1.4 实验：验证动量守恒定律（教学设计）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

1.4 实验： 验证动量守恒定律 教学设计 备课人 学科 物理 课题 1.4 实验： 验证动量守恒定律 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 学生学习了动量守恒定律，熟悉在各种情境下运用动量守恒定律解决问题，知道动量守恒定律的条件，这些知识帮助学生分析动量是否守恒，为学生设计实验方案提供启发。学生独立设计实验方案能力较差，对实验方案缺乏全面分析，实验操作、数据获取、数据处理能力有待进一步提升。 教学目标 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。 教学重难点 1.教学重点：分析处理实验数据，根据实验数据验证动量守恒定律。 2.教学难点：设计验证动量守恒定律的实验方案。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 提出问题： 1.系统动量守恒的条件是什么？ 对学生回答的条件进行标记总结，帮助学生理解。 提出问题： 2.系统满足动量守恒定律的公式是什么？ 引导学生思考：上一节课我们分别通过动量定理和牛顿运动定律两个不同的角度，理论上证明了动量守恒定律，那么我们如何通过实验来加以验证呢？ 学生回答动量守恒定律的条件： (1)系统不受外力； (2)系统受到外力，但外力的合力为零； (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒； (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒. 在回顾知识的基础上引导学生深入思考，这样过度顺利，也能顺利搭建学生知识体系。 新课教学 第一部分：实验思路 问题：生活中什么样的过程可以尽可能的满足动量守恒的条件？ 碰撞过程——尽管生活中碰撞的物体所受合外力不能为零，但在这一过程中往往内力远大于外力，我们可以近似认为碰撞满足动量守恒定律的条件。 学生尝试回答问题并与其他同学交流 学生在进行交流回答中加强对动量守恒定律的条件的理解。 第二部分：物理量的测量 1. 根据动量守恒定律的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，实验中我们需要测量哪些物理量？ 2.如何测两个物体的质量？ 3.如何测量物体碰撞前后的速度？根据你所学以往知识能说出几种？ 学生回答： （1）测量物体的质量：m1和m2 （2）测量物体碰撞前后的速度：v1、v2、v1'、v2' 回答问题： 物体质量可用天平直接测量 回答问题： （1）利用打点计时器测速 （2）利用光电门测速 （3）利用机械能守恒定律测速 （4）利用平抛运动测速 引导学生深入思考，为后面进行实验设计做好铺垫。 第三部分：数据分析 提出问题： 利用碰撞进行验证动量守恒定律时，在数据分析上会存在哪些困难，我们如何设计实验才能方便数据分析？ 教师总结： 动量是矢量，在计算两物体碰撞前后动量之和时可能设计用到平行四边形法则，这在计算上难度大，为了减少数据分析困难，我们可以利用碰撞前后物体都在同一直线上运动（一维碰撞问题）。 学生回答尝试回答并交流。 培养学生在实验中简化实验操作的能力。 第四部分:方案设计 （一）实验器材 展示：可供选择的实验器材： 提问：你是否可以从以上器材中选择其中的一些，设计除符合要求的实验方案来？ （2） 方案设计 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 实验器材： 设计思路： （1）如何调整使系统合外力为0？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 教师在学生回答问题基础上和学生一起归纳实验步骤： (1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。 (3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或匀速直线运动。 (4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块碰撞前后的速度。 (5)改变滑块质量，重复步骤(4)。 (6)整理实验仪器，数据处理，寻找守恒量。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出： mA＞mB , 运动滑块A撞击静止滑块B。 m