1.3动量守恒定律 教学设计-2022-2023学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

动量守恒定律 教学设计 1、 教学内容分析 《动量守恒定律》是教科版教材选修3-5中“碰撞与动量守恒”主题下的内容。课程标准要求为：通过理论实验和推导，理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的分析为：动量守恒定律对于发展学生的运动与相互作用观念和科学思维至关重要。本条目强调实验和理论推导的统一，要求学生不但能用所学的动量定理关系式推导得出动量守恒定律，还要通过实验进行探究或验证，对物体相互作用过程中系统的动量守恒加深理解。在此过程中，学生通过学习物理学研究问题的基本思路和方法，发展科学推理能力和科学论证能力，促进对物理知识的进一步关联整合，同时深化对“系统”的认识。让学生在不同情境中应用动量守恒定律解释现象，分析和解决问题。 2、 学情分析 学生在学习本节内容之前已经学习了动量和动量定理，有一定的知识储备，同时也具备一定的逻辑思维能力，能在熟悉的问题情境中应用常见的物理模型，但在新情境中则不行；学生已掌握科学探究的一般方法，但基于证据证明物理结论的能力有待提高。 3、 教学目标 1.物理观念 《新课标》对“动量守恒定律”的要求是：“通过理论推导和实验，理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象，知道动量守恒定律的普适性。”这些要求与科学素养目标是吻合的，学生通过探究和理论推理过程，培养科学探究能力和思维能力；通过与生产生活联系培养科学态度与责任感；通过动量守恒定律的学习发现自然界守恒的美，形成重要的物理观念。 2.科学思维 (1) 理解系统、内力、外力的概念，理解动量守恒定律及守恒条件，能运用动量守恒定律解决一维碰撞问题，了解动量守恒定律的普适性，发展相互作用观。 (2)会对研究系统进行受力分析，基于实际情境建构碰撞模型。 (3)能计算碰撞前后系统的总动量，并根据测量数据猜测系统碰撞前后动量的关系。 (4)能根据动量定理，推导动量守恒定律。 (5)能对实验误差进行质疑，并进行理论证明。 3.科学探究 在实验探究中，养成从碰撞前后滑块的动量数值中探究系统碰撞前后动量关系的意识；会使用天平、游标卡尺，会调节气垫导轨使滑块匀速运动，会应用光电门和数字计算器测量速度，会计算作用前后系统总动量；会使用列表法记录实验数据，并使用Excel工具处理数据。 4.科学态度与责任 (1)能认识到动量守恒定律的普适性，它不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。 (2) 通过误差分析培养实事求是的精神。 通过了解动量守恒定律的物理学史，树立认真、严谨的科学态度；通过对动量守恒定律的学习，感受物理中的守恒美；理解物理与数学、物理与技术，物理与社会的关系，树立科技是第一生产力的责任感。 4、 教学重难点 教学重点：动量守恒定律的实验探究与理论推导过程 教学难点：理解动量守恒的物理内涵，动量守恒定律方程的矢量性，应用动量守恒定律解决问题 5、 教学过程 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 【导入新课】 举例说明生活中的碰撞现象，引导学生总结碰撞特点。 碰撞特点： 1、时间特点：相互作用时间极短 2、作用力特点：碰撞的内力远远大于外力，因此外力可忽略不计 3、速度特点：可发生显著变化 4、位移特点：由于时间极短，位移来不及变化，因此碰撞过程位移为零 【实验探究】 探究：探究碰撞过程物体的速度、动能和动量如何变化，是否存不变量？ 实验一 让两个质量不同且装有弹性碰撞架的滑块发生碰撞 实验二 让两个质量不同且粘有胶布的滑块发生碰撞 问题1：碰撞前后两物体的速度分别如何变化？ 问题2：碰撞前后两物体的速度是否存在定量的关系？ 发现A碰后速度减小，B碰后速度增大，但未发现定量关系。 提示学生还可以从动能和动量的角度来分析碰撞特点。 发现：在误差允许范围内，实验一碰前的总动能和碰后的总动能几乎不变，但实验二碰撞后的总动能有较大的损失。因此，动能不变不是碰撞过程中的不变量。 发现：在误差允许范围内，实验一和实验二中碰撞前后的总动量几乎不变，当然，大量的实验也说明了这个结果，即两物体碰撞前后的动量不变。 【理论推导】 理论推导碰撞前后系统总动量不变 碰撞模型： 利用动量定理对光滑水平面上的A、B两个物体在碰撞过程中对两物体进行分析： 对A应用动量定理： 对B应用动量定理： 根据牛顿第三定律： 得 结论：两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和 思考：两物体碰撞前后为什么总动量不变？ 因为F1和F2是两物体间的一对相互作用力，总是大小相等方向相反，因此总冲量为零，同时合外力也为零，没有冲量，所以系统的总动量不变。 引导学生研究生活中常见的两个物体的碰撞的情景