實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)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(shí)驗(yàn)：驗(yàn)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(biāo)三教學(xué)過程闡述四教學(xué)效果評價教材與學(xué)情

《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)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(yàn)證動量守恒定律”是一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)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(yán)謹(jǐn)認(rèn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)方案提供啟發(fā)。學(xué)生獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案能力不足，對實(shí)驗(yàn)方案缺乏全面分析，實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理能力有待進(jìn)一步提升。核心素養(yǎng)能設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理選擇器材，調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀器。能規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，獲取、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。能撰寫實(shí)驗(yàn)報告，用學(xué)過的物理術(shù)語、圖表等交流實(shí)驗(yàn)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(diǎn)分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證動量守恒定律。重點(diǎn)設(shè)計驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案難點(diǎn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（一）實(shí)驗(yàn)原理動量守恒定律的建立以大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xì)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(shí)驗(yàn)，提出可操作的方案。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)原理問題1：根據(jù)動量守恒定律表達(dá)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(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計的精華。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)原理方法二：利用打點(diǎn)計時器測速利用打點(diǎn)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(diǎn)之間的距離，Δt為相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)為O，若小球A從斜槽上的P點(diǎn)由靜止開始滾下，經(jīng)槽口后做平拋運(yùn)動，在地面上的落點(diǎn)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(diǎn)由靜止開始滾下，A、B相碰后均經(jīng)槽口后做平拋運(yùn)動，A球在水平面上的落點(diǎn)為M，B球在水平面上的落點(diǎn)為N，若已知A、B兩球的質(zhì)量分別為mA、mB.驗(yàn)證：OP·mA=OM·mA+ON·mB實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（二）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)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(yàn)證各種碰撞過程中動量守恒？實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)方案研究情境：碰撞情境：實(shí)驗(yàn)1質(zhì)量不同的滑塊發(fā)生彈性碰撞。實(shí)驗(yàn)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(yùn)動。實(shí)驗(yàn)3兩個滑塊用細(xì)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(xì)線，滑塊相相反方向運(yùn)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(yàn)證此過程動量守恒。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(1)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(2)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動，落點(diǎn)為P點(diǎn)。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(yùn)動，落點(diǎn)分別為M點(diǎn)和N點(diǎn)，OM=v1t，ON=v2t.平拋運(yùn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(3)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)位置。②.用圓規(guī)作一個最小的圓，包含10個撞擊點(diǎn)位置，圓心記為P點(diǎn)。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(diǎn)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次，用圓規(guī)畫最小的圓，包含10個落點(diǎn)，圓心記為M點(diǎn)和N點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)方案方案二：研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(3)實(shí)驗(yàn)步驟④.利用重錘線描繪小球平拋運(yùn)動初位置在白紙上的垂直投影點(diǎn)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(yàn)證表達(dá)式m1OP=m1OM+m2ON是否成立。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計（三）實(shí)驗(yàn)方案方案三：鋼球用細(xì)線懸掛發(fā)生碰撞

將兩個小球用細(xì)線懸掛在鐵架臺上，調(diào)整細(xì)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(jī)錄制實(shí)驗(yàn)小球碰撞完整視頻。實(shí)驗(yàn)時，手機(jī)的高度合適，正對實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)的位置，讀出最高點(diǎn)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(zé)任是物理核心素養(yǎng)中的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)課可很好的達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。本節(jié)課的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，實(shí)驗(yàn)原理是一個實(shí)驗(yàn)的靈魂，學(xué)生知道干什么、怎么干，能做出實(shí)驗(yàn)方案、優(yōu)化方案是我們需要培養(yǎng)的能力。實(shí)驗(yàn)設(shè)計一直是學(xué)生的薄弱之處，教學(xué)時先提出實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)方案是否可行，再對原方案進(jìn)行改進(jìn)。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(shí)驗(yàn)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(yùn)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(dá)出來。學(xué)生能說得清楚，表明學(xué)生理解了實(shí)驗(yàn)原理，一定要給學(xué)生時間思考、分析，表達(dá)。自我評價驗(yàn)證動量守恒定律是一個驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，如何驗(yàn)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