物理选修3-5ppt课件

高中物理选修3-5，模块复习，青岛九中物理集团，本模块研究的问题：冲突(宏观，微观)，科学方法：对原子结构的认识，典型的人类认识自然规律的科学方法，对微粒子波粒二象性的认识，显示了人类直接经验的局限性。 在这个模块的教育中，要了解其中的科学方法，受到科学哲学思想的启发，感受科学的和谐美。 教材结构：动量守恒定律是自然界一些基本守恒定律之一，也是研究微粒子所必需的知识，教材安排在学习原子结构和原子核内容之前学习。 研究方法：动量守恒定律、本模块概述、本章概述、自然界中微观、宏观到宇宙、碰撞的事例较多。 由于碰撞时相互作用的时间短，在碰撞过程中力发生变化，因此很难直接用牛顿定律进行分析。 那么，如何分析和研究这样的碰撞问题呢？概念规则：本章引入了新的物理量动量和脉冲量，通过实验探讨了跟随碰撞的物理原理动量守恒定律，从动量和能量的角度分析了弹性碰撞和非弹性碰撞、排斥运动、火箭等问题，最后探讨了学到的守恒定律第十六章动量守恒定律，重点：动量守恒定律的实验探索难点：动量守恒定律和动量定理的应用，研究范围：动量是物理学中重要的物理量，动量守恒定律是自然界普遍使用的基本定律之一，比牛顿运动定律的适用范围要广。 因此，本章的内容在力学中占有重要地位，在整个物理学中也是重要内容之一。 高考也是考察本章的热点之一。 第16章动量守恒定律，内容标准1探讨物体弹性碰撞的特征。 通过弹性碰撞和非弹性碰撞两个实验，了解动量和动量守恒定律。 用动量守恒定律可以定量分析一维碰撞问题。 了解动量守恒定律的普遍意义。 3通过物理学中的保存规律，体会自然界的和谐与统一。 2007考试阐述了一个动量、动量守恒定律及其应用(限于一维)二弹性碰撞和非弹性碰撞，从课程要求和考点分析、新旧教材比较分析、过去的构想、冲击量和动量概念、牛顿第二定律推导出动量定理，最后推导出动量守恒定律的适用范围广、 从动量定理推导出动量守恒定律，目前构想：的起点“守恒”的重要性不是牛顿定律，而是寻找碰撞中的不变量，碰撞中两个物体的m1v1 m2v2可能不变，定义动量守恒定律的普遍性，定义动量， 经过几代物理学家的探索与争论动量守恒定律、动量守恒定律与牛顿定律的关系、动量定理(物理定律的自适应)思维方式与过去大不相同科学思想、科学方法、课分配提案、第一单元1实验：冲突中的不变量2学时2动量守恒定律(一) 2学时3动量守恒定律(二) 2学时第二单元4碰撞1学时5反运动火箭1学时第三单元6动量概念牛顿第二定律1学时复习检验2学时教材分析第1节的实验：探索碰撞中的不变量(2学时)，教学目标：理解碰撞的概念，了解实验的探索过程，科学地探索7个要素， 引入创意：冲突是一种常见现象，以宏观、微观现象为例，从生产、生活中的现象(包括实验现象)中提出研究问题冲突前后的物理量不变吗？ 引导学生发现现象背后隐藏的自然规律。 P2演示a、b是两个悬挂钢球，质量相等。 使b球静止，提起a球，分离后使a和b碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。换成质量差异较大的两个小球，重新进行上述实验，演示实验结果表明，两个物体碰撞时质量不变，但运动状态的变化程度与物体质量的大小有关。 让学生观察现象推测碰撞前后可能的“不变量”。P2文本，思考两个物体各自的质量和自己的速度的乘积之和不是不变的吗？ m1v1m2v2=m1v 1m2v 2或者各自的质量和自己的速度的平方的乘积之和不变吗？ m1v 12 m2v2=m1 v12m2v 22？ 也许，两个物体的速度和自己的质量之比之和在碰撞前后没有变化吗？ 指出了探索的方向和实验目的，制定了规划和设计实验： P4P5参考例：给学生一定的设计空间，P3应考虑的问题：讨论了操作和数据处理中的技术问题，(2)数据采集方案：质量的测量：天平速度的测量，(1) 获得一维碰撞的方案利用气垫轨道实现两滑块一维碰撞的利用等长悬架等大小的球，实现两球一维碰撞的使用小车在平滑的工作台上与其他静止小车碰撞实现一维碰撞。 方案1 :测量滑块速度：方案2 :测量摆动速度：方案3 :测量滑车速度：(3)数据处理方案：将测量的量m、v填入表中，进行计算(参考用记录表P3)，设计和实验：教学中对具体实验参考事例进行实验设计，其实验原理、实验条件、主要教学中对具体实验参考例进行合理安排，参考过程如下： (1)用天平测量相关质量；(2)安装实验装置；(3)使物体发生碰撞；(4)测量读取相关物理量，根据数据采集方案的速度测量内容，计算相关速度，并填表。 (5)进行数据处理，分析比较，发现冲突中的不变量(6)整理实验器材。有限的几次简单测量得不到普遍的物理规律。 只有在实验结果得出的许多新结论与事实相符时，这才是规律。 尽管如此，本节的实验还是有意义的，让学生体验到了探索自然规律的过程。 (这里体现了科学方法的教育。 实验结论：在实验误差允许的范围内，碰撞系统的mv不变。 P6第一题，重现探索过程：1.光滑的桌子有两个一两个小球。 1球的质量为0.3kg，以速度8m/s与质量0.1kg的静止的2球碰撞，碰撞后的2球的速度为9m/s，1球的速度为5m/s，方向与原来相同。 根据这些实验数据，晓明对这次冲突规律做出了如下预测。 (1)撞击后2球获得了速度，但是1球把速度传给了2球吗？ 计算表明，2球增加的速度为9m/s，1球减少的速度为3m/s，因此该预测不成立。 (2)撞击后2球获得动能，1球将动能传递给2球？ 根据计算，2球增加的动能为4.05J，1球减少的动能为5.85J，这个预测也不成立。 (3)根据以上的实验数据，请预测在此次碰撞中2球增加的量与1球减少的量相等的物理量，并进行计算明确。 (1)本节的实验在本章的第1节进行，体现探究性学习的宗旨(2)教材P4P5的参考事例：给学生一定的设计空间，可以重点介绍教学中的一个，条件不完备的学校可以改为平放器。 (3)本节教学注重科学探究过程，体会科学探究的七要素。 下面，参考事例的实验装置如图161所示。 把一个质量大的球从滑道滚出来，与放在滑道末端的另一个质量小的球(半径相同)碰撞(正碰撞)。 本实验的设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。教学建议，第二节动量守恒定律(1)，教学目标：理解动量的概念，明确动量守恒定律的内容，理解守恒条件和矢量性。 理解“总运动量”是系统中每个物体的运动量的向量和。 引入构想：本节基于以前的科学探讨提出运动量概念和运动量守恒定律，从物理学史的角度认识。 另一方面，运动量1 .运动量为状态量： p=mv2.运动量的矢量性：物体的运动量的方向与物体的瞬时速度方向相同，3 .运动量具有相对性：一般来说，相对于地面。 4 .运动量的变化量p:p=V2-V1，p为向量，运算时遵循平行四边形的法则。 在一维的情况下，规定正方向。 例题1的功能：确立向量运算的概念，强化向量运算的方法。 另外，系统1 .系统：包括若干相互作用的物体的总体称为系统，并且系统可以根据解决该问题的需要灵活地进行选择。 2 .内力：系统内各物体间的力称为内力。 3 .外力：系统以外的其他物体作用于系统内哪个物体的力称为外力。 内力和外力的区别取决于系统的选择，除非确定了系统，否则不能确定内力和外力。三、动量守恒定律1 .动量守恒定律的条件： (1)系统不受外力或受外力的向量和零。 (2)系统受外力作用，合力也不为零，但合力远小于物体间相互作用的内力，合力可忽略不计。 (3)系统受到的合力虽然不是零，但是在某个方向受到的合力是零，或者在某个方向上的外力比内力小很多时，系统只在那个方向上保存动量。 后者的两种情况严格说是运动量基本保存，但是最常见的情况。 注意： (1)应用应注意区分内力和外力。 (2)区别“外力的矢量和”:将作用于系统的所有外力移动到某一点算出的矢量和。 “合外力”:作用于某物体(质点)的外力的向量和。 (3)明确“不变量”不是“保存量”。 正确理解“守恒量”是学习物理学的关键。 例题2教育(1)明确系统、内力和外力，判断是否满足保存条件。 (2)明确研究过程，分析碰撞过程的初始状态。 画出初始末端状态的情景图(3)分析初始末端状态的总动量，最后排列方程式。 (4)解题过程的表现要明确、规范。 从例题中总结了解决这类问题的分析思路，可以指导学生充分掌握和运用动量守恒定律，解决问题。 求解动量守恒定律的一般程序： (1)明确问题的含义，明确研究对象；(2)受力分析，判断是否守恒；(3)确定动量守恒系统的作用前总动量和作用后总动量；(4)选定正方向，根据动量守恒定律列举方程式；(5)求解方程式得出结论。 在例题教学中，应用动量守恒定律分析问题时，要向学生明确研究的对象不是一个物体，而是由两个以上相互作用的物体组成的物体体系。 请注意，在应用时选择系统。 动量守恒定律的公式实际上是向量公式。 处理一维问题时，要注意规定正方向。 动量守恒定律与系统的瞬时动量向量是恒定的。 运动量守恒定律应用时，各物体的速度必须相对相同。 一般以地球为参考系。 第3节动量守恒定律(2)，教学目标：理解动量守恒定律与牛顿运动定律的关系，理解动量守恒定律的适用范围，引入构想：以一维时两个相互作用较小的球为例，根据牛顿的第2和第3定律推导出具体的动量守恒定律公式，给出动量守恒定律的一般表示和一些表示形式。 这种处理使学生对动量守恒定律的理解更加深刻。 推导动量守恒定律，要注意情景设置，明确条件。另一方面，动量守恒定律与牛顿运动定律的关系1 .由牛顿第二、第三定律推导出动量守恒定律，表明牛顿定律仅在惯性参考系统中成立，因此动量守恒定律也仅在惯性系统中成立，而且系统中各物体的动量必须对同一惯性系统进行计算。 2 .动量守恒定律是实验定律，其结论完全由实验决定。 法则可以从牛顿的第二、第三法则导出，但比牛顿法则更普遍，在相对论和微粒范畴仍然适用(动量守恒法则不依赖牛顿法则)。 动量守恒定律是物理学中非常普遍的基本定律。 二、动量守恒定律的适用范围：不仅适用于迄今物理学研究的所有领域，即宏观、低速领域，也适用于微观、高速领域。 例题教育显示了爆炸问题系统的外力不为零的处理方法，三是关于爆炸问题1 .爆炸问题特征最简单的爆炸问题是质量为m的物体，如果分成两部分的话，可以认为未爆炸前质量由m和(m-m1 )两个块构成。 爆炸过程时间短，爆炸力大，爆炸的两块之间的内力远大于它们受到的重力，因此爆炸前后系统的动量守恒.2.爆炸过程的初始状态是炸弹即将爆炸之前的状态，最后状态是爆炸力刚停止作用之后的状态，只要抓住过程的初始状态，就可以根据动量守恒定律求解例题知道与爆炸后的初速方向一致的弹片(质量m-m1)的速度，求出其他弹片(质量m1)的速度也变化。 在结论讨论中，m1速度有三种可能性。 其方向仍然是前方、零或反方向。 也可以用矢量图对此作出反应。 这样的问题很典型。 从人正在运动的小摩托车向前跳出是这样的问题。 例题教育：进一步加深了对动量守恒定律的守恒条件和向量性的理解。 分析例题时，(1)指主题中的、或所有的速度向量，必须明确包括大小和方向；(2)内力远大于外力时，明确动量守恒定律依然成立；(3)明确教材中列举的动量守恒方程式是向量方程式，最后在“思考和讨论”中提出的问题是，理解运动量的变化量是最终运动量和初期运动量的矢量之差，也是矢量。 教育中不要求这个计算，但考虑到这个问题，学生可以加深对运动量的向量认识。本节总结：牛顿运动定律和动量守恒定律不等价，动量守恒定律是独立的实验定律，它适用于迄今物理学研究的所有领域，但牛顿运动定律只适用于宏观、低速的情况。 应用动量守恒定律解决碰撞等问题时，无论过程的复杂受力情况如何，都更加方便。 第四节冲突、教材分析不应把这段时间作为新的知识点，而应当视为动量守恒定律和机械能守恒定律的课题。 本节回顾第1节的演示实验，提出弹性碰撞的概念，并提出非弹性碰撞的概念。 通过“思考与讨论”进行理论推导，说明第1节的演示实验。 明确了对心碰撞和非对心碰撞的概念，进一步介绍了微粒碰撞现象散射。 最后介绍了中子的发现过程，使学生了解动量守恒定律的应用。 引入构思：遵循碰撞问题、动量守恒定律的学生已经明确，此时可以提出两个物体碰撞前后是否存在能量的问题。 因为在处理冲突问题的过程中，学生关注动量和动量守恒定律的应用，容易忽视系统总能量是否守恒的问题。 探索： P14是本章第一节开始的演示，说明一个钢球碰撞另一个静止钢球，两个钢球质量相等时，一个钢球停止运动，第二个钢球放置在同一高度，该碰撞过程中没有能量损失。在碰撞过程中，能量总是要保存吗？ 下面分析一个例子。 如图16.4-1所示，两个物体的质量均为m，碰撞前一个物体静止，另一个物体以速度v碰撞。 碰撞后，2个物体粘在一起，成为质量为2m的物体，以速度v继续前进。 在这个冲突过程中能量(总动能)保存了吗？ 根据动量守恒定律求出碰撞后的共同速度v，将其表示为v，可分别计算碰撞前后的总动能。 实质上又是科学探索过程(理论探索)，P16“弹性碰撞”、“非弹性碰撞”、“对心碰撞”、“非对心碰撞”、“散射”都是有用的名词。 理解上没有困难。 P17旁