1.4 实验：验证动量守恒定律 说课课件-2024-2025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 人教版2019 选择性必修第一册 第一章 动量守恒定律 说课环节 一 一 教材与学情分析 二 核心素养目标 三 教学过程阐述 四 教学效果评价 教材与学情 《实验：验证动量守恒定律》是选择性必修一模块中“动量守恒定律”主题下的内容。 “验证动量守恒定律 ”是一验证性实验，旨在加深学生对动量学习的意义及动量守恒定律的理解，通过经历实验探究，认识建立物理规律的过程，本节课主要是引导学生在初步掌握动量守恒定律的基础上，利用已有知识进行实验设计、实验观察和数据分析，提升学生科学思维、科学探究能力，并培养学生严谨认真的学科素养。 教材与学情 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不足，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。 核心素养 能设计实验方案，根据实验原理选择器材，调整实验仪器。 能规范进行实验操作，获取、处理实验数据，得出实验结论。 能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流实验的探究过程与结论。 知道误差来源和产生的原因，知道减小误差的方法。 教学重难点 分析处理实验数据，根据实验数据验证动量守恒定律。 重点 设计验证动量守恒定律的实验方案 难点 教法与学法 讲授法 启发式教学 讨论法 7 教法与学法 自主学习法 探究学习法 合作学习法 8 实验教学设计 （一）实验原理 动量守恒定律的建立以大量实验事实为基础，是自然界中的一条基本守恒定律。本节课通过实验验证动量守恒定律的正确性。 师生回顾动量守恒定律内容：系统不受外力或受到的外力矢量和始终为零，系统的动量守恒。如何创造实验条件使系统受到的外力为零？如何消除物体受到的摩擦力？学生提出让物体在气垫导轨上发生碰撞或钢球用细线悬挂在空中碰撞等方法。 从动量守恒定律适用条件的角度设计实验，提出可操作的方案。 实验教学设计 （二）实验原理 问题1：根据动量守恒定律表达式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，需要测量哪些物理量？如何测量？ 需要测量物体质量m1、m2，质量由天平测量。物体碰撞前、后的速度。 实验教学设计 （二）实验原理 问题2：物体碰撞前、后的速度可使用不同的方法测量，测v是实验设计的精华。 实验教学设计 （二）实验原理 方法一：利用光电门测速 v＝Δx/Δt，式中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为光电计时器显示的挡光片经过光电门的时间。 注意：利用水平仪确保导轨水平。 实验教学设计 （二）实验原理 方法二：利用打点计时器测速 利用打点计时器测量速度，注意在一根纸带上可以显示碰撞前后两个不同速度。v＝ 式中Δx为相邻计数点之间的距离，Δt为相邻计数点之间的时间。 实验教学设计 （二）实验原理 方法三：单摆测速 把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放开后它们相碰。 v＝ ，式中l为单摆摆长，θ为小球被拉起或被撞小球摆起的角度。 实验教学设计 （二）实验原理 方法四：平抛测速 一斜槽固定在水平桌面上，斜槽末端水平，槽口在水平地面上的投影点为O，若小球A从斜槽上的P点由静止开始滚下，经槽口后做平抛运动，在地面上的落点为P；现在在槽口前的水平部分安放一个与A球等大但质量较小的小球B，让A球仍从斜槽上的P点由静止开始滚下，A、B相碰后均经槽口后做平抛运动，A球在水平面上的落点为M，B球在水平面上的落点为N，若已知A、B两球的质量分别为mA、mB. 验证：OP·mA= OM·mA+ ON·mB 实验教学设计 （二）实验原理 方法四：平抛测速 注意： 1.斜槽末端的切线必须水平。 2.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 3.选质量较大的小球作为入射小球。 4.实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。 实验教学设计 （三）实验方案 方案一 ：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 问题1：气垫导轨是否要调节水平？为什么？ 问题2：如何调节气垫导轨？怎么判断是否调节水平？ 问题3：如何验证各种碰撞过程中动量守恒？ 实验教学设计 （三）实验方案 研究情境： 碰撞情境： 实验1 质量不同的滑块发生弹性碰撞。 实验2 在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时它们会连成一体运动。 实验3 两个滑块用细线连接，二者间有一弹簧，弹簧处于压缩状态，但与滑块不固定。烧断细线，滑块相相反方向运动，光电计时器记录下滑块通过光电门时间。 通过数据处理，三种碰撞情境的研究较全面的验证此过程动量守恒。 实验教学设计 （三）实验方案 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 (1)实验装置：将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。让钢球从斜槽上滚下，跟放在斜槽末端的等大玻璃球发生碰撞，测量碰撞前、后钢球和玻璃球的速度和它们的质量。钢球质量为m1、碰撞前速度为v0。玻璃球质量为m2。碰撞后，钢球和玻璃球速度分别为v1和v2. 实验教学设计 （三）实验方案 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 (2)实验原理：将钢球从斜槽上某一位置由静止释放，记录下该位置。离开后小球做平抛运动，落点为P点。OP为钢球平抛位移。OP=v0t.将玻璃球置于斜槽末端，将钢球从同一位置释放，和玻璃球碰撞后，均作平抛运动，落点分别为M点和N点，OM= v1t，ON=v2t. 平抛运动时间t相同，水平位移正比于速度。若动量守恒，有m1OP=m1OM+m2ON. 实验教学设计 （三）实验方案 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 (3)实验步骤 ①.调整斜槽轨道末端水平，将入射小球从斜槽上某位置释放，重复10次，在白纸上记录下撞击点位置。 ②.用圆规作一个最小的圆， 包含10个撞击点位置， 圆心记为P点。 ③.将玻璃球置于斜槽末端，将钢球从同一位置释放，记录下钢球和玻璃球撞击后的落点。重复实验10次，用圆规画最小的圆，包含10个落点，圆心记为M点和N点。 实验教学设计 （三）实验方案 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 (3)实验步骤 ④.利用重锤线描绘小球平抛运动初位置在白纸上的垂直投影点 ⑤.用刻度尺测量OP、OM和ON距离。 ⑥用天平测量钢球和玻璃球质量，验证表达式m1OP=m1OM+m2ON是否成立。 实验教学设计 （三）实验方案 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 (4)误差分析 ①钢球和玻璃球质量读数偶然误差，测量三次，取平均值。 ②钢球从斜槽上同一位置释放。 ③玻璃球每次要放在斜槽末端同一位置。撞击多次，取圆心位置作为平均落点。 实验教学设计 （三）实验方案 方案三： 钢球用细线悬挂发生碰撞 将两个小球用细线悬挂在铁架台上，调整细线高度，使两球发生对心碰撞。旁边竖直固定毫米刻度尺。使用智能手机录制实验小球碰撞完整视频。实验时，手机的高度合适，正对实验装置。将A拉到一定高度，保持静止，记录下A在刻度尺的读数。小球B竖直静止，记录下B在刻度尺上的读数。A、B读数之差即为A到最低点的高度。先按下录制视频按钮，释放A小球，录制AB碰撞完整视频。利用视频播放软件逐帧播放，找到小球B上升到最高点的位置，读出最高点对应的刻度，求出B上升的最大高度。 教学反思 科学思维、科学探究与科学态度与责任是物理核心素养中的重要组成部分，通过实验课可很好的达成教学目标。 本节课的重点是实验方案的设计和实验数据的分析，实验原理是一个实验的灵魂，学生知道干什么、怎么干，能做出实验方案、优化方案是我们需要培养的能力。实验设计一直是学生的薄弱之处，教学时先提出实验方案，让学生分析实验方案是否可行，再对原方案进行改进。这样教学，降低了学生思维的难度，给学生设计方案打开了入口，学生在此基础上延申创新。 钢球与玻璃球碰撞实验方案，要让学生分析为什么可以不直接测量平抛水平速度，而用水平位移代替，注重平抛知识的迁移运用。教学时教师一定不要说出来，要让学生自己说，学生用语言表达出来。学生能说得清楚，表明学生理解了实验原理，一定要给学生时间思考、分析，表达。 自我评价 验证动量守恒定律是一个验证性的实验，如何验证，是学生首先要思考的问题。本节课通过设计问题，首先从动量守恒的条件入手，思考满足守恒条件的情境，确定了研究两个小车或两个小球碰撞过程中的动量守恒，之后思考实验中需要测量的物理量，对如何测速度提出了多种方案，再根据实验室的实际情况确定可行的实验方案并优化方案，学生经历了实验设计的过程，并能合理的选择器材、获取数据、分析数据获得结论，能撰写实验报告、分析误差、优化实验，此过程有效的培养了学生的科学思维、科学探究能力，并较好的培养了学生严谨的科学态度。 实验；验证动量守恒定律 谢谢聆听！ $$