高中物理人教版选修3-5《实验：验证动量守恒定律》教案

实验：验证动量守恒定律各位评委老师好：我是来自安徽省濉溪县第二中学的教师丁桂芳，我说课题目是《实验：验证动量守恒定律》，本实验选自人教版物理课本选修3-5第十六章第4节，下面我将从实验目标、实验原理、实验器材、实验设计思路和创新点、实验教学内容、实验教学过程和实验效果评价等进行说课。我首先从教材的这几个方面进行了分析：本节的设置背景：教材已在第一节通过教师演示实验引导学生寻求碰撞中的不变量，学生已经对碰撞试验有所了解，后面通过第2节、第3节的学习，学生也从理论上理解了动量守恒定律。学情分析：学生通过必修课程的学习，已经储备了丰富的运动与相互作用关系的知识，初步形成了运动与相互作用观和能量观。本节的主要目的：本节主要引导学生在初步掌握动量守恒定律的基础上，利用已有的知识进行实验设计、设宴观察和数据分析。本节的重点：本节的重点应放在实验方案的设计和实验数据分析上。通过以上的分析我在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任这几个方面确立了以下目标。一、教学目标物理观念：通过生活中的碰撞实例，深入认识动量守恒定律，使学生从物理学的视角认识自然，理解自然，建构关于自然界的物理图景。科学思维：使学生经历科学验证过程，理解动量守恒定律，知道动量守恒定律的原理，养成科学思维的习惯。科学探究：通过设计实验验证动量守恒定律的过程，使学生掌握用实验检验物理规律的方法，同时通过测量两个物体碰撞前后的速度，掌握实验数据处理的方法。体会科学探究方法，增强创新意识和实践能力，体现物理学科本质，培养学生的物理核心素养。科学态度与责任：培养学生严肃、认真、实事求是的科研态度，提高了科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面的学科素养。我们都知道实验原理作为实验的灵魂，是实验的重要组成部分，是实验过程中最重要也是最基本的一环，是实验设计的出发点和归宿点。所以设计实验之前，帮助学生理清实验原理，为本节课的学习打下非常重要的基础。本节实验原理如下：二、实验原理在一维碰撞中碰撞中测出两个物体的质量分别是m1和m2碰撞前的速度分别为、碰撞后的速度分别为、。找出碰撞前的动量及碰撞后的动量看碰撞前后动量是否守恒。为了让学生能够动手证明动量守恒定律，书本上提供了这样一套方案，这个方案所需器材如下：实验器材及实验设计思路和创新点1.书本提供的方案书本提供这个方案所需器材：斜槽轨道、大小相同质量不等的小球、毫米刻度尺、白纸、复写纸、中垂线、天平。对于书本提供的这个方案主要的处理方法：本实验方案利用平抛运动规律来求小球碰撞前后的速度，实验中为了保证碰撞前后小球都能直接从斜槽末端水平飞出，因此选择直径相同的小球，且用重球去碰轻球。本实验的优点可以不测速度的具体数值，因为平抛运动的小球下落高度相同，飞行时间t也就相同，它们的位移x与小球开始运动的水平速度v成正比（x=vt）设小球下落时间为t，质量为的入射小球碰前的速度为，碰撞后入射小球的速度为，被碰小球的速度为，则根据下图有、、。本实验优点：在于通过运用平抛运动规律，达到用测量水平位移代替测量速度的目的，将对的验证转化为对的证明。本实验不足：只能小质量的小球碰大质量的小球，无法满足大质量的小球碰小质量的球。2.改进后的方案我对这个方案进行改进后所提供器材：一条倾斜与半圆平滑连接的轨道安于圆板上、圆板上一小直轨道、大小相同质量不等的小球、白纸、复写纸、刻度尺、天平、透明白板。创新点：既可完成质量大的球碰质量小的球，又可完成质量小的球碰质量大的球，还可完成两质量相等的球的碰撞。实验方法：质量大的小球质量为m1、质量小的小球质量为m2，小球半径都为r，让小球从右边轨道一定的高度处由静止释放，越过圆轨道最高点A后，做平抛运动落于水平轨道上几下落点，然后在让同一小球从刚才的位置由静止释放，此时在B处放一静止球，当滑下的球再次经过最高点A处时与在B处静止的球发生碰撞。当质量大的小球碰质量小的小球时先让从轨道上一定的高度由静止滑下，从最高点滑过落点为P,再把放在图中的B处，仍让小球从刚才同一位置由静止滑下，在最高点与小球发生碰撞，碰后做平抛落点为M，m1平抛落点为N点如下图，设质量为的入射小球碰前的速度为，碰撞后入射小球的速度为，被碰小球的速度为，则根据下图有、、。将对的验证转化为对的证明。当质量小的小球m2碰质量大的小球m1时（这也是本实验的创新之处）它们碰后朝相反的方向做平抛运动，先让m2从轨道上一定的高度由静止滑下，从最高点滑过落点为P,再把m1放在图中的B处，仍让小球m2从刚才同一位置由静止滑下，在最高点与小球m1发生碰撞，碰后m2朝左做平抛落点为N，m1朝右做平抛落点为M点如下图，则我们只要验证:即可证明动量守恒定律。（3）当两球质量相等时发现B处的小球碰后做平抛，A处的小球碰后做自由落体这点也可用于演示自由落体与平抛下落时间相等。四、教学流程通过以上分析对于本节课我采用以下流程：1.创设情境、导入新课。2.明确问题、设计实验。3.利用器材、确定方案。4.小组合作、完成实验。环节一创设情境、导入新课情景：视频展示，台球碰撞、模拟天体碰撞、碰碰车、模拟α粒子散射实验等。提出以下问题让学生思考回答:问题1这些个物体组成的系统碰撞前后是否满足动量守恒？问题2动量守恒定律的内容和表达式是什么？问题3动量守恒的条件是什么？转折过度让学生思考：我们如果想验证动量守恒定律，该如何设计实验呢？环节二明确问题、设计实验（让学生）明确：1我们设计的这个实验研究对象是什么？研究对象确定好后，做这个实验需要测量哪些量？如何测量质量和速度？让学生结合自己的预习分组讨论确定几种方案并让学生说出自己方案的的处理方法。讨论完后结合各个方案的特点及实验室提供的器材选择了斜槽这种。环节三利用器材、确定方案让学生结合课文讨论用这套装置如何让验证动量守恒定律？用这套方案验证动量守恒定律时需要注意哪些问题？这个实验可以不测量速度的具体数值吗？如何记录并测出小球水平飞出的水平距离？（与学生讨论好实验方案的可行性后，学生开始实验前确定以下实验步骤）实验步骤：1.测质量2.安装3.铺纸4.放球找点5.碰撞找点环节四小组合作、完成实验问：此套仪器能否完成质量小的球碰质量大的球，说出原因？学生讨论回答。然后拿出改进后的仪器，介绍使用方案，让学生说出此仪器能否完成质量小的球碰质量大的球，说出原因，让部分学生用此仪器完成质量小的球碰撞质量大的球的实验。学生分组完成实验，得出结论。反思与收获此实验本身作为小组实验，在培养学生的合作精神、科学思维、探究能力、科学态度和科学精神方面具有特殊地位。既锻炼了学生的思维能力，又培养了学生良好的科学态度。球碰撞类型的实验：此实验在一种真实的碰撞中找规律，而且本实验作为学生分组实验它的处理方法锻炼了学生的知识整合、迁移能力和用所学知识处理新问题的能力，同时培养了学生的学科素养以及处理数据的严谨精神和同学之间的合作精神。改进实验的优点：（1）使学生对一动碰一静的模型有了更深、更全面的认识。有助于对后面学习一动碰一静的弹性碰撞以及非弹性碰撞结论的理解（2）使学生对动量守恒定律的矢量性的理解更准确不足：条件有限，仪器的制作不够标准，导致实验结果有一定