1.5弹性碰撞和非弹性碰撞 教学设计 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

弹性碰撞与非弹性碰撞 一、教材分析 本章前 4节从实验到理论，再从理论到实验，多角度阐述了“动量、动量定理、动量守恒定律” 等概念和规律，本节则是在两种真实、典型、有意义的情境的对“动量守恒定律” 的应用。 前面几节课主要从动量的角度研究碰撞现象，学生对碰撞种的能量变化也有一定的了解，但还不清楚。本节则进一步研究碰撞中能量的变化，教材编写思路是以碰撞实例为载体，经历实验探究、理论推导，在真实情境中建立弹性碰撞和非弹性碰撞的相关概念。本节课先是引导学生应用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决典型的碰撞问题，推导两个小球在弹性碰撞后的速度表达式。 随后，又引导学生从一般到特殊，对三种特殊情况展开讨论，得出碰后两球末速度的表达式，便于快速判断与评估生活中实际现象对应的碰撞类型。学生通过对弹性碰撞和非弹性碰撞的讨论，进一步加深对动量和动能的理解，提升运动与相互作用观及能量观。 二、学情分析 经过前面学习，学生基本掌握动量守恒定律的知识，从动量的角度分析了多种碰撞现象，如台球碰撞、牛顿摆的钢球碰撞等。以及对于碰撞过程中能量的转移也有所了解，但还不清晰，同时对于碰撞过程中的动力学分析较为陌生，对于弹性碰撞的规律还不了解。故在授课讲解时应该注意知识的探索过程，加深学生对知识点的理解，以问题为导向，情景实例为探索过程。 三、教学目标 （一）物理观念：知道碰撞现象的特点及分类、理解弹性碰撞和非弹性碰撞。 （二）科学思维：分别通过对弹性碰撞和非弹性碰撞实例分析，提高模型建构、抽象概括、演绎推理和科学论证的能力，学会用能量观、动量和动力学观点解释一维碰撞问题。 （三）科学探究：通过牛顿摆实验，经历观察现象、提出问题、实验探究、理论推导的科学探究过程，提升学生创新能力和动手能力。 （四）科学态度与责任：通过本节课的学习，认识碰撞的科学本质，了解生产生活中各类碰撞现象，树立爱惜生命，保护资源等社会责任意识。 四、教学重与难点 教学重点：能应用动量守恒定律和机械能守恒定律，解决生产生活中相关的实际问题。 教学难点：掌握碰撞过程的动量、能量和动力学分析及理解弹性碰撞规律。 5、 教学过程 教学过程 教学内容 学生活动 核心素养 引入 引入台球明星——丁俊晖，结合自身台球视频，激发学生的学习兴趣，以及利用牛顿摆，通过演示实验，让学生对碰撞有更好的认识，以及为讲解弹性碰撞和非弹性碰撞做铺垫，激起学生的求知欲和好奇心。 动手参与进行牛顿摆小实验，并认真思考出现这种的现象的原因？ 科学思维 科学探究 【设计意图】：通过科学牛顿摆实验的动手实践，观察分析，激发学生的学习兴趣，引发学生的求知欲和好奇心，并借此科学现象导入新课主题及教学目标。 新课讲授 新课讲授 新课讲授 认识碰撞：物体之间在极短时间内的相互作用。通过观察生活中、相关碰撞图片，分析碰撞的特点 认真观看图并分析和思考。 科学态度与责任 物理观念 一、碰撞的分类 1.碰撞的分类—— 按碰撞前后速度方向的关系： （ 1 ）正碰（对心碰撞）：碰撞前后 速度方向与两球心连线在同一条直线上也称一维碰撞。 （ 2 ）斜碰（非对心碰撞）：碰撞前后速度方向与两球心连线不在同一条直线上 也称作 二维碰撞。 2.碰撞的分类——按碰撞前后能量变化分类 弹性碰撞和非弹性碰撞： 定性观察碰撞过程中的机械能变化，通过牛顿摆演示，让学生分析牛顿摆上的小钢球在碰撞前后机械能的变化，感知小钢球碰撞过程中有无能量的损失。 归纳小结，从能量的角度得出碰撞的分类： 通过对两个碰撞的分析发现有的碰撞无动能损失，有的碰撞有动能的损失。因此，可以根据这个区别对碰撞进行分类。 ①弹性碰撞:系统在碰撞前后动能不变。 ②非弹性碰撞：系统在碰撞前后动能减少 ③完全非弹性碰撞：系统在碰撞前后动能损失最多。 通过观察台球视频的分类，以及对牛顿摆视频的理解，更加清楚的知道碰撞的分类。 对弹性碰撞和非弹性碰撞有更好的认识，增强学生的归纳总结能力。 科学探究 科学思维 物理观念 科学探究 科学思维 物理观念 二、弹性碰撞的实例分析 1.“一动一静”弹性碰撞： （1）把台球碰撞实例进行情景模型构建 一个运动的台球与一个静止的台球发生一维弹性碰撞，通过具体的分析寻找一下这种碰撞的特点。 根据动量守恒有：m1v1 = m1v1 ( ') + m2v2 ( ')； 弹性碰撞过程中机械能守恒有： m1v1 (2) = m1v'1 (2) + m2v'2 (2) 联立可得： v 1 (') ＝v1；v2 ( ') ＝v1 （2）情景探究和分析 碰撞前后动量守恒，机械能守恒。 （3）“一动一静”弹性碰撞的特点分析 ①m1=m2时：速度交换，如硬币碰撞、打台球 ②当m1＞m2时， v1’＞0; v2’＞0，如大人碰小孩 ③当m1≫m2时： v1’＝v0，v2’＝2v1，如汽车碰人 ④当m1＜m2时， v1’＜0;v2’＞0，如小孩碰大人 ⑤当m1≪m2时： v1’＝－v1，v2’＝0，如乒乒球碰铅球。 三、碰撞的三大原则: 1.课堂练习: 通过练习，巩固弹性和非弹性碰撞的特点，再通过对物理情景的分析得出碰撞的条件，总结提炼出碰撞的三大原则： ①系统动量守恒原则。 ②物理情景可行性原则。 ③动能不增加原则： 学生分析弹性碰撞的实例，引导分析表达式得出三种情形下的碰后速度关系， 培养学生解释与交流等能力。 独立思考，完成练习并归纳小结 物理观念 科学思维 科学态度与责任 【设计意图】：通过创设情境，学生根据动量守恒和碰撞前后动能不变的特点，列出方程，推导出碰后速度表达式。引导分析表达式得出三种情形下的碰后速度关系，培养学生解释与交流等能力。 根据动量守恒定律和碰撞前后系统动能不变推导出碰撞后小球速度的表达式 科学探究 科学思维 四、课堂总结： 回顾所学知识，构建知识体系。 科学思维 作业布置 必做题：选择性必修一课本P24的第1题、第2题、第5题做在作业本上。 选做题：课本P24的第3题、第4题 探究性作业：列举生活中碰撞现象，观察碰前和碰后的物理情景，并计算出碰后的速度，以及动能是否守恒？ 限时训练，检测自己的听课效率，了解对本节知识点的掌握情况。 科学探究 科学思维 【设计意图】：设置分层作业，兼顾到全班同学，探究性作业，可培养学生的探究能力和总结能力。对弹性碰撞与非弹性碰撞进一步巩固和加强！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$