高中物理選修3-5教案

目錄第十六章 動(dòng)量守恒定律216.1 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量216.2 動(dòng)量守恒定律（一）616.3 動(dòng)量守恒定律（二）816.4 碰 撞1216.5 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭1816.6 用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律20第十七章 波粒二象性2317.1 能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元2317.2 科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性2617.3 嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性3117.4 概 率 波3317.5 不確定關(guān)系35第十八章 原子結(jié)構(gòu)3818.1 電子的發(fā)現(xiàn)3818.2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型4118.3 氫原子光譜4418.4 玻爾的原子模型4618.5 激 光52第十九章 原子核5619.1 原子核的組成5619.2 放射性元素的衰變5919.3 探測(cè)射線的方法6219.4 放射性的應(yīng)用與防護(hù)6419.5 核力與結(jié)合能6519.6 重核的裂變6819.7 核聚變7219.8 粒子和宇宙74第十六章 動(dòng)量守恒定律新課標(biāo)要求1、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)（1）探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn)，知道彈性碰撞和非彈性碰撞；（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律，能用動(dòng)量守恒定律定量分析一維碰撞問(wèn)題，知道動(dòng)量守恒定律的普遍意義； 例1： 火箭的發(fā)射利用了反沖現(xiàn)象。 例2： 收集資料，了解中子是怎樣發(fā)現(xiàn)的。討論動(dòng)量守恒定律在其中的作用。 （3）通過(guò)物理學(xué)中的守恒定律，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一。 2、活動(dòng)建議 16.1 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）明確探究碰撞中的不變量的基本思路；（2）掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后的速度的測(cè)量方法；（3）掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法。2、過(guò)程與方法（1）學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法；（2）學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問(wèn)題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性；（2）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)研究問(wèn)題，解決問(wèn)題，提高創(chuàng)新意識(shí)；（3）在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過(guò)程中，提高學(xué)生合作探究能力；（4）在對(duì)現(xiàn)象規(guī)律的語(yǔ)言闡述中，提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，還體現(xiàn)了各學(xué)科之間的聯(lián)系，可引伸到各事物間的關(guān)聯(lián)性，使自己溶入社會(huì)。教學(xué)重點(diǎn)：碰撞中的不變量的探究。教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備；完成該實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材，如氣墊導(dǎo)軌、滑塊等。教學(xué)過(guò)程：第一節(jié) 探究碰撞中的不變量 （一）引 入演示：（1）臺(tái)球由于兩球碰撞而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（2）微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態(tài)，甚至使得一種粒子轉(zhuǎn)化為其他粒子。 碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后，速度都發(fā)生變化。兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的速度變化也不一樣。物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究碰撞過(guò)程中的什么物理量保持不變（守恒）。（二）進(jìn)行新課1、實(shí)驗(yàn)探究的基本思路（1） 一維碰撞 我們只研究最簡(jiǎn)單的情況兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)。這種碰撞叫做一維碰撞。演示：如圖所示，A、B是懸掛起來(lái)的鋼球，把小球A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a，放開(kāi)后A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與B球發(fā)生碰撞，碰后B球擺幅為角，如兩球的質(zhì)量mA=mB，碰后A球靜止，B球擺角=，這說(shuō)明A、B兩球碰后交換了速度； 如果mAmB，碰后A、B兩球一起向右擺動(dòng)； 如果mAF外的條件）（2）碰撞過(guò)程中，物體沒(méi)有宏觀的位移，但每個(gè)物體的速度可在短暫的時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變。（3）碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能不變或減少，不可能增加。提問(wèn)：碰撞中，總動(dòng)能減少最多的情況是什么？（在發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)總動(dòng)能減少最多）（二）進(jìn)行新課1、展示投影片1，內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量為M的重錘自h高度由靜止開(kāi)始下落，砸到質(zhì)量為m的木楔上沒(méi)有彈起，二者一起向下運(yùn)動(dòng)設(shè)地層給它們的平均阻力為F，則木楔可進(jìn)入的深度L是多少？ 組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘時(shí)間思考。（1）提問(wèn)學(xué)生解題方法：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：認(rèn)為過(guò)程中只有地層阻力F做負(fù)功使機(jī)械能損失，因而解之為Mg（h+L）+mgL-FL=0。（2）歸納：第一階段，M做自由落體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒，m不動(dòng)，直到M開(kāi)始接觸m為止。再下面一個(gè)階段，M與m以共同速度開(kāi)始向地層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，阻力F做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能損失。提問(wèn)：第一階段結(jié)束時(shí)，M有速度，而m速度為零。下一階段開(kāi)始時(shí)，M與m就具有共同速度，即m的速度不為零了，這種變化是如何實(shí)現(xiàn)的呢？（在上述前后兩個(gè)階段中間，還有一個(gè)短暫的階段，在這個(gè)階段中，M和m發(fā)生了完全非彈性碰撞，這個(gè)階段中，機(jī)械能（動(dòng)能）是有損失的）（3）讓學(xué)生獨(dú)立地寫出完整的方程組 第一階段，對(duì)重錘有： 第二階段，對(duì)重錘及木楔有： Mv+0=（M+m） 第三階段，對(duì)重錘及木楔有： （4）小結(jié)：在這類問(wèn)題中，沒(méi)有出現(xiàn)碰撞兩個(gè)字，碰撞過(guò)程是隱含在整個(gè)物理過(guò)程之中的，在做題中，要認(rèn)真分析物理過(guò)程，發(fā)掘隱含的碰撞問(wèn)題。2、展示內(nèi)容如下： 如圖所示，在光滑水平地面上，質(zhì)量為M的滑塊上用輕桿及輕繩懸吊質(zhì)量為m的小球，此裝置一起以速度v0向右滑動(dòng)，另一質(zhì)量也為M的滑塊靜止于上述裝置的右側(cè)。當(dāng)兩滑塊相撞后，便粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，則小球此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度是多少？（1）提問(wèn)學(xué)生解答方案：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：在碰撞過(guò)程中水平動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速度為v，則有：（M+m）v0+0（2M+m）v 解得：小球速度 （2）明確表示此種解法是錯(cuò)誤的。提醒學(xué)生注意碰撞的特點(diǎn)：即宏觀沒(méi)有位移，速度發(fā)生變化，然后要求學(xué)生們尋找錯(cuò)誤的原因（3）歸納，明確以下的研究方法： 碰撞之前滑塊與小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，懸線處于豎直方向。 兩個(gè)滑塊碰撞時(shí)間極其短暫，碰撞前、后瞬間相比，滑塊及小球的宏觀位置都沒(méi)有發(fā)生改變，因此懸線仍保持豎直方向。 碰撞前后懸線都保持豎直方向，因此碰撞過(guò)程中，懸線不可能給小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不變。 結(jié)論是：小球未參與滑塊之間的完全非彈性碰撞，小球的速度保持為v0小結(jié)：由于碰撞中宏觀無(wú)位移，所以在有些問(wèn)題中，不是所有物體都參與了碰撞過(guò)程，在遇到具體問(wèn)題時(shí)一定要注意分析與區(qū)別。3、展示內(nèi)容如下：在光滑水平面上，有A、B兩個(gè)小球向右沿同一直線運(yùn)動(dòng)，取向右為正，兩球的動(dòng)量分別是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如圖所示，若能發(fā)生正碰，則碰后兩球的動(dòng)量增量pA、pB可能是（ ）ApA=-3kgm/s；pB =3kgm/sBpA=3kgm/s；pB =3kgm/sCpA=-10kgm/s；pB =10kgm/sDpA=3kgm/s；pB =-3kgm/s（1）提問(wèn)：解決此類問(wèn)題的依據(jù)是什么？歸納：系統(tǒng)動(dòng)量守恒；系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加；系統(tǒng)總能量的減少量不能大于發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)的能量減少量；碰撞中每個(gè)物體動(dòng)量的增量方向一定與受力方向相同；如碰撞后向同方向運(yùn)動(dòng)，則后面物體的速度不能大于前面物體的速度。（2）提問(wèn)：題目?jī)H給出兩球的動(dòng)量，如何比較碰撞過(guò)程中的能量變化？（幫助學(xué)生回憶的關(guān)系）（3）提問(wèn)：題目沒(méi)有直接給出兩球的質(zhì)量關(guān)系，如何找到質(zhì)量關(guān)系？ 要求學(xué)生認(rèn)真讀題，挖掘隱含的質(zhì)量關(guān)系，即A追上B并相碰撞，所以： ，即 ， 最后得到正確答案為A4、展示內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量為m的小球被長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩的一端固定在O點(diǎn)，將小球拉到繩子拉直并與水平面成角的位置上，將小球由靜止釋放，則小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的即時(shí)速度是多大？組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘思考時(shí)間。（1）提問(wèn)學(xué)生解答方法：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：認(rèn)為輕繩的拉力不做功，因此過(guò)程中機(jī)械能守恒，以最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn)，則： 得（2）引導(dǎo)學(xué)生分析物理過(guò)程 第一階段，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，直到輕繩位于水平面以下，與水平面成角的位置處為止在這一階段，小球只受重力作用，機(jī)械能守恒成立。 下一階段，輕繩繃直，拉住小球做豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)，直到小球來(lái)到最低點(diǎn)，在此過(guò)程中，輕繩拉力不做功，機(jī)械能守恒成立。提問(wèn)：在第一階段終止的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在下一階段初始的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在學(xué)生找到這兩個(gè)速度方向的不同后，要求學(xué)生解釋其原因，總結(jié)歸納學(xué)生的解釋，明確以下觀點(diǎn)： 在第一階段終止時(shí)刻，小球的速度豎直向下，既有沿下一步圓周運(yùn)動(dòng)軌道切線方向（即與輕繩相垂直的方向）的分量，又有沿軌道半徑方向（即沿輕繩方向）的分量在輕繩繃直的一瞬間，輕繩給小球一個(gè)很大的沖量，使小球沿繩方向的動(dòng)量減小到零，此過(guò)程很類似于懸掛輕繩的物體（例如天花板）與小球在沿繩的方向上發(fā)生了完全非彈性碰撞，由于天花板的質(zhì)量無(wú)限大（相對(duì)小球），因此碰后共同速度趨向于零在這個(gè)過(guò)程中，小球沿繩方向分速度所對(duì)應(yīng)的一份動(dòng)能全部損失了因此，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程按機(jī)械能守恒來(lái)處理就是錯(cuò)誤的（3）要求學(xué)生重新寫出正確的方程組 解得：小結(jié)：很多實(shí)際問(wèn)題都可以類比為碰撞，建立合理的碰撞模型可以很簡(jiǎn)潔直觀地解決問(wèn)題，下面繼續(xù)看例題。5、展示內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量分別為mA和mB的滑塊之間用輕質(zhì)彈簧相連，水平地面光滑，mA、mB原來(lái)靜止，在瞬間給mB一很大的沖量，使mB獲得初速度v0，則在以后的運(yùn)動(dòng)中，彈簧的最大勢(shì)能是多少？（1）mA、mB與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在下一步運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能否類比為一個(gè)mA、mB發(fā)生碰撞的模型？（因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，所以可類比為碰撞模型）（2）當(dāng)彈性勢(shì)能最大時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于發(fā)生了什么樣的碰撞？（勢(shì)能最大，動(dòng)能損失就最大，因此可建立完全非彈性碰撞模型）經(jīng)過(guò)討論，得到正確結(jié)論以后，要求學(xué)生據(jù)此而正確解答問(wèn)題，得到結(jié)果為：教學(xué)資料一維彈性碰撞的普適性結(jié)論： 新課標(biāo)人教版選修3-5第15頁(yè)討論了一維彈性碰撞中的一種特殊情況（運(yùn)動(dòng)的物體撞擊靜止的物體），本文旨在在此基礎(chǔ)之上討論一般性情況，從而總結(jié)出普遍適用的一般性結(jié)論。在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為、的剛性小球A和B，以初速度、運(yùn)動(dòng)，若它們能發(fā)生碰撞（為一維彈性碰撞），碰撞后它們的速度分別為和。我們的任務(wù)是得出用、表達(dá)和的公式。、是以地面為參考系的，將A和B看作系統(tǒng)。由碰撞過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有有彈性碰撞中沒(méi)有機(jī)械能損失，有由得由得將上兩式左右相比，可得 即或碰撞前B相對(duì)于A的速度為，碰撞后B相對(duì)于A的速度為，同理碰撞前A相對(duì)于B的速度為，碰撞后A相對(duì)于B的速度為，故式為或， 其物理意義是：碰撞后B相對(duì)于A的速度與碰撞前B相對(duì)于A的速度大小相等，方向相反；碰撞后A相對(duì)于B的速度與碰撞前A相對(duì)于B的速度大小相等，方向相反；故有：結(jié)論1：對(duì)于一維彈性碰撞，若以其中某物體為參考系，則另一物體碰撞前后速度大小不變，方向相反（即以原速率彈回）。聯(lián)立兩式，解得下面我們對(duì)幾種情況下這兩個(gè)式子的結(jié)果做些分析。若，即兩個(gè)物體質(zhì)量相等 ， ，表示碰后A的速度變?yōu)?，B的速度變?yōu)?。故有：結(jié)論2：對(duì)于一維彈性碰撞，若兩個(gè)物體質(zhì)量相等，則碰撞后兩個(gè)物體互換速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）。若，即A的質(zhì)量遠(yuǎn)大于B的質(zhì)量這時(shí)，。根據(jù)、兩式，有 ， 表示質(zhì)量很大的物體A（相對(duì)于B而言）碰撞前后速度保持不變?nèi)?，即A的質(zhì)量遠(yuǎn)小于B的質(zhì)量這時(shí)，。根據(jù)、兩式，有 ， 表示質(zhì)量很大的物體B（相對(duì)于A而言）碰撞前后速度保持不變綜合，可知：結(jié)論3： 對(duì)于一維彈性碰撞，若其中某物體的質(zhì)量遠(yuǎn)大于另一物體的質(zhì)量，則質(zhì)量大的物體碰撞前后速度保持不變。至于質(zhì)量小的物體碰后速度如何，可結(jié)合結(jié)論1和結(jié)論3得出。以為例，由結(jié)論3可知，由結(jié)論1可知，即，將代入，可得，與上述所得一致。以上結(jié)論就是關(guān)于一維彈性碰撞的三個(gè)普適性結(jié)論。練習(xí)：如圖所示，乒乓球質(zhì)量為m，彈性鋼球質(zhì)量為M（Mm），它們一起自高度h高處自由下落，不計(jì)空氣阻力，設(shè)地面上鋪有彈性鋼板，球與鋼板之間的碰撞及乒乓球與鋼球之間的碰撞均為彈性碰撞，試計(jì)算鋼球著地后乒乓球能夠上升的最大高度。解析：乒乓球和彈性鋼球自狀態(tài)1自由下落，至彈性鋼球剛著地（狀態(tài)2）時(shí)，兩者速度相等 則彈性鋼球跟彈性鋼板碰撞后瞬間（狀態(tài)3），彈性鋼球速率仍為v，方向變?yōu)樨Q直向上，緊接著，彈性鋼球與乒乓球碰，碰后瞬間（狀態(tài)4）乒乓球速率變?yōu)関，由結(jié)論3可知，彈性鋼球與乒乓球碰后彈性鋼球速度保持不變（速率仍為v，方向?yàn)樨Q直向上）；由結(jié)論1可知，彈性鋼球與乒乓球碰前瞬間（狀態(tài)3）乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度為2v，方向?yàn)樨Q直向下，彈性鋼球與乒乓球碰后瞬間（狀態(tài)4）乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度為2v，方向?yàn)樨Q直向上。則： v=3v由 得： 16.5 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）進(jìn)一步鞏固動(dòng)量守恒定律；（2）知道反沖運(yùn)動(dòng)和火箭的工作原理，了解反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用；（3）了解航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。2、過(guò)程與方法：理解反沖運(yùn)動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)，能夠運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析、解決有關(guān)反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，發(fā)掘?qū)W生探索新知識(shí)的潛能。教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)用動(dòng)量守恒定律認(rèn)識(shí)反沖運(yùn)動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：鋁箔紙，火柴和支架，反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的原理模型，禮花，有關(guān)航天發(fā)射、空間站等的錄像帶剪輯，投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：第四節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭（一）引入新課演示實(shí)驗(yàn)1：老師當(dāng)眾吹一個(gè)氣球，然后，讓氣球開(kāi)口向自己放手，看到氣球直向?qū)W生飛去，人為制造一點(diǎn)“驚險(xiǎn)氣氛”，活躍課堂氛圍。演示實(shí)驗(yàn)2：用薄鋁箔卷成一個(gè)細(xì)管，一端封閉，另一端留一個(gè)很細(xì)的口，內(nèi)裝由火柴頭上刮下的藥粉，把細(xì)管放在支架上，用火柴或其他辦法給細(xì)管加熱，當(dāng)管內(nèi)藥粉點(diǎn)燃時(shí)，生成的燃?xì)鈴募?xì)口迅速噴出，細(xì)管便向相反的方向飛去。演示實(shí)驗(yàn)3：把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)1、2中，氣球、細(xì)管為什么會(huì)向后退呢？實(shí)驗(yàn)3中，細(xì)管為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)呢？ 看起來(lái)很小的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中包含了很多現(xiàn)代科技的基本原理：如火箭的發(fā)射，人造衛(wèi)星的上天，大炮發(fā)射等。應(yīng)該如何去解釋這些現(xiàn)象呢？這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)有關(guān)此類的問(wèn)題。（二）進(jìn)行新課1、反沖運(yùn)動(dòng)（1）分析：細(xì)管為什么會(huì)向后退？（當(dāng)氣體從管內(nèi)噴出時(shí)，它具有動(dòng)量，由動(dòng)量守恒定律可知，細(xì)管會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng)。）（2）分析：反擊式水輪機(jī)的工作原理：當(dāng)水從彎管的噴嘴噴出時(shí)，彎管因反沖而旋轉(zhuǎn)，這是利用反沖來(lái)造福人類，象這樣的情況還很多。 為了使學(xué)生對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)有更深刻的印象，此時(shí)再做一個(gè)發(fā)射禮花炮的實(shí)驗(yàn)。分析，禮花為什么會(huì)上天？2、火箭 對(duì)照書(shū)上“三級(jí)火箭”圖，介紹火箭的基本構(gòu)造和工作原理。 播放課前準(zhǔn)備的有關(guān)衛(wèi)星發(fā)射、“和平號(hào)”空間站、“探路者”號(hào)火星探測(cè)器以及我國(guó)“神舟號(hào)”飛船等電視錄像，使學(xué)生不僅了解航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行的知識(shí)，而且要學(xué)生知道，我國(guó)的航天技術(shù)已經(jīng)跨入了世界先進(jìn)行列，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。閱讀課后閱讀材料航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行。16.6 用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式，知道動(dòng)量定理適用于變力；（2）會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，并能掌握一維情況下的計(jì)算問(wèn)題。2、過(guò)程與方法：運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理表達(dá)式。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的欲望。教學(xué)重點(diǎn)：理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式。教學(xué)難點(diǎn)：會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，并能掌握一維情況下的計(jì)算問(wèn)題。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：生雞蛋、鋪有較厚的海綿墊的白鐵桶、細(xì)線、金屬小球、橡皮筋、鐵架臺(tái)等，投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：第六節(jié) 用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律（一）引入新課演示1：雞蛋落地，事先在一個(gè)白鐵桶的底部墊上一層海綿（不讓學(xué)生知道），讓一個(gè)雞蛋從一米多高的地方下落到白鐵桶里，事先讓學(xué)生推測(cè)一下雞蛋的“命運(yùn)”，然后做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有象學(xué)生想象的那樣嚴(yán)重：發(fā)現(xiàn)雞蛋不會(huì)被打破！演示2：緩沖裝置的模擬，用細(xì)線懸掛一個(gè)重物，把重物拿到一定高度，釋放后重物下落可以把細(xì)線拉斷，如果在細(xì)線上端拴一段皮筋，再?gòu)耐瑯拥母叨柔尫牛筒粫?huì)斷了。 在日常生活中，有不少這樣的事例：跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里；跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子；從高處往下跳，落地后雙腿往往要彎曲；輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎等，這樣做的目的是為了什么呢？而在某些情況下，我們又不希望這樣，比如用鐵錘釘釘子。這些現(xiàn)象中的原因是什么呢？通過(guò)我們今天的學(xué)習(xí)來(lái)探究其中的奧秘。（二）進(jìn)行新課1、用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律 假設(shè)一個(gè)物體在恒定的合外力作用下，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在t時(shí)刻初速度為v，在t時(shí)刻的末速度為v，試推導(dǎo)合外力的表達(dá)式。用牛頓第二定律F=ma以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式自己推導(dǎo)。v v F 推導(dǎo)過(guò)程：如圖所示，由牛頓第二定律得，物體的加速度 合力F=ma由于，所以， （1）結(jié)論：上式表示，物體所受合外力等于物體動(dòng)量的變化率。這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)式。2、動(dòng)量定理 將（1）式寫成 （2）總結(jié)：表達(dá)式左邊是物體從t時(shí)刻到t時(shí)刻動(dòng)量的變化量，右邊是物體所受合外力與這段時(shí)間的乘積。（2）式表明，物體動(dòng)量的變化量，不僅與力的大小和方向有關(guān)，還與時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，力越大、作用時(shí)間越長(zhǎng)，物體動(dòng)量的變化量就越大。這個(gè)量反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)。物理學(xué)中把力F與作用時(shí)間的乘積，稱為力的沖量，記為I，即，單位：Ns，讀作“牛頓秒”。將（2）式寫成 （3），表明，物體動(dòng)量的變化量等于物體所受合外力的沖量，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理。討論：如果物體所受的力不是恒力，對(duì)動(dòng)量定理的表達(dá)式應(yīng)該怎樣理解呢？總結(jié)：盡管動(dòng)量定理是根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式在恒定合外力的情況下推導(dǎo)出來(lái)的?？梢宰C明： 動(dòng)量定理不但適用于恒力，也適用于隨時(shí)間變化的變力。對(duì)于變力情況，動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。 在實(shí)際中我們常遇到變力作用的情況，比如用鐵錘釘釘子，球拍擊乒乓球等，釘子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，這時(shí)變力的作用效果可以等效為某一個(gè)恒力的作用，則該恒力就叫變力的平均值，如圖所示，是變力與平均力的F-t圖象，其圖線與橫軸所圍的面積即為沖量的大小，當(dāng)兩圖線面積相等時(shí)，即變力與平均力在t0時(shí)間內(nèi)等效。FF0t0t 利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問(wèn)題，將較難計(jì)算的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問(wèn)題。3、動(dòng)量定理的方向性例如：勻加速運(yùn)動(dòng)合外力沖量的方向與初動(dòng)量方向相同，勻減速運(yùn)動(dòng)合外力沖量方向與初動(dòng)量方向相反，甚至可以跟初動(dòng)量方向成任何角度。在中學(xué)階段，我們僅限于初、末動(dòng)量的方向、合外力的方向在同一直線上的情況（即一維情況），此時(shí)公式中各矢量的方向可以用正、負(fù)號(hào)表示，首先要選定一個(gè)正方向，與正方向相同的矢量取正值，與正方向相反的矢量取負(fù)值。 如圖所示，質(zhì)量為m的球以速度v向右運(yùn)動(dòng)，與墻壁碰撞后反彈的速度為v，碰撞過(guò)程中，小球所受墻壁的作用力F的方向向左。若取向左為正方向，則小球所受墻壁的作用力為正值，初動(dòng)量取負(fù)值，末動(dòng)量取正值，因而根據(jù)動(dòng)量定理可表示為Ft=p一p=mv一（一mv）=mv十mv。此公式中F、v、v均指該物理量的大?。ù颂幙删o接著講課本上的例題）。vv 小結(jié)：公式Ft= p一P=p是矢量式，合外力的沖量的方向與物體動(dòng)量變化的方向相同。合外力沖量的方向可以跟初動(dòng)量方向相同，也可以相反。演示3：小鋼球碰到堅(jiān)硬大理石后返回。4、應(yīng)用舉例 下面，我們應(yīng)用動(dòng)量定理來(lái)解釋雞蛋下落是否會(huì)被打破等有關(guān)問(wèn)題。 雞蛋從某一高度下落，分別與石頭和海綿墊接觸前的速度是相同的，也即初動(dòng)量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末?dòng)量均為零，因而在相互作用過(guò)程中雞蛋的動(dòng)量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時(shí)間不同，與石頭碰時(shí)作用時(shí)間短，與海綿墊相碰時(shí)作用時(shí)間較長(zhǎng)，由Ft=p知，雞蛋與石頭相碰時(shí)作用大，會(huì)被打破，與海綿墊相碰時(shí)作用力較小，因而不會(huì)被打破。 接著再解釋用鐵錘釘釘子、跳遠(yuǎn)時(shí)要落入沙坑中等現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，有的需要作用時(shí)間短，得到很大的作用力而被人們所利用，有的需要延長(zhǎng)作用時(shí)間（即緩沖）減少力的作用。請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子。加強(qiáng)對(duì)周圍事物的觀察能力，勤于思考，一定會(huì)有收獲。 接著再解釋緩沖裝置。 在實(shí)際應(yīng)用中，有的需要作用時(shí)間短，得到很大的作用力，而被人們所利用；有的要延長(zhǎng)作用時(shí)間而減少力的作用，請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e出一些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子，加強(qiáng)對(duì)周圍事物的觀察，勤于思考，一定會(huì)有收獲。第十七章 波粒二象性新課標(biāo)要求1、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) （1）了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)。體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。 （2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。 （3）了解康普頓效應(yīng)。 （4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明光的波粒二象性。知道光是一種概率波。 （5）知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。知道電子云。初步了解不確定性關(guān)系。 （6）通過(guò)典型事例了解人類直接經(jīng)驗(yàn)的局限性。體會(huì)人類對(duì)世界的探究是不斷深入的。 例1：通過(guò)電子衍射實(shí)驗(yàn)，初步了解微觀粒子的波粒二象性，體會(huì)人類對(duì)于物質(zhì)世界認(rèn)識(shí)的不斷深入。2、活動(dòng)建議：閱讀有關(guān)微觀世界的科普讀物，寫出讀書(shū)體會(huì)。17.1 能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解什么是熱輻射及熱輻射的特性，了解黑體與黑體輻射。 （2）了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系。（3）了解能量子的概念。2、過(guò)程與方法（1）了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)。（2）體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。教學(xué)重點(diǎn)：能量子的概念教學(xué)難點(diǎn)：黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備教學(xué)過(guò)程：第一節(jié) 能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元（一）引入新課 介紹能量量子化發(fā)現(xiàn)的背景：（多媒體投影，見(jiàn)課件。） 19世紀(jì)末頁(yè)，牛頓定律在各個(gè)領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面不用說(shuō)，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強(qiáng)、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個(gè)能推斷一切電磁現(xiàn)象的 Maxwell方程。另外還找到了力、電、光、聲-等都遵循的規(guī)律-能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時(shí)許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績(jī)和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。 1900年，在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的新年慶祝會(huì)上，著名物理學(xué)家開(kāi)爾文作了展望新世紀(jì)的發(fā)言：“科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！?也就是說(shuō)：物理學(xué)已經(jīng)沒(méi)有什么新東西了，后一輩只要把做過(guò)的實(shí)驗(yàn)再做一做，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)后面在加幾位罷了！ 但開(kāi)爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實(shí)和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到：“但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵令人不安的烏云，-”這兩朵烏云是指什么呢？ 一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與邁克爾遜實(shí)驗(yàn)有關(guān)。然而， 事隔不到一年（1900年底），就從第一朵烏云中降生了量子論，緊接著（1905年）從第二朵烏云中降生了相對(duì)論。經(jīng)典物理學(xué)的大廈被徹底動(dòng)搖，物理學(xué)發(fā)展到了一個(gè)更為遼闊的領(lǐng)域。正可謂“山重水復(fù)疑無(wú)路， 柳暗花明又一村”。點(diǎn)出課題：我們這節(jié)課就來(lái)體驗(yàn)物理學(xué)新紀(jì)元的到來(lái)能量量子化的發(fā)現(xiàn)。（二）進(jìn)行新課1、黑體與黑體輻射 在了解什么是黑體與黑體輻射之前，請(qǐng)同學(xué)們先閱讀教材，了解一下什么是熱輻射。閱讀教材關(guān)于熱輻射的描述。通過(guò)課件展示，加深學(xué)生對(duì)熱輻射的理解。并通過(guò)課件展示，使學(xué)生進(jìn)一步了解熱輻射的特點(diǎn)，為黑體概念的提出準(zhǔn)備知識(shí)。（1）熱輻射現(xiàn)象 固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。例如：鐵塊 溫度 從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色，從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)認(rèn)識(shí)，是熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過(guò)程。（2）黑體 除了熱輻射之外，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波。不同的物體吸收和反射電磁波的能力是不一樣的。概念：能全部吸收各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體，稱為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。（課件展示黑體模型）不透明的材料制成帶小孔的的空腔，可近似看作黑體。如圖所示。研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。黑體模型2、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 閱讀教材“黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”，接合課件展示，講解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。如圖所示。 黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系：隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。提出1：怎樣解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律呢？0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K實(shí)驗(yàn)結(jié)果 在新的理論誕生之前，人們很自然地要依據(jù)熱力學(xué)和電磁學(xué)規(guī)律來(lái)解釋。德國(guó)物理學(xué)