导学生对本节课的学习进行总结: 1. 碰撞的类型有哪三种? 2. 碰撞必须满足的三个条件?
3. 完全弹性碰撞中,系统的总动量和动能都守恒。
运动物体碰向静止物体,碰后两物体的速度公式?
四、课堂检测
学生用5分钟的时间完成课堂检测中的三个选择题。
五、布置作业
课本第20页的课后作业。
学情分析
完全弹性碰撞中的动量守恒和动能守恒,学生容易想到和写出方程理解,但是真正灵活应用碰后速度的两个公式,需要通过认真思考、概括。
学习本课,需要注意的是引导学生在实验的基础上,总结规律;同时,实验的过程也是对操作能力的培养过程,是物理学习的探究过程,所以要在学习过程中培养学生的探究意识。
引导学生通过对实验现象的观察、分析得出结论,再通过理论推
导得出碰后速度公式,并利用公式解释实验现象。
最后再利用三个特例进行讨论,利用演示实验激发兴趣,变被动记忆为主动认知。
学生当堂学习效果评测结果及分析
通过课内观察和课后学生反映,这节课的教学效果明显,三维目标达成度高,掌握了三种不同类型的碰撞和一维弹性碰撞的规律。
通过本节课的学习,学生在动手能力、语言表达能力和分析解决问题的能力都得到一定提高。
通过课后练习学生进一步熟悉了一维碰撞的规律,熟悉了动量守恒定律的应用,受益匪浅。
教材分析
本节内容首先提到了不同类型的碰撞,教学中着重引导学生从“能量转化的情况不同”这一角度去理解不同类型的碰撞,本节重点探讨了完全弹性碰撞的规律,知道在完全弹性碰撞中动量守恒,动能也守恒,并利用方程求解碰后速度,并根据方程结果判断解释一些现象。
教学中安排了学生分组探究弹性碰撞的实验,充分利用培养学生的科学探究能力,让学生亲自操作以便切身体验弹性碰撞的特点.为了培养学生的表达能力应要求学生准确描述出不同情况下两钢球发生弹性碰撞的特点.
碰撞问题是教学的重点,高考的热点.特别是完全弹性碰撞中的特例:运动小球碰静止的小球。
利用动量守恒和动能守恒求解出的两个碰后速度,要求学生能够牢固记忆并能熟练应用。
本部分内容的教学应安排两个课时,第一课时进行一维弹性碰撞
的实验研究和理论推导,第二课时为习题课,强化学生对弹性碰撞问题的理解。
课堂检测
1.(单选)下列关于碰撞的理解正确的是( )
A.碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程
B.在碰撞现象中,一般内力都远大于外力,所以可以认为碰撞时系统的动能守恒
C.如果碰撞过程中机械能守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞
D.微观粒子的相互作用由于不发生直接接触,所以不能称其为碰撞
2.(多选)两个小球A、B在光滑的水平地面上相向运动,已知它们的质量分别是m A=4 kg,m B=2 kg,A的速度v A=3 m/s(设为正),B的速度v B=-3 m/s,则它们发生正碰后,其速度可能分别为( ) A.均为+1 m/s
B.+4 m/s和-5 m/s
C.+2 m/s和-1 m/s
D.-1 m/s和+5 m/s
3.(单选)A、B两物体发生正碰,碰撞前后物体A、B都在同一直线上运动,其位移—时间图象如图所示。
由图可知,物体A、B的质量之比为( )。