1.4 实验：验证动量守恒定律 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版(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 田鑫荟 学科 物理 课题 1.4 实验：验证动量守恒定律 教学内容分析 选择性必修一的第一章通过“追寻碰撞中的守恒量”引出动量这一概念；第二节根 据牛顿定律，分析在力的作用下物体运动状态变化的规律，即动量定理；第三节以两物 体碰撞为例， 理论探究、分析得出了非常重要的动量守恒定律。多角度、多层次的对动 量及其变化和守恒进行了研究和分析。第四节《实验：验证动量守恒定律》是对前三节 的充实与佐证， 更是科学性的有力保障。同时， 有了实验支撑， 理论探究联系实验验证， 让学生更加全面的认识从生活中来， 回到生活中去， 发现科学真知， 也更好地为第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞以及第六节反冲现象 火箭做了铺垫，对后期动力学综合问题的 研究至关重要。 学情分析 学生对力与运动的关系已经有了良好的认知， 可以较好地运用牛顿定律和能量守恒定律解决相关问题。同时，学生具备一定的科学探究能力， 对实验已经有了一定的认识， 已经可以根据实验目的拟定实验原理、设计实验方案、进行实验记录数据、分析数据得出结论并适当地进行误差分析。 但是学生们对一般实验的基本方法和步骤仍缺乏实际应用， 对于实验数据支撑下的分析处理能力尚待提升， 尤其是实验的数据和误差分析以及实验方案的优化，是学生学习中的薄弱环节。 素养目标 1.通过实验，进一步理解动量守恒定律，完善运动与相互作用观念。 2.能根据碰撞模型，多角度证明实验过程满足动量守恒；通过小组合作、思考讨论，设计多种实验方案、培养分析综合能力。 3.通过对过程中动量守恒的验证，熟悉科学实验的一般过程 4.在物理实验中要有严谨的实验思路，学会从多个方面思考问题，用实验来验证物理规律。 教学重难点 教学重点：论证实验思路、设计实验方案和学生分组实验，记录并分析数据得出实验结论。 教学难点：通过实验测出碰撞内力，证明碰撞过程满足动量守恒、实验数据处理及误差分析。 教学方法 因为本教学内容与生产、生活实际联系密切。采用任务驱动的教学方式， 以小组实验探究为主线，构建从从引入模型-建立模型-理解模型- 的层层递进的教学思路。从而使学生通过自主学习，小组讨论，合作探究的方式，加深学生对动量守恒定律的深度理解，使学生思维能力也得到锻炼和提高。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【问题导入】 问题1：什么是一维碰撞？ 问题2：实验成功的条件是什么？ 问题3：实验需要测哪些量？怎么测？ 一维碰撞: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。 回答思考问题 设置疑问，引发学生思考，从而引出动量守恒的条件，初次思考V的测量方法，为实验验证奠定基础。 新课教学 一、课本原型实验 2、 其他常考实 三、创新实验方案 一、实验目的 验证动量守恒定律 二、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′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2 及碰撞后的动量 p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否守恒。 【课本原型实验方案1】利用气垫导轨 【任务驱动一】 1、实验思路？利用气垫导轨如何调平？ 2、测量的物理量？怎么测？ 3、数据分析？写出关系式？ 4、能简略说出实验步骤？ 【观看视频】再对实验的操作更加深入 【总结归纳和注意事项】 1.实验之前需要将气垫导轨调节水平； 2.实验时应该确保发生的是一维碰撞； 3.测量挡光片的宽度时应尽量减小误差； 【小试牛刀】 例1 某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”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后与左侧带有固定弹簧（未画出）的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； ⑦读出滑块通过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Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光板的宽度d＝5 mm，测得滑块1的质量为m1＝300 g，滑块2（包括弹簧）的质量为m2＝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．______________________