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课时教学设计
《动量守恒定律》教学设计
课题 实验：验证动量守恒定律
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
《实验：验证动量守恒定律》是人教版选择性必修一第一章的第四节。在本章的前三节中依次介绍了动量定理和动量守恒。本节的实验验证是对前面内容 的充实与证明， 并提供了科学性的依据。本节起到了承上启下的作用， 有了实验支撑， 理论探究联系实验验证， 让学生更加全面的认识从生活中来， 回到生活中去， 发现科学真知， 也更好地为第五节 弹性碰撞和非弹性碰撞以及第六节反冲现象 火箭做了铺垫。本节的教学重点要放在引导学生利用已有的知识进行实验设计、实验观察和数据分析。
2.学习者分析
学生已经学习了高中物理必修部分的内容，并且储备了丰富的运动与力关系的知识，有一定的运动与相互作用观和能量观。在本章前三节中学生学习了动量和动量守恒定律，知道动量守恒定律的条件，并能够准确分析动量是否守恒。但是学生独立设计实验方案能力较差，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。
3.学习目标确定
物理观念：通过两个实验，使学生进一步理解动量守恒定律，并且完善运动与力的观念。 科学思维：能根据碰撞模型，多角度证明实验过程满足动量守恒；通过小组合作、思考讨论，设计多种实验方案、培养分析综合能力。 科学探究：能依据已有知识合理设计实验方案，合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。 科学态度与责任：坚持实事求是的原则和严谨的科学态度，学会团结合作，分享自己的思维看法并能客观的学习别的同学的优秀观点。
4.学习重点难点
教学重点：论证实验思路、设计实验方案和学生分组实验，记录并分析数据，得出实验。 教学难点：实验数据处理及误差分析，并通过实验数据证明碰撞过程满足动量守恒。
5.学习条件支持
课本；实验器材；多媒体设备
6.学习活动设计
过程学习内容与教师活动（引领性问题）学生任务或学习活动设计设计意图或评价目标环节1 新课导入 复习导入：动量守恒的条件？ 2.同学们能够想出生活中哪些过程满足动量守恒？ 学生回答问题：(1)系统不受外力。 (2)系统受到外力，但外力的合力为零。 (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒。 (4)某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒。 学生思考并回答： 碰撞过程；火箭发射；爆炸等过程 复习之前的相关知识，为本节的研究做铺垫。 引导学生思考设计实验的情境和思路环节2 实验原理和思路问题引导1：我们应该怎样设计实验，使两个物体所组成的系统所受外力的矢量和近似为0？ 问题引导2：需要测量哪些物理量，并且思考如何测量？ 题引导3：这些物理量需要满足什么关系即可证明动量守恒？ 师生共同总结探讨得出结论：测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，测出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2 碰后动量 p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否守恒。学生思考并且交流 碰撞中时间极短，内利远大于外力符合要求。 学生根据已有的动量定义可以知道，需要测量质量和速度。 a．质量测量：可以用天平测量 b．速度测量：(1)光电门(2)打点计时器 (3)平抛运动 学生讨论，思考解决问题的方法 在老师的引导下思考总结。通过思考讨论，加深对动量守恒条件的理解 搭建小“梯子”，激发学生主动解决问题的兴趣 引导学生分析出需要验证的本质内容，培养学生发现问题解决问题的能力。 找到实验最终需要验证的关键物理量。环节3 实验设计方案方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 a．实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 b．实验思路 利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。 问题引导： 气垫导轨是否需要调成水平，如果需要，有哪些办法。 c. 实验情境设计 1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。 2.在两个滑块碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。碰后共速。 3.在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。 d.数据测量 （1）滑块的质量用天平直接测量。 （2）速度的测量： v＝ ，式中的x为滑块上挡光板的宽度，t为滑块上的挡光板所经过光电门的时间。由于挡光片的宽度是一样的，所以速度可以用表示。 问题引导：实验中如果碰撞前后出现速度方向不一致，如何记录？ e.实验数据记录表 f. 实验结论 如果＝ , 在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。 g.误差分析 （1）碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。 （2）测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 a.实验器材： 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等 问题引导1：两个小球的质量体积有什么要求？ 教师总结：由于是一维碰撞，体积要一样，并且为了防止碰撞的小球不会反向所以质量要大。 问题引导2：如何得到小球碰撞前后的速度？ 问题引导3：需要测量平抛的时间吗？ b.总结实验思路 槽的末端水平，让一个质量较大的小球 （入射小球） 从斜槽上滚下跟放在斜槽末端的另一个大小相同、质量较小的小（被碰的小球） 发生正碰。使入射小球从斜槽不同高度处滚下， 测出两球的质量以及它们每次碰撞 前后的速度，就可以验证动量守恒定律。撞后的速度之比就等于它们落地时飞行的水平距离之比。 c. 实验数据记录与处理 (1)记录数据 m1碰前落在B，m1碰后落在A,m2碰后落在C，记录OB .OA 和OC的长度。 (2)数据处理代入公式进行计算m1OB=m1OA+m2OC 数据记录表 d. 实验结论 在误差允许范围内，碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。 e.注意事项 问题引导：实验中我们有哪些需要注意的？（教师引导学生思考总结） 1.斜槽末端要切线要水平 2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放 3.要保证对心碰撞，两球必须半径相同，质量不同（如铁球碰铝球） 4.小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆，把所有的小球落点都圈 在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点 学生检查桌子上的实验器材，并思考每个器材的用处 学生认真思考观察 学生讨论并回答问题 学生认真观察，将所要研究的问题具体化 学生明确数据分析的思路和解决问题的目标 学生思考讨论，回答问题：规定正方向，与其方向相同的为正，与正方向相反速度为负值。 学会设计表格应用表格 学生认真分析，并在自己操作时进行体会 学生讨论思考并回答 学生回答2： 根据平抛运动的知识，求出速度 学生回答： 由于平抛的高度一样，时间相同，所以不需要测量。 学生认真记录总结 明确需要具体记录的物理量，以及需要应用的公式 学生明确需要记录的数据 引导学生思考，学会总结，在总结中对实验思路及过程进一步的熟悉和思考 培养学生细致观察的能力 在实验设计中，培养学生科学探究的意识和能力。通过老师的引导和同学的交流能够发现实验中需要重点关注和解决的问题， 促使学生更好的建立碰撞模型概念。 此问题考察学生能否用动量守恒的条件解决实际问题 将碰撞这一大类问题具体剖析，培养学生缜密的思维逻辑 明确所言研究的物理量，引导学生正确测量。 加深学生的印象，熟练处理矢量关系 数据的正确记录是实验成功的关键 误差分析是实验的重要环节，通过分析，是学生的思维更加完善。 引导学生参与实验思路的设计，培养学生严谨的思维逻辑。 通过总结，引导学生完善实验设计思路。 培养学生明确的思维目标，完善思维模式 在问题的引导下，使学生学会思考总结，对实验过程进行归纳环节4 分组实验，加深理解分组实验：验证碰撞过程的动量守恒 分组：1到3组进行第一个实验 ，4到6组同学分进行第二个实验，并记录数据 分析和处理 组内思考讨论，进行数据分析 得出结论 小组内得出结论 （教师认真观察各组实验过程，指导学生进行规范的操作） 学生按要求分组进行实验操作 学生认真观察记录并分析数据。实验是物理研究的重要手段，物理是一门实验学科，学生的实验能力对今后的学习研究非常重要。 一方面加深学生对原理的理解，另一方面培养学生求真务实，团结合作的能力。环节5 各组总 结汇报教师指导小组进行分析总结。 1.采用投屏方式，展示实验中测量的数据； 2.根据实验数据，总结得出实验结论； 3.根据实验数据，进行实验误差分析，并提出改进措施。 例（2022·全国·统考高考真题）利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1 的滑块A与质量为m2 的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小 v1和 v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完 成下列填空： （1）调节导轨水平； （2）测得两滑块的质量分别为0.510kg 和0.304kg 。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为______kg的滑块作为A。 （3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离S1与B的右端到右边挡板的距离 S2相等； （4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2 ； （5）将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤（4）。多次测量的结果如下表所示； （6）表中的 k2=______（保留2位有效数字）； （7）k的平均值为______；（保留2位有效数字） （8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由k判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则 k的理论表达式为______（用 m1和 m2表示），本实验中其值为______（保留2位有效数字），若该值与（7）中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。分组上台进行实验汇报。并对实验数据进行分析，通过分 析可以发现数据没有严格遵从动量守恒定律， 教师引导学生从误差分析的角度思考。 学生独立思考，解答例题 设计意图 通过实验总结和误差分析， 加深学生对碰撞模型的理解， 培养学生实事 求是科学实验精神。 通过例题的解答与讲解，引导学生用动量知识解答实验问题，提高学生的应用能力。
课堂小结：1.实验设计的原理和思路 2.实验设计方案 3.数据处理：能够正确写出相应的动量守恒表达式。
7、板书设计
实验：验证动量守恒定律 1.实验设计思路 2.实验设计方案 (1).研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 (2).研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 3.分组实验操作 4.实验结论 在误差允许范围内，碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和
作业与拓展学习设计
(1)课堂练习，巩固实验思路，对课上教学进行检测。 (2)分层练习，对动量知识及实验内容进行巩固和检测。
9、特色学习资源分析、技术手段应用说明
学生利用网上资源查找还有哪些验证动量守恒的实验，记录实验器材，实验思路，操作步骤，数据分析等内容。现代教育技术手段可以将声音、图像、视频、动画巧妙结合并呈现，不但可以激发学生的学习兴趣，开拓学生的思维和视野。
10、教学反思与改进
本节教学采用实验探究的方式， 以模型的构建为主线， 通过设计实验验证动量守恒 定律， 从而建立碰撞模型， 让学生在行动中体验知识的生成过程。对于如何更好进行自主实验探究，加深学生对模型的理解和应用还需要进一步的拓展。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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