高中物理选修3-5教材分析与教学设计-新人教[整理]

选修3-5

第十六章 动量守恒定律

过去的思路

冲量和动量的概念

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由牛顿第二定律导出动量定理

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由动量定理导出动量守恒定律

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最后告诉学生：动量守恒定律的适用范围更广

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现在的思路：出发点――“守恒”的重要性，而非牛顿定律

寻找碰撞中的不变量

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碰撞中两个物体的m1v1 + m2v2可能是不变的

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定义动量

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经过几代物理学家的探索与争论……共识

――动量守恒定律

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动量守恒定律与牛顿定律的关系，动量定理

（物理规律的自恰）

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动量守恒定律的普适性

思路与过去相比有很大的不同――科学思想、科学方法

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第1节 实验：探究碰撞中的不变量

思路：碰撞是常见的现象，宏观、微观

P2演示

A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开后A与B碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。

换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验。

一般情况下是否也有不变的量？

在实验中寻找不变的量。器材可选：气垫导轨、平板小车、线悬的小球??

P2课文，描述思路：

??质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。速度在碰撞前后是变化的??物体的质量与它的速度的乘积也在变化??

那么，两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？

m1 v1 + m2v2 = m1 v1’ + m2 v2’ ？

或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？

m1 v12 + m22 = m1 v1’2 + m2 v2’2 ？

也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？

??v2v1v1v2+ = +

m1m2m1m2？

??

P3课文，进一步讨论可能的情况：

碰撞可能有很多情形??两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞，两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞??

??碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开??碰后也可能粘在一起不再分开??

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我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才符合要求。

P3需要考虑的问题，讨论操作和数据处理中的技术性问题：

●??要保证碰撞是一维的，即保证两个物体在碰撞之前沿直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动??

●质量可以用天平测量??怎样测量物体的速度。

●关于实验数据的处理，下面的表格可供参考?? 对于每一种碰撞的情况都要填写一个类似的表格。

参考用的记录表格

质量 碰撞前 m1 m2 v1 v2 m1v1 + m2 v2 m1v12 + m2v22 v1v2+ m1m2 ? 碰撞后 m1 m2 v1' v2' m1 v1' + m2 v2' m1v1' 2 + m2v2' 2 ?v2?v1+ m1m2 ? 速度 mv mv2 v m? ●??举例来说，如果每个表格中v/m那一行第二列和第三列的求和的值都相等，那么v/m很可能就是我们寻找的不变量。

P4～P5参考案例：给学生一定的设计空间

P5课文：

通过这个实验，你是否找到了碰撞前后的“不变量”？即使找到了，它也仍然带有猜想和假设的性质，但你对自己的猜想与假设会增加几分把握。

只有根据实验结果推导出的许许多多新结论都与事实一致时，它

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才能成为一条定律。尽管如此，本节实验还是很有意义的，它让我们再一次体验了探究自然规律的过程。

科学方法的教育

P6第1题，重现探究的过程：

1．光滑桌面上有两1、2两个小球。1球的质量为0.3 kg，以速度8 m/s跟质量0.1 kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为9 m/s，1球的速度变为5 m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。

（1）碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，

2球增加的速度是9 m/s，1球减小的速度是3 m/s，因此，这种猜想不成立。

（2）碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，

2球增加的动能是4.05 J，1球减小的动能是5.85 J，这种猜想也不成立。

（3）请你根据以上实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2

球所增加的这个量与1球所减小的这个量相等？请计算表明。

第2节 动量守恒定律（一）

P6课文：

??我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前后物体mv的矢量合保持不变。其他实验和观察到的事实也都得出同样的结论。这就给我们一个启示：mv很可能具有特别的物理意义。物理学中把它定义为动量??

??科学前辈就是在追寻不变量的努力中，逐渐明确了动量的概念。

最先提出动量具有守恒性思想的是法国科学家笛卡儿?? 1668年，惠更斯发表了一篇?? 牛顿把笛卡儿的定义做了修改?? ??

经过几代物理学家的探索与争论，人们在18世纪达到了这样的共识：??

课文的目的：

动量守恒定律不是一两个人做一两个实验或进行一两篇数学推

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