美妙的守恒定律说课课件-全国一等奖

1、第一章第一章 碰撞与动量守恒碰撞与动量守恒 第节美妙的守恒定律第节美妙的守恒定律5432 1教材的地位与作用教材的地位与作用 本节课选自普通高中课程标准实验教科书物理（选修35）（沪科版）第1章“碰撞与动量守恒”中的第四节“美妙的守恒定律”，本节的内容是建立在动能、动量守恒定律、机械能守恒定律的基础之上的，而前三个知识点都是学生学过的知识，因此，从理论上讲，学生在教师的引导下是完全可以较深刻的认知的。本节属于高考必考内容，尤其是弹性碰撞过程中的动能守恒和动量守恒问题，多以大题的形式出现，所占分值较高，因此，该节内容在整个高中物理阶段都有举足轻重的作用。 教材通过介绍自然界中“美妙的守恒定律”，

2、让学生从千变万化的物理现象中找出它们具有的不变因素或特征，从守恒与对称的关系中去认识守恒的美，是动量守恒定律的具体应用，也为以后学习原子核结构奠定基础。弹性碰撞弹性碰撞：动量、动能都守恒动量、动能都守恒非弹性碰撞非弹性碰撞：动量守恒动量守恒 、动能不守恒、动能不守恒 碰撞遵守两条铁律：碰撞遵守两条铁律：动量守恒和动能不增学情分析学情分析知识基础：知识基础：1.1.动量守恒动量守恒定律；定律；2.2.能量守恒能量守恒定律。定律。能力基础：能力基础：二元二次方二元二次方程的求解程的求解字母运算字母运算学情分析学情分析v 授课班级为高二理科班的学生，他们已经学完高中物理必修和理科必选模块，对动能、能

3、量守恒定律、动量守恒定律、碰撞的特点有比较全面的了解，但还不能理解碰撞的本质，对碰撞的分类和特征、碰撞过程中动量、动能的变化关系认识不清，不能正确概括出来，学生难理解主要表现在以下几个方面：第一，分不清发生的是那种类型的碰撞；第二，容易混淆碰撞前后系统的动量和动能；第三，不会分析系统的动能和动量是否守恒；第四，列出的方程式二元二次方程，部分同学不会解方程，因此分析不出来结果。知识与技能知识与技能1.1.了解碰撞的类了解碰撞的类型，知道其主型，知道其主要特征；要特征；2.2.掌握弹性碰撞掌握弹性碰撞的规律，能根的规律，能根据弹性碰撞的据弹性碰撞的规律解释有关规律解释有关的现象和解决的现象和解决有

4、关问题。有关问题。过程与方法过程与方法 在探究碰撞在探究碰撞特点的过程中培特点的过程中培养学生的观察能养学生的观察能力和逻辑推理能力和逻辑推理能力，体会用实验力，体会用实验研究物理现象及研究物理现象及发现规律，学习发现规律，学习寻找守恒量的方寻找守恒量的方法。法。情感态度与情感态度与 价值观价值观 在总结物理在总结物理学守恒定律的过学守恒定律的过程中，体会自然程中，体会自然规律的和谐与统规律的和谐与统一之美。一之美。 弹性碰撞和非弹性碰撞模型以及利用动量守恒定律和动弹性碰撞和非弹性碰撞模型以及利用动量守恒定律和动能守恒去分析这两种碰撞。能守恒去分析这两种碰撞。重点重点判断两种碰撞的类型和用动量

5、守恒定律和动能守恒去分判断两种碰撞的类型和用动量守恒定律和动能守恒去分析两种碰撞。析两种碰撞。 难点难点注重学生参与注重直观演示注重知能统一教教法法选选 择择 学学 法法指指导导引引入入新新课课123456碰碰撞撞分分类类弹弹性性碰碰撞撞应应用用巩巩固固提提炼炼课课题题课课后后延延展展问题：问题：引入新课16661666年在英国皇家学会表演的实验年在英国皇家学会表演的实验 小球为什么会持续一直如此运动下去？小球为什么会持续一直如此运动下去？完成教材中的表1和表2，比较两滑块碰撞前后的动能变化情况序号碰撞前系统动能碰撞后系统动能10.0274J0.0135J20.00881J0.00451J结论

6、：碰撞前系统的动能大于碰撞后系统的动能，动能不守恒序号碰撞前系统动能碰撞后系统动能10.0138J0.0136J20.0154J0.0146J结论：误差允许范围内，碰撞前系统的动能等于碰撞后系统的动能，动能守恒表1：表2：研究碰撞中能量研究碰撞中能量1 1、弹性碰撞、弹性碰撞：动量、动能都守恒动量、动能都守恒2 2、非弹性碰撞、非弹性碰撞：动量守恒动量守恒 、动能不守恒、动能不守恒 完全非弹性碰撞：完全非弹性碰撞：碰撞后两物粘合在一起，以共同碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动速度运动碰撞的分类碰撞的分类研究弹性碰撞【设计意图：由于碰撞过程时间太短，很难观察清楚，通过动画按钮控制设计意图：由于

7、碰撞过程时间太短，很难观察清楚，通过动画按钮控制慢镜头播放，突出了实验现象，明确了碰撞过程的两个阶段，同时也不失慢镜头播放，突出了实验现象，明确了碰撞过程的两个阶段，同时也不失实验的真实性。实验的真实性。】 碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程的碰撞过程的“慢镜头慢镜头”v1v共弹弹性性碰碰撞撞非非弹弹性性碰碰撞撞完完全全非非弹弹性性碰碰撞撞动量守恒、动能损失最大动量守恒、动能损失最大碰撞过程分析碰撞过程分析第一阶段第一阶段 压缩过程压缩过程 两球接触后均被压缩而发生形变，由此产生弹力，使球两球接触后均被压缩而发生形变，由此产生弹力，使球m1减速，球减速，球m2加速

8、，直到两球的速度相等，压缩过程结束该过程中加速，直到两球的速度相等，压缩过程结束该过程中_逐渐减少逐渐减少， 逐渐增加当速度相等时，逐渐增加当速度相等时，_达到最大，而达到最大，而_减至减至最小最小动能动能弹性势能弹性势能弹性势能弹性势能动能动能第二阶段第二阶段 恢复过程恢复过程 由于弹力的作用，球由于弹力的作用，球m1继续减速，球继续减速，球m2继续加速，使球继续加速，使球m2的速度大的速度大于球于球m1的速度，两球的形变逐渐减小，当两球即将分离的瞬间，形变完全的速度，两球的形变逐渐减小，当两球即将分离的瞬间，形变完全消失这一过程称为恢复过程，该过程中消失这一过程称为恢复过程，该过程中 逐渐

9、减小，逐渐减小，_逐渐增逐渐增加，当形变完全消失时，系统的加，当形变完全消失时，系统的 _ 为零，而为零，而_重新达到最大重新达到最大弹性势能弹性势能动能动能弹性势能弹性势能动能动能【设计意图：通过教师引导分析，学生自主归纳总结，让学生明弹性碰撞的两设计意图：通过教师引导分析，学生自主归纳总结，让学生明弹性碰撞的两个过程，碰撞中动能变化和物体的弹性形变紧密相关。个过程，碰撞中动能变化和物体的弹性形变紧密相关。】 v1静止静止m1m2v2m2根据动量守恒定律根据动量守恒定律弹性碰撞机械能守恒弹性碰撞机械能守恒碰撞后两个碰撞后两个物体的速度物体的速度物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰

10、撞，碰撞后它们的速度分别为v1 和v2 。用m1、m2、v1表示v1 和v2 的公式。v1m1讨论讨论:a.a.当当m m1 1m m2 2时，时，v v1 1=0;v=0;v2 2 =v=v1 1( (质量相等，交换速度质量相等，交换速度)b.b.当当m m1 1m m2 2时，时，v v1 1 0; v0; v2 2 0.0.( (大碰小，一起跑大碰小，一起跑) )c c. .当当m m1 1m m2 2时，时，v v1 1 0; v0; v2 2 0.0.( (小碰大，要反弹小碰大，要反弹)（英国皇家学会悬赏征答的问题）（英国皇家学会悬赏征答的问题） 1.如图所示，物体如图所示，物体A静

11、止在静止在光滑的水平面上，光滑的水平面上，A的左边的左边固定有轻质弹簧，与固定有轻质弹簧，与A质量质量相等的物体相等的物体B以速度以速度v向向A运运动并与弹簧发生碰撞，动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最组成的系统动能损失最大的时刻是大的时刻是()AA开始运动时开始运动时 BA的速度等于的速度等于v时时CB的速度等于零时的速度等于零时 DA和和B的速度相等时的速度相等时Dv静止静止BA1. AB系统动能损失最大的时刻，系统动能损失最大的时刻，即弹性势能最大的时刻。即弹性势能最大的时刻。2. AB等速时，弹簧压缩最短，等速时，弹簧压缩最

12、短，弹性势能最大。弹性势能最大。vBA应用巩固2.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA1 kg，mB2 kg，vA6 m/s，vB2 m/s，当球A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是(取两球碰撞前的运动方向为正)() AvA5 m/s， vB2.5 m/sBvA2 m/s， vB4 m/sCvA4 m/s，vB7 m/sDvA7 m/s， vB 1.5 m/s P=mAvA+mBvB=10kg.m/s /AB解析解析1.碰撞前后动量守恒碰撞前后动量守恒碰撞后碰撞后PA =PB =PC =PD =10kg.m/s 碰撞前2.如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大

13、于前面物体的速度排除排除AD即碰撞后：A的速度减小，或反向，B的速度增大3.系统的总动能不能增加排除排除CB碰撞需满足的三个条件： 3运动制约运动制约-合理合理，碰撞后，原来在前面的物体的速度一定，碰撞后，原来在前面的物体的速度一定增大，且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物增大，且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度，即体的速度，即v前前v后后，否则碰撞没有结束，否则碰撞没有结束提炼课题 大到茫茫宇宙，小到神秘微观，平凡到日常生活，有着形形色色、风格迥异的碰撞现象，虽然它们的运动个性十足，但都遵守两条铁的纪律：动量守恒和动能不增，这两条规律就两只无形的手，操纵和控

14、制着事物发展的方向和进程，寻求大千世界变化中的不变量，找到它，我们就能掌握事物变化的规律，这也是物理学探寻未知世界基本的思想方法 ！自然之美自然之美-物理学中的守恒定律物理学中的守恒定律将将A和和B看作系统：看作系统：碰撞过程中系统动量守恒碰撞过程中系统动量守恒 弹性碰撞中没有机械能损失弹性碰撞中没有机械能损失 若在一光滑水平面上有两个质量分别为若在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球的刚性小球A和和B，以初速度，以初速度v1、v2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为撞），碰撞后它们的速度分别为v1和和v2分别是多大

15、？分别是多大？理论分析理论分析课后延展融合点一：融合点一： 通过通过FlashFlash动画模拟和实物实验相结合的方法将动画模拟和实物实验相结合的方法将300300多年前有人在英国皇家学会表演的实验把学生吸引到课多年前有人在英国皇家学会表演的实验把学生吸引到课堂中来，这个实验当时许多科学家百思不得其解，英国堂中来，这个实验当时许多科学家百思不得其解，英国皇家学会悬赏征答，并且引发学生思考，激发学生学习皇家学会悬赏征答，并且引发学生思考，激发学生学习的兴趣。的兴趣。融合点二：融合点二： 通过两个小视频播放非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，通过两个小视频播放非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，让学生了解碰撞中的能