實驗：驗證動量守恒定律 說課課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

§1.4實驗：驗證動量守恒定律人教版2019選擇性必修第一冊

第一章

動量守恒定律

說課環(huán)節(jié)一一教材與學(xué)情分析二核心素養(yǎng)目標三教學(xué)過程闡述四教學(xué)效果評價教材與學(xué)情

《實驗：驗證動量守恒定律》是選擇性必修一模塊中“動量守恒定律”主題下的內(nèi)容。

“驗證動量守恒定律”是一驗證性實驗，旨在加深學(xué)生對動量學(xué)習(xí)的意義及動量守恒定律的理解，通過經(jīng)歷實驗探究，認識建立物理規(guī)律的過程，本節(jié)課主要是引導(dǎo)學(xué)生在初步掌握動量守恒定律的基礎(chǔ)上，利用已有知識進行實驗設(shè)計、實驗觀察和數(shù)據(jù)分析，提升學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究能力，并培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真的學(xué)科素養(yǎng)。教材與學(xué)情學(xué)情分析學(xué)生學(xué)習(xí)了動量守恒定律，熟悉在各種情境下運用動量守恒定律解決問題，知道動量守恒定律的條件，這些知識幫助學(xué)生分析動量是否守恒，為學(xué)生設(shè)計實驗方案提供啟發(fā)。學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案能力不足，對實驗方案缺乏全面分析，實驗操作、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理能力有待進一步提升。核心素養(yǎng)能設(shè)計實驗方案，根據(jù)實驗原理選擇器材，調(diào)整實驗儀器。能規(guī)范進行實驗操作，獲取、處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。能撰寫實驗報告，用學(xué)過的物理術(shù)語、圖表等交流實驗的探究過程與結(jié)論。知道誤差來源和產(chǎn)生的原因，知道減小誤差的方法。教學(xué)重難點分析處理實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證動量守恒定律。重點設(shè)計驗證動量守恒定律的實驗方案難點教法與學(xué)法講授法啟發(fā)式教學(xué)討論法教法與學(xué)法自主學(xué)習(xí)法探究學(xué)習(xí)法合作學(xué)習(xí)法實驗教學(xué)設(shè)計（一）實驗原理動量守恒定律的建立以大量實驗事實為基礎(chǔ)，是自然界中的一條基本守恒定律。本節(jié)課通過實驗驗證動量守恒定律的正確性。師生回顧動量守恒定律內(nèi)容：系統(tǒng)不受外力或受到的外力矢量和始終為零，系統(tǒng)的動量守恒。如何創(chuàng)造實驗條件使系統(tǒng)受到的外力為零？如何消除物體受到的摩擦力？學(xué)生提出讓物體在氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞或鋼球用細線懸掛在空中碰撞等方法。從動量守恒定律適用條件的角度設(shè)計實驗，提出可操作的方案。實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理問題1：根據(jù)動量守恒定律表達式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，需要測量哪些物理量？如何測量？需要測量物體質(zhì)量m1、m2，質(zhì)量由天平測量。物體碰撞前、后的速度。實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理問題2：物體碰撞前、后的速度可使用不同的方法測量，測v是實驗設(shè)計的精華。實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理方法一：利用光電門測速v＝Δx/Δt，式中Δx為滑塊上擋光片的寬度，Δt為光電計時器顯示的擋光片經(jīng)過光電門的時間。注意：利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理方法二：利用打點計時器測速利用打點計時器測量速度，注意在一根紙帶上可以顯示碰撞前后兩個不同速度。v＝

式中Δx為相鄰計數(shù)點之間的距離，Δt為相鄰計數(shù)點之間的時間。實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理方法三：單擺測速把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一個小球，放開后它們相碰。v＝

，式中l(wèi)為單擺擺長，θ為小球被拉起或被撞小球擺起的角度。實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理方法四：平拋測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點為O，若小球A從斜槽上的P點由靜止開始滾下，經(jīng)槽口后做平拋運動，在地面上的落點為P；現(xiàn)在在槽口前的水平部分安放一個與A球等大但質(zhì)量較小的小球B，讓A球仍從斜槽上的P點由靜止開始滾下，A、B相碰后均經(jīng)槽口后做平拋運動，A球在水平面上的落點為M，B球在水平面上的落點為N，若已知A、B兩球的質(zhì)量分別為mA、mB.驗證：OP·mA=OM·mA+ON·mB實驗教學(xué)設(shè)計（二）實驗原理方法四：平拋測速注意：1.斜槽末端的切線必須水平。2.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。3.選質(zhì)量較大的小球作為入射小球。4.實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。

實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒問題1：氣墊導(dǎo)軌是否要調(diào)節(jié)水平？為什么？問題2：如何調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌？怎么判斷是否調(diào)節(jié)水平？問題3：如何驗證各種碰撞過程中動量守恒？實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案研究情境：碰撞情境：實驗1質(zhì)量不同的滑塊發(fā)生彈性碰撞。實驗2在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時它們會連成一體運動。實驗3兩個滑塊用細線連接，二者間有一彈簧，彈簧處于壓縮狀態(tài)，但與滑塊不固定。燒斷細線，滑塊相相反方向運動，光電計時器記錄下滑塊通過光電門時間。通過數(shù)據(jù)處理，三種碰撞情境的研究較全面的驗證此過程動量守恒。實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(1)實驗裝置：將斜槽固定在鐵架臺上，使槽的末端水平。讓鋼球從斜槽上滾下，跟放在斜槽末端的等大玻璃球發(fā)生碰撞，測量碰撞前、后鋼球和玻璃球的速度和它們的質(zhì)量。鋼球質(zhì)量為m1、碰撞前速度為v0。玻璃球質(zhì)量為m2。碰撞后，鋼球和玻璃球速度分別為v1和v2.實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(2)實驗原理：將鋼球從斜槽上某一位置由靜止釋放，記錄下該位置。離開后小球做平拋運動，落點為P點。OP為鋼球平拋位移。OP=v0t.將玻璃球置于斜槽末端，將鋼球從同一位置釋放，和玻璃球碰撞后，均作平拋運動，落點分別為M點和N點，OM=v1t，ON=v2t.平拋運動時間t相同，水平位移正比于速度。若動量守恒，有m1OP=m1OM+m2ON.實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(3)實驗步驟①.調(diào)整斜槽軌道末端水平，將入射小球從斜槽上某位置釋放，重復(fù)10次，在白紙上記錄下撞擊點位置。②.用圓規(guī)作一個最小的圓，包含10個撞擊點位置，圓心記為P點。③.將玻璃球置于斜槽末端，將鋼球從同一位置釋放，記錄下鋼球和玻璃球撞擊后的落點。重復(fù)實驗10次，用圓規(guī)畫最小的圓，包含10個落點，圓心記為M點和N點。實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(3)實驗步驟④.利用重錘線描繪小球平拋運動初位置在白紙上的垂直投影點⑤.用刻度尺測量OP、OM和ON距離。⑥用天平測量鋼球和玻璃球質(zhì)量，驗證表達式m1OP=m1OM+m2ON是否成立。實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(4)誤差分析①鋼球和玻璃球質(zhì)量讀數(shù)偶然誤差，測量三次，取平均值。②鋼球從斜槽上同一位置釋放。③玻璃球每次要放在斜槽末端同一位置。撞擊多次，取圓心位置作為平均落點。實驗教學(xué)設(shè)計（三）實驗方案方案三：鋼球用細線懸掛發(fā)生碰撞

將兩個小球用細線懸掛在鐵架臺上，調(diào)整細線高度，使兩球發(fā)生對心碰撞。旁邊豎直固定毫米刻度尺。使用智能手機錄制實驗小球碰撞完整視頻。實驗時，手機的高度合適，正對實驗裝置。將A拉到一定高度，保持靜止，記錄下A在刻度尺的讀數(shù)。小球B豎直靜止，記錄下B在刻度尺上的讀數(shù)。A、B讀數(shù)之差即為A到最低點的高度。先按下錄制視頻按鈕，釋放A小球，錄制AB碰撞完整視頻。利用視頻播放軟件逐幀播放，找到小球B上升到最高點的位置，讀出最高點對應(yīng)的刻度，求出B上升的最大高度。

教學(xué)反思科學(xué)思維、科學(xué)探究與科學(xué)態(tài)度與責任是物理核心素養(yǎng)中的重要組成部分，通過實驗課可很好的達成教學(xué)目標。本節(jié)課的重點是實驗方案的設(shè)計和實驗數(shù)據(jù)的分析，實驗原理是一個實驗的靈魂，學(xué)生知道干什么、怎么干，能做出實驗方案、優(yōu)化方案是我們需要培養(yǎng)的能力。實驗設(shè)計一直是學(xué)生的薄弱之處，教學(xué)時先提出實驗方案，讓學(xué)生分析實驗方案是否可行，再對原方案進行改進。這樣教學(xué)，降低了學(xué)生思維的難度，給學(xué)生設(shè)計方案打開了入口，學(xué)生在此基礎(chǔ)上延申創(chuàng)新。鋼球與玻璃球碰撞實驗方案，要讓學(xué)生分析為什么可以不直接測量平拋水平速度，而用水平位移代替，注重平拋知識的遷移運用。教學(xué)時教師一定不要說出來，要讓學(xué)生自己說，學(xué)生用語言表達出來。學(xué)生能說得清楚，表明學(xué)生理解了實驗原理，一定要給學(xué)生時間思考、分析，表達。自我評價驗證動量守恒定律是一個驗證性的實驗，如何驗證，是學(xué)生首先要思考的問題。本節(jié)課通過設(shè)計問題，首先從動量守恒的條件入手，思考滿足守恒條件的情境，確定了研究兩個小