资源简介

第一章 动量守恒定律
第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞教学设计
教学内容分析
《弹性碰撞和非弹性碰撞》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修一课程“动量与动量守恒定律”主题下的内容。课程标准要求为：通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：本条目要求学生从能量的角度研究碰撞现象，进一步发展能量观念和对系统的认识。通过研究光滑水平面上或气垫导轨上不同物体的碰撞，要求学生从能量的角度分析碰撞前后系统机械能的变化，建立弹性碰撞和非弹性碰撞的概念，能根据机械能的损失情况区分是否是弹性碰撞。能应用动量守恒定律分析一维碰撞问题，解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
学生将动量守恒定律和必修课程中学习的机械能守恒定律和能量守恒定律联系起来，运用规律分析和解决实际问题，进一步发展“能量”“系统”和“守恒”的观念，初步形成物理学理论所描述的自然界具有内在和谐与统一的整体图景。
学情分析
学生通过前面学习初步形成了碰撞的概念，同时也建立了动量的概念，具备了简单应用动量守恒定律和机械能守恒定律求解有关问题的基本能力。本节课基于学生已有的知识储备，利用演示实验和探究的方法，引导学生通过思考、讨论、分析、归纳、总结得出结论，创造互动的课堂氛围，激发学生探究兴趣，进一步通过提问、讨论、演示实验验证的方式，培养学生知识迁移的能力。
教学目标与核心素养
物理观念：通过学习理解弹性碰撞、非弹性碰撞，了解正碰(对心碰撞)。
科学思维：通过实例分析，会应用动量、能量的观点解决一维碰撞问题。
科学探究：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。
科学态度与价值观：通过理解弹性碰撞与非弹性碰撞的概念及特点，并能应用两个定律解决与生产生活相关的实际问题。
教学重点
用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题
教学难点
对各种碰撞问题的理解
教学过程
（一）【引入新课】
生活中存在着各种碰撞现象，同学们常见的碰撞有哪些呢？学生思考，多媒体播放。
通过分析这些碰撞现象，他们有哪些共同特点呢？
（二）【新课教学】
1.碰撞的特点
（1）作用时间极短
（2）内力远大于外力
（3）几乎在原位置进行
也即系统动量守恒。那么系统的机械能又发生怎样的变化呢？
探究碰撞过程中机械能的变化
定性分析：教师演示实验
可知，碰撞过程中系统机械能守恒
加了泡沫之后，碰撞过程中机械能守恒吗？可以观察实验现象进行探讨
实验探究，利用上一节课的实验数据完成探究过程
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验等
结论：在误差允许的范围内，碰撞前后的总动能不变
结论：在误差允许的范围内，碰撞前后的总动能减少
理论分析，学生探究
地面光滑
解析：根据动量守恒定律
碰撞后的共同速度
碰撞前的总动能
碰撞后的总动能
弹性碰撞和非弹性碰撞
弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。碰撞过程中形变为弹性形变，碰撞结束，形变恢复。
模型拓展：
非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。碰撞过程中形变为非弹性形变，碰撞结束，形变不能完全恢复。
完全非弹性形变
模型拓展：
视频播放几种碰撞的微观特点
思考总结：碰撞过程中机械能不增加
弹性碰撞的实例分析：一动碰一静规律总结，小组交流讨论
一维弹性碰撞的碰后速度的确定
我们对几种情况下的结果作一些分析。
若 m1 ＝ m2，这时有v1′＝ 0，v2′＝ v1
这表示第一个物体的速度由 v1 变为 0，而第二个物体由静止开始运动，运动的速度等于第一个物体原来的速度。
若 m1>>m2 ，这时有m1 － m2 ≈ m1 ，m1 ＋ m2 ≈ m1。得v1′＝ v1 v2′＝ 2v1
这表示碰撞后，第一个物体的速度几乎没有改变，而第二个物体以 2v1 的速度被撞出去.
保龄球比赛中，用大号保龄球击打球瓶时，球与瓶的碰撞就类似这种情况
若 m1<< m2，:v1′＝－ v1， v2′＝ 0
利用小球的碰撞实验演示上述不同质量关系间的碰撞情形。
碰撞的另一种分类方式：视频播放打台球过程中的不同碰撞情形
（1）对心碰撞
（2）非对心碰撞
实例：α粒子散射实验。散射是研究物质微观结构的重要方法——卢瑟福做α粒子散射实验，
提出了原子的核式结构学说．视频播放此实验。
课堂练习
例1.光滑水平面上的两个物体发生碰撞，下列情形可能成立的是 ( )
A．碰撞后系统的总动能比碰撞前小，但系统的总动量守恒
B．碰撞前后系统的总动量不守恒，但系统的总动能守恒
C．碰撞后系统的总动能比碰撞前大，但系统的总动量守恒
D．碰撞前后系统的总动量、总动能均守恒
答案：AD
例2、(单选）质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一条直线、在同一方向上运动，A球的动量pA＝9 kg·m/s，B球的动量pB＝3 kg·m/s。A球追上B球时发生碰撞，则A、B两球碰撞后的动量可能是(　　)
A．pA′＝6 kg·m/s，pB′＝6 kg·m/s
B．pA′＝8 kg·m/s，pB′＝4 kg·m/s
C．pA′＝－2 kg·m/s，pB′＝14 kg·m/s
D．pA′＝－4 kg·m/s，pB′＝17 kg·m/s
答案：A
总结：碰撞遵循的原则：动量守恒、机械能不增加、满足实际
例3.如图所示，光滑水平面上有两物块A 、B，两物块中间是一处于原长的弹簧，弹簧和物块不连接， A 质量为mA＝ 2kg， B的质量 mB ＝1kg，现给物块A一水平向左的瞬时速度V0=3m/s ，求在以后的过程中弹性势能的最大值。
答案：3J
素养提升
课堂小结
1. 弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
(1) 规律：动量守恒、机械能守恒
(2) 能量转化情况：系统动能没有损失
2非弹性碰撞：碰撞过程中机械能减小，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
(1) 规律：动量守恒、机械能减小
(2) 能量转化情况：系统动能损失
3. 完全非弹性碰撞：碰撞后两物体连在一起运动的现象。
4. 对心碰撞和非对心碰撞
作业：完成对应课时练
板书设计
第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞
一、弹性碰撞和非弹性碰撞
弹性碰撞：碰撞前后无动能损失
非弹性碰撞：动能有损失
完全非弹性碰撞：碰撞后粘在一起，动能损失最大
二、弹性碰撞的实例分析
①动量守恒
②动能守恒
讨论： ① m1=m2 交换速度
② m1>>m2
③ m1<

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