5.碰 撞（表格式教学设计）物理教科版2019选择性必修第一册

第5节 碰 撞 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第5节 碰 撞 教学 目标 物理观念 了解正碰的物理含义和碰撞的特点及分类;知道弹性碰撞和非弹性碰撞的概念和区别。 科学思维 通过猜想和实验验证碰撞过程中动能是否不变的过程，进一步理解动量守恒定律和能量守恒定律;通过运用动力学知识解决相关问题，培养科学思维习惯。 科学探究 通过对问题情境进行分析，建立合理的物理模型;经历理论推导，并综合应用动量守恒定律和能量守恒定律去解决碰撞问题，领悟物理学科中理论研究和实验验证相结合的特点。 科学态度 与责任 通过观察实验和理论计算，感受不同碰撞种类的区别，培养学生的学习兴趣和乐于探索的科学精神;通过解决实际问题，引导学生体会物理学科的魅力。 教学 重难点 1.知道弹性碰撞和非弹性碰撞的特点(重点)。 2.了解对心碰撞的概念，能运用动量和能量的观点分析解决一维碰撞的实际问题(重难点)。 3.理解实际碰撞中应遵循的三个原则，会对碰撞的可能性进行分析判断(重点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：通过第3节的学习，我们得到碰撞过程中动量守恒的规律。接下来我们再根据第1节“探究碰撞前后运动量的变化”实验中得到的数据，进一步研究两滑块在碰撞前后动能变化遵循的规律。 学生课前预习。 新课讲授 一、实验探究 教师：提问：1.动量守恒定律的条件是什么？2.从动量角度看所有碰撞都有什么共同点？ 学生：如果一个系统不受外力或所受合外力为零，无论这一系统内部发生了何种形式的相互作用，这个系统的总动量保持不变；碰撞在发生的过程中作用时间极短，系统内部的作用力远大于外力，所以系统外力可以忽略不计，所以动量是守恒的。 教师：接下来，我们通过实验来进行探究。我们在做探究碰撞前后运动量变化时实验时都使用了哪些仪器？ 学生：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、挡光片等。 教师：如果应用这些仪器探究碰撞前后动能变化实验步骤是什么？ 学生：01.先用天平分别测出带弹簧片的滑块1、滑块2的质量m₁ 、m₂，然后用手推动滑块1,使其获得初速度v₁,与静止的滑块2相碰(相碰时，两弹簧片要正对)。测定碰撞前后两滑块的速度大小，算出相关数据，填入表中 。 02.再换用不带弹簧片的两滑块按照上面的步骤进行实验，并读取实验数据，填入表中。 03.将两滑块上的弹簧片换成橡皮泥，用天平分别测出滑块1、滑块2的质量。使有橡皮泥的两端正对，让滑块1与滑块2相碰，测算出相关数据并填入表中 。 师生：若两物体碰撞后分开我们称为一般非弹性碰撞，若两物体碰撞后粘在一起，速度相等，我们称为完全非弹性碰撞。 教师：弹性碰撞与非弹性碰撞区别： 学生：弹性碰撞前后机械能不变，非弹性碰撞机械能有损失，其中完全非弹性碰撞机械能损失最多。 师生：一般非弹性碰撞和完全非弹性碰撞特征： 如果两物体发生一般非弹性碰撞后速度不相等，而两物体若发生完全非弹性碰撞，则碰后速度相等。 学生思考并回答问题。 学生与教师一起进行实验探究。 新课讲授 二、碰撞的分类 教师：上面的实验数据表明，对于不同情况下的碰撞，动能变化的情况不同。根据碰撞前后两物体总动能是否变化，可将碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞两类。 师生：(1)弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变。 (2)非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少。 (3)完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有相同的速度，动能损失最大。 教师：坚硬的宏观物体的碰撞，碰撞后的动能损失很小，可近似看做弹性碰撞；微观粒子中，低能电子和分子的碰撞是严格的弹性碰撞。 教师：请思考下列问题： 1.两质量分别为mA、mB的A、B两小球小球发生弹性正碰，vA≠0 ，vB＝0，碰撞后两球的动量满足什么规律？ 学生：因为两球发生碰撞，所以动量关系满足动量守恒定律。 2.如何应用动量守恒定律求解两小球速度？ 学生：mAv＝mAvA＋mBvB 3.仅应用上式可以分别求解出A、B两小球速度吗？若不能，两小球还满足什么守恒规律可以联立求解？ 学生：不能；因为发生弹性碰撞所以满足机械能守恒，可结合公式： mAv2＝mAv＋mBv 可得vA＝v，vB＝v 教师：（播放视频）现在大家再结合视频和公式分析，碰后两球运动方向又如何？ 学生：①若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，即碰撞后两物体速度互换。 ②若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都与v1方向相同。 若m1≫m2，这时有m1－m2≈m1，m1＋m2≈m1，得v1′＝v1，v2′＝2v1，表示第一个物体的速度几乎没有改变，第二个物体以2v1的速度被撞出去。 ③若m1＜m2，v1′为负值，表示v1′与v1方向相反，第一个物体被弹回。 若m1≪m2，这时有m1－m2≈－m2，≈0，得v1′＝－v1，v2′＝0，表示第一个物体反向以原速率弹回，而第二个物体仍静止。 教师：请结合下图，思考：当两车碰撞，汽车追尾变形，机械能有没有损失?这是一个什么类型的碰撞？ 学生：当两车追尾碰撞变形，有一部分机械能转化为其他形式的能，所以有损失。因为有机械能损失，属于非弹性碰撞 教师：什么类型的碰撞能量损失最大？什么类型的碰撞能量损失最小可近似忽略不计？ 学生：能量损失最大的碰撞：完全非弹性碰撞 能量损失可忽略不计的碰撞：弹性碰撞 教师：（播放视频）提问：狗狗跳上滑板属于哪个类型的碰撞？ 学生：因为狗狗与滑板解除后以相同速度运动，所以是一种完全非弹性碰撞。 教师：如图，子弹在打了物块后没有穿出，这是一种什么类型的碰撞? 学生：因为子弹与物块碰撞后黏在一起速度相等，所以是完全非弹性碰撞。 教师：完全非弹性碰撞前后动量大小有变化吗？机械能呢？ 学生：动量守恒，机械能有损失且该状态下机械能损失最多 教师：如何应用动量守恒计算出碰后速度？ 学生：因为子弹与物块发生完全非弹性碰撞，由动量守恒可得： m1v1=(m1+m2)v 教师：系统损失的机械能又怎么求解呢？ 学生：损失的机械能可表示为：ΔE = Q = f·x2 师生：归纳总结： 学生思考并回答问题。 新课讲授 三、中子的发现 教师：在人类认识原子核的历程中，中子的发现有着一段曲折的历程…（播放视频） 提问：查德威克是怎么计算中子质量的？ 学生查阅资料，了解中子的发现的历程。 课 堂 练 习 1.(多选)如图所示，两个物体1和2在光滑水平面上以相同动能相向运动，它们的质量分别为m1和m2，且m1＜m2。经一段时间两物体相碰并粘在一起。碰撞后(　　) A.两物体将向左运动 B.两物体将向右运动 C.两物体组成系统能量损失最大 D.两物体组成系统能量损失最小 答案　AC 解析　物体的动量p＝，已知两物体动能Ek相等，又知m1＜m2，则p1<p2，碰前总动量方向与物体2的动量方向相同，碰后两物体将向左运动，A正确，B错误；两物体碰撞后粘在一起，物体发生的碰撞是完全非弹性碰撞，系统的机械能损失最大，C正确，D错误。 2.质量m1＝4 kg、速度v0＝3 m/s的A球与质量m2＝2 kg且静止的B球在光滑水平面上发生碰撞。 (1)若发生弹性碰撞，碰后A、B两球速度分别为多少？ (2)若发生完全非弹性碰撞，碰后两球速度又是多少？碰撞过程中损失的机械能是多少？ 答案　(1)1 m/s　4 m/s　(2)2 m/s　6 J 解析　(1)两球发生弹性碰撞，则满足动量守恒和机械能守恒，有 m1v0＝m1v1＋m2v2 m1v＝m1v＋m2v 代入数据解得v1＝1 m/s，v2＝4 m/s。 (2)两球发生完全非弹性碰撞，碰后速度相同，根据动量守恒定律有m1v0＝(m1＋m2)v 解得v＝2 m/s。 碰撞过程中损失的机械能为 ΔEk＝m1v－(m1＋m2)v2＝6 J。 课 堂 小 结 本节课以碰撞实例为载体，在真实情境中建立弹性碰撞和非弹性碰撞的相关概念。接着创设了两个小球弹性碰撞的情境，先引导学生应用动量守恒定律和动能不变去解决典型的碰撞问题，推导出速度表达式。随后，又引导学生从一般到特殊，对三种特殊情况展开讨论，便于学生快速判断与评估生活中的现象。通过本节课的学习，进一步加深了学生对动量和动能的理解，提升了学生运动与相互作用观及能量观的学科素养。 板 书 设 计 第5节 碰 撞 一、实验探究 二、碰撞的分类 (1)弹性碰撞：系统在碰撞前后动能不变。 (2)非弹性碰撞：系统在碰撞后动能减少。 (3)完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有相同的速度，动能损失最大。 三、中子的发现 作业 布置 1.完成教材课后作业：“自我评价”。 2.配套分层作业。 教学反思 本节课的内容贯穿实验——分析——验证——应用——总结的主线，引导学生按照严谨的科学研究方法来认知，了解和掌握本节课的内容，同时课堂中要注重教学反馈，反馈情况是各教学环节是否有效的判断依据，反馈的内容包括观察、动手操作、动笔推导等。针对反馈情况，根据学生对知识的接受和理解程度，在落实课程标准的前提下，要及时调整课堂知识点的容量和难度。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $