高二物理選修35 全套教案

1、第一章 動(dòng)量守恒研究新課標(biāo)要求（1）探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn)，知道彈性碰撞和非彈性碰撞；（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律，能用動(dòng)量守恒定律定量分析一維碰撞問(wèn)題，知道動(dòng)量守恒定律的普遍意義； 例1： 火箭的發(fā)射利用了反沖現(xiàn)象。 例2： 收集資料，了解中子是怎樣發(fā)現(xiàn)的。討論動(dòng)量守恒定律在其中的作用。 （3）通過(guò)物理學(xué)中的守恒定律，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一。 第二節(jié) 動(dòng)量和 動(dòng)量定理三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：知道動(dòng)量定理的適用條件和適用范圍；2、過(guò)程與方法：在理解動(dòng)量定理的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分動(dòng)量改變量與沖量；3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)邏輯思維能力，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量定理分析計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。教學(xué)

2、重點(diǎn)：動(dòng)量、沖量的概念和動(dòng)量定理。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量的變化。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。1、動(dòng)量及其變化（1）動(dòng)量的定義： 物體的質(zhì)量與速度的乘積，稱為(物體的)動(dòng)量。記為p=mv 單位：kg·m/s讀作“千克米每秒”。理解要點(diǎn)： 狀態(tài)量：動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”與“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具有瞬時(shí)性。 大家知道，速度也是個(gè)狀態(tài)量，但它是個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念，只反映運(yùn)動(dòng)的快慢和方向，而運(yùn)動(dòng)，歸根結(jié)底是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有了物質(zhì)便沒(méi)有運(yùn)動(dòng).顯然地，動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”和“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息，更

3、能從本質(zhì)上揭示物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是一個(gè)動(dòng)力學(xué)概念。 矢量性：動(dòng)量的方向與速度方向一致。綜上所述：我們用動(dòng)量來(lái)描述運(yùn)動(dòng)物體所能產(chǎn)生的機(jī)械效果強(qiáng)弱以及這個(gè)效果發(fā)生的方向，動(dòng)量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積，動(dòng)量的方向與速度方向一致。（2）動(dòng)量的變化量： 1、定義：若運(yùn)動(dòng)物體在某一過(guò)程的始、末動(dòng)量分別為p和p，則稱：p= pp為物體在該過(guò)程中的動(dòng)量變化。 2、指出：動(dòng)量變化p是矢量。方向與速度變化量v相同。一維情況下：p=m= m2- m1 矢量差例1：一個(gè)質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到一個(gè)堅(jiān)硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，碰撞前后鋼球的動(dòng)量有沒(méi)有

4、變化？變化了多少？2、動(dòng)量定理（1）內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化（2）公式：Ft mmv 讓學(xué)生來(lái)分析此公式中各量的意義： 其中F是物體所受合外力，mv是初動(dòng)量，m是末動(dòng)量，t是物體從初動(dòng)量變化到末動(dòng)量所需時(shí)間，也是合外力F作用的時(shí)間。（3）單位：F的單位是N，t的單位是s，p和的單位是kg·m/s（kg·ms-1）。（4）動(dòng)量定理不僅適用恒力作用，也適用變力作用的情況（此時(shí)的力應(yīng)為平均作用力）（5）動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體，對(duì)微觀現(xiàn)象和高速運(yùn)動(dòng)仍然適用前面我們通過(guò)理論推導(dǎo)得到了動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式，下面對(duì)動(dòng)量定理作進(jìn)一步的理解。 （6）動(dòng)量定理中的方

5、向性 例2：課本書(shū)第8頁(yè) 題2小結(jié)：公式Ft mmv是矢量式，計(jì)算時(shí)應(yīng)先確定正方向。合外力的沖量的方向與物體動(dòng)量變化的方向相同。合外力沖量的方向可以跟初動(dòng)量方向相同，也可以相反。小結(jié)：式中的F必須是合外力，因此解題時(shí)一定要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，避免少力的情況。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成分析多過(guò)程物理問(wèn)題的一般方法，分階段法。學(xué)生練習(xí)：練習(xí)11頁(yè) 題3 總結(jié)：1、應(yīng)用動(dòng)量定理解題的基本步驟2、應(yīng)用動(dòng)量定理解答時(shí)要注意幾個(gè)問(wèn)題，一是矢量性，二是F表示合外力。同時(shí)動(dòng)量定理既適用恒力，也適用于變力；既適用直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。作業(yè)： 課本 練習(xí) 第12頁(yè) 題 3，4教學(xué)反思：組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 3、

6、動(dòng)量定理的應(yīng)用演示實(shí)驗(yàn)：雞蛋落地【演示】先讓一個(gè)雞蛋從一米多高的地方下落到細(xì)沙堆中，讓學(xué)生推測(cè)一下雞蛋的“命運(yùn)”，然后做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有象學(xué)生想象的那樣嚴(yán)重：發(fā)現(xiàn)雞蛋不會(huì)被打破；然后讓雞蛋從一米多高的地方下落到講臺(tái)上，讓學(xué)生推測(cè)一下雞蛋的“命運(yùn)”，然后做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果雞蛋被打破。請(qǐng)學(xué)生分析雞蛋的運(yùn)動(dòng)過(guò)程并說(shuō)明雞蛋打破的原因。 雞蛋從某一高度下落，分別與硬板和細(xì)沙堆接觸前的速度是相同的，也即初動(dòng)量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末?dòng)量均為零，因而在相互作用過(guò)程中雞蛋的動(dòng)量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時(shí)間不同，與硬板碰時(shí)作用時(shí)間短，與細(xì)沙堆相碰時(shí)作用時(shí)間較長(zhǎng)，由Ft=p知，雞蛋與硬板相碰

7、時(shí)作用力大，會(huì)被打破，與細(xì)沙堆相碰時(shí)作用力較小，因而不會(huì)被打破。在實(shí)際應(yīng)用中，有的需要作用時(shí)間短，得到很大的作用力而被人們所利用，有的需要延長(zhǎng)作用時(shí)間(即緩沖)減少力的作用。請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子。加強(qiáng)對(duì)周?chē)挛锏挠^察能力，勤于思考，一定會(huì)有收獲。在實(shí)際應(yīng)用中，有的需要作用時(shí)間短，得到很大的作用力，而被人們所利用；有的要延長(zhǎng)作用時(shí)間而減少力的作用，請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e出一些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子，并進(jìn)行分析。（用鐵錘釘釘子、跳遠(yuǎn)時(shí)要落入沙坑中等現(xiàn)象）。（加強(qiáng)對(duì)周?chē)挛锏挠^察，勤于思考，一定會(huì)有收獲。）用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象可分為下列三種情況： (l)p一定，t短則F大，t長(zhǎng)則F??； (2) F一定，

8、t短則p小，t長(zhǎng)則p大；(3)t一定，F(xiàn)大則p大，F(xiàn)小則p小。例如以下現(xiàn)象并請(qǐng)學(xué)生分析。l、一個(gè)人慢行和跑步時(shí)，不小心與迎面的一棵樹(shù)相撞，其感覺(jué)有什么不同?請(qǐng)解釋。2、一輛滿載貨物的卡車(chē)和一輛小轎車(chē)在同樣的牽引力作用下都從靜止開(kāi)始獲得相同的速度，哪輛車(chē)起動(dòng)更快?為什么?3、人下扶梯時(shí)往往一級(jí)一級(jí)往下走，而不是直接往下跳躍七、八級(jí)，這是為什么?第二節(jié) 動(dòng)量守恒定律（1）三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律的適用條件和適用范圍；2、過(guò)程與方法：在理解動(dòng)量守恒定律的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分內(nèi)力和外力；3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)邏輯思維能力，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析

9、計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量守恒的條件。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。（一）引 入演示：（1）臺(tái)球由于兩球碰撞而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（2）微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態(tài)，甚至使得一種粒子轉(zhuǎn)化為其他粒子。 碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后，速度都發(fā)生變化。兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的速度變化也不一樣。物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究碰撞過(guò)程中的什么物理量保持不變（守恒）。（二）進(jìn)行新課1、實(shí)驗(yàn)探究的基本思路（1） 一維碰撞 我們只研究最簡(jiǎn)單的情況兩個(gè)物體碰撞前

10、沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)。這種碰撞叫做一維碰撞。演示：如圖所示，A、B是懸掛起來(lái)的鋼球，把小球A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a，放開(kāi)后A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與B球發(fā)生碰撞，碰后B球擺幅為角，如兩球的質(zhì)量mA=mB，碰后A球靜止，B球擺角=，這說(shuō)明A、B兩球碰后交換了速度； 如果mA>mB，碰后A、B兩球一起向右擺動(dòng)； 如果mA<mB，碰后A球反彈、B球向右擺動(dòng)。 以上現(xiàn)象可以說(shuō)明什么問(wèn)題？結(jié)論：以上現(xiàn)象說(shuō)明A、B兩球碰撞后，速度發(fā)生了變化，當(dāng)A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，速度變化的情況也不同。（2）追尋不變量在一維碰撞的情況下與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度。

11、設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前它們速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為、，規(guī)定某一速度方向?yàn)檎?。碰撞前后速度的變化和物體的質(zhì)量m的關(guān)系，我們可以做如下猜測(cè)：分析： 碰撞前后物體質(zhì)量不變，但質(zhì)量并不描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不是我們追尋的“不變量”。 必須在各種碰撞的情況下都不改變的量，才是我們追尋的不變量。2、實(shí)驗(yàn)條件的保證、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量（1）實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個(gè)物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿同一直線運(yùn)動(dòng)；（2）用天平測(cè)量物體的質(zhì)量；（3）測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體在碰撞前后的速度。 測(cè)量物體的速度可以有哪些方法？總結(jié)： 速度的測(cè)量：可以充分利用所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，如利用勻速

12、運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)，并借助于斜槽、氣墊導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶等來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂刂茖?shí)驗(yàn)條件。如圖所示，圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設(shè)為L(zhǎng)，氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開(kāi)關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝置。 當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開(kāi)始計(jì)時(shí)，穿過(guò)后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為t，則滑塊相當(dāng)于在L的位移上運(yùn)動(dòng)了時(shí)間t，所以滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=L/t。3、實(shí)驗(yàn)方案（1）用氣墊導(dǎo)軌作碰撞實(shí)驗(yàn)（如圖所示） 實(shí)驗(yàn)記錄及分析（a-1）碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=4m2=4m1=4m2=4速度v1=9v2=0=3=6mvmv2v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析（a-2）碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=4m2=

13、2m1=4m2=2速度v1=9v2=0=4.5=9mvmv2v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析（a-3）碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=2m2=4m1=2m2=4速度v1=6v2=0= -2=4mvmv2v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析（b）碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=4m2=2m1=4m2=2速度v1=0v2=0= 2= - 4mvmv2v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析（c）碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=4m2=2m1=4m2=2速度v1=9v2=0=6= 6mvmv2v/m4、動(dòng)量守恒定律（law of conservation of momentum）（1）內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定

14、律。公式：m11+ m22= m11+ m22（2）注意點(diǎn)： 研究對(duì)象：幾個(gè)相互作用的物體組成的系統(tǒng)（如：碰撞）。 矢量性：以上表達(dá)式是矢量表達(dá)式，列式前應(yīng)先規(guī)定正方向； 同一性（即所用速度都是相對(duì)同一參考系、同一時(shí)刻而言的） 條件：系統(tǒng)不受外力，或受合外力為0。要正確區(qū)分內(nèi)力和外力；當(dāng)F內(nèi)F外時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)量可視為守恒；5、系統(tǒng) 內(nèi)力和外力（1）系統(tǒng)：相互作用的物體組成系統(tǒng)。（2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力（3）外力：外物對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力例1：質(zhì)量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車(chē)，已知平板車(chē)的質(zhì)量為90kg，求小孩跳上車(chē)后他們共同的速度？解：取小孩和平

15、板車(chē)作為系統(tǒng)，由于整個(gè)系統(tǒng)所受合外為為零，所以系統(tǒng)動(dòng)量守恒。規(guī)定小孩初速度方向?yàn)檎?，則：相互作用前：v1=8m/s，v2=0，設(shè)小孩跳上車(chē)后他們共同的速度速度為v，由動(dòng)量守恒定律得m1v1=(m1+m2) v解得 數(shù)值大于零，表明速度方向與所取正方向一致。課后補(bǔ)充練習(xí)（1）一爆竹在空中的水平速度為，若由于爆炸分裂成兩塊，質(zhì)量分別為m1和m2，其中質(zhì)量為m1的碎塊以1速度向相反的方向運(yùn)動(dòng)，求另一塊碎片的速度。（2）小車(chē)質(zhì)量為200kg，車(chē)上有一質(zhì)量為50kg的人。小車(chē)以5m/s的速度向東勻速行使，人以1m/s的速度向后跳離車(chē)子，求：人離開(kāi)后車(chē)的速度。（5.6m/s）第二節(jié) 動(dòng)量守恒定律（2）三維

16、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：掌握運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟。2、過(guò)程與方法：知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題應(yīng)注意的問(wèn)題，并知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決有關(guān)問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：學(xué)會(huì)用動(dòng)量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問(wèn)題，培養(yǎng)思維能力。教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)用動(dòng)量守恒定律的一般步驟。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。（一）引入新課 動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容是什么？分析動(dòng)量守恒定律成立條件有哪些？（F合=0（嚴(yán)格條件）F內(nèi) 遠(yuǎn)大于F外（近似條件，某方向上合力為0，在這個(gè)方向上成立。）（二）進(jìn)行新課1、動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)

17、動(dòng)定律 用牛頓定律自己推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。（1）推導(dǎo)過(guò)程： 根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過(guò)程中1、2兩球的加速度分別是： ， 根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1、F2等大反響，即 F1= - F2 所以： 碰撞時(shí)兩球間的作用時(shí)間極短，用表示，則有： ， 代入并整理得 這就是動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。（2）動(dòng)量守恒定律的重要意義 從現(xiàn)代物理學(xué)的理論高度來(lái)認(rèn)識(shí)，動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中最基本的普適原理之一。（另一個(gè)最基本的普適原理就是能量守恒定律。）從科學(xué)實(shí)踐的角度來(lái)看，迄今為止，人們尚未發(fā)現(xiàn)動(dòng)量守恒定律有任何例外。相反，每當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中觀察到似乎是違反動(dòng)量守恒定律的現(xiàn)象時(shí)，物理學(xué)家們就會(huì)提出新的假設(shè)來(lái)補(bǔ)救，最后總是

18、以有新的發(fā)現(xiàn)而勝利告終。例如靜止的原子核發(fā)生衰變放出電子時(shí)，按動(dòng)量守恒，反沖核應(yīng)該沿電子的反方向運(yùn)動(dòng)。但云室照片顯示，兩者徑跡不在一條直線上。為解釋這一反常現(xiàn)象，1930年泡利提出了中微子假說(shuō)。由于中微子既不帶電又幾乎無(wú)質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)中極難測(cè)量，直到1956年人們才首次證明了中微子的存在。（2000年高考綜合題23 就是根據(jù)這一歷史事實(shí)設(shè)計(jì)的）。又如人們發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)著的帶電粒子在電磁相互作用下動(dòng)量似乎也是不守恒的。這時(shí)物理學(xué)家把動(dòng)量的概念推廣到了電磁場(chǎng)，把電磁場(chǎng)的動(dòng)量也考慮進(jìn)去，總動(dòng)量就又守恒了。2、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題的基本思路和一般方法（1）分析題意，明確研究對(duì)象 在分析相互作用的物體

19、總動(dòng)量是否守恒時(shí)，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).對(duì)于比較復(fù)雜的物理過(guò)程，要采用程序法對(duì)全過(guò)程進(jìn)行分段分析，要明確在哪些階段中，哪些物體發(fā)生相互作用，從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。（2）要對(duì)各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析 弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)外物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體作用的外力。在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)量守恒定律條件，判斷能否應(yīng)用動(dòng)量守恒。（3）明確所研究的相互作用過(guò)程，確定過(guò)程的始、末狀態(tài) 即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的量值或表達(dá)式。注意：在研究地面上物體間相互作用的過(guò)程時(shí)，各物體運(yùn)動(dòng)的速度均應(yīng)取地球?yàn)閰⒖枷?。?）確定好正方向建立動(dòng)量守恒方程求解

20、。3、動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用舉例例2：如圖所示，在光滑水平面上有A、B兩輛小車(chē)，水平面的左側(cè)有一豎直墻，在小車(chē)B上坐著一個(gè)小孩，小孩與B車(chē)的總質(zhì)量是A車(chē)質(zhì)量的10倍。兩車(chē)開(kāi)始都處于靜止?fàn)顟B(tài)，小孩把A車(chē)以相對(duì)于地面的速度v推出，A車(chē)與墻壁碰后仍以原速率返回，小孩接到A車(chē)后，又把它以相對(duì)于地面的速度v推出。每次推出，A車(chē)相對(duì)于地面的速度都是v，方向向左。則小孩把A車(chē)推出幾次后，A車(chē)返回時(shí)小孩不能再接到A車(chē)？ AB分析：此題過(guò)程比較復(fù)雜，情景難以接受，所以在講解之前，教師應(yīng)多帶領(lǐng)學(xué)生分析物理過(guò)程，創(chuàng)設(shè)情景，降低理解難度。解：取水平向右為正方向，小孩第一次 推出A車(chē)時(shí)：mBv1mAv=0 即： v1=第n

21、次推出A車(chē)時(shí)：mAv mBvn1=mAvmBvn則： vnvn1，所以： vnv1（n1）當(dāng)vnv時(shí)，再也接不到小車(chē)，由以上各式得n5.5 取n6點(diǎn)評(píng)：關(guān)于n的取值也是應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析的問(wèn)題，告誡學(xué)生不能盲目地對(duì)結(jié)果進(jìn)行“四舍五入”，一定要注意結(jié)論的物理意義。課后補(bǔ)充練習(xí)（1）（2002年全國(guó)春季高考試題）在高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛質(zhì)量為15000 kg向南行駛的長(zhǎng)途客車(chē)迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000 kg向北行駛的卡車(chē)，碰后兩車(chē)接在一起，并向南滑行了一段距離后停止.根據(jù)測(cè)速儀的測(cè)定，長(zhǎng)途客車(chē)碰前以20 m/s的速度行駛，由此可判斷卡車(chē)碰前的行駛速率為（ ）A小于10 m/s B大于1

22、0 m/s小于20 m/sC大于20 m/s小于30 m/s D大于30 m/s小于40 m/s（2）如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量比mAmB=32，它們?cè)瓉?lái)靜止在平板車(chē)C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車(chē)上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，地面光滑.當(dāng)彈簧突然釋放后，則有 （ ）AA、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒 BA、B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒C小車(chē)向左運(yùn)動(dòng) D小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)（3）把一支槍水平固定在小車(chē)上，小車(chē)放在光滑的水平面上，槍發(fā)射出一顆子彈時(shí)，關(guān)于槍、彈、車(chē)，下列說(shuō)法正確的是A槍和彈組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒B槍和車(chē)組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒C三者組成的系統(tǒng)，因?yàn)闃審椇蜆屚仓g的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動(dòng)量變化很小，可以忽

23、略不計(jì)，故系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒D三者組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個(gè)外力作用，這兩個(gè)外力的合力為零（4）甲乙兩船自身質(zhì)量為120 kg，都靜止在靜水中，當(dāng)一個(gè)質(zhì)量為30 kg的小孩以相對(duì)于地面6 m/s的水平速度從甲船跳上乙船時(shí)，不計(jì)阻力，甲、乙兩船速度大小之比：v甲v乙=_.（5）（2001年高考試題）質(zhì)量為M的小船以速度v0行駛，船上有兩個(gè)質(zhì)量皆為m的小孩a和b，分別靜止站在船頭和船尾.現(xiàn)在小孩a沿水平方向以速率v（相對(duì)于靜止水面）向前躍入水中，然后小孩b沿水平方向以同一速率v（相對(duì)于靜止水面）向后躍入水中.求小孩b躍出后小船的速度.（6）如圖所示，甲車(chē)的質(zhì)量是2 kg

24、，靜止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一個(gè)質(zhì)量為1 kg的小物體.乙車(chē)質(zhì)量為4 kg，以5 m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)，與甲車(chē)碰撞以后甲車(chē)獲得8 m/s的速度，物體滑到乙車(chē)上.若乙車(chē)足夠長(zhǎng)，上表面與物體的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，則物體在乙車(chē)上表面滑行多長(zhǎng)時(shí)間相對(duì)乙車(chē)靜止?（g取10 m/s2）4、反沖運(yùn)動(dòng)與火箭演示實(shí)驗(yàn)1：老師當(dāng)眾吹一個(gè)氣球，然后，讓氣球開(kāi)口向自己放手，看到氣球直向?qū)W生飛去，人為制造一點(diǎn)“驚險(xiǎn)氣氛”，活躍課堂氛圍。演示實(shí)驗(yàn)2：用薄鋁箔卷成一個(gè)細(xì)管，一端封閉，另一端留一個(gè)很細(xì)的口，內(nèi)裝由火柴頭上刮下的藥粉，把細(xì)管放在支架上，用火柴或其他辦法給細(xì)管加熱，當(dāng)管內(nèi)藥粉點(diǎn)燃時(shí)，生成的燃?xì)鈴募?xì)口迅

25、速噴出，細(xì)管便向相反的方向飛去。演示實(shí)驗(yàn)3：把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)1、2中，氣球、細(xì)管為什么會(huì)向后退呢？實(shí)驗(yàn)3中，細(xì)管為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)呢？ 看起來(lái)很小的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中包含了很多現(xiàn)代科技的基本原理：如火箭的發(fā)射，人造衛(wèi)星的上天，大炮發(fā)射等。應(yīng)該如何去解釋這些現(xiàn)象呢？這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)有關(guān)此類的問(wèn)題。（1）反沖運(yùn)動(dòng)A、分析：細(xì)管為什么會(huì)向后退？（當(dāng)氣體從管內(nèi)噴出時(shí)，它具有動(dòng)量，由動(dòng)量守恒定律可知，細(xì)管會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng)。）B、分析：反擊式水輪機(jī)的工作原理：當(dāng)水從彎管的噴嘴噴出時(shí)，彎管因反沖而旋轉(zhuǎn)，這是利用反沖來(lái)造福人類，象這樣的情況還很多。 為

26、了使學(xué)生對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)有更深刻的印象，此時(shí)再做一個(gè)發(fā)射禮花炮的實(shí)驗(yàn)。分析，禮花為什么會(huì)上天？（2）火箭 對(duì)照書(shū)上“三級(jí)火箭”圖，介紹火箭的基本構(gòu)造和工作原理。 播放課前準(zhǔn)備的有關(guān)衛(wèi)星發(fā)射、“和平號(hào)”空間站、“探路者”號(hào)火星探測(cè)器以及我國(guó)“神舟號(hào)”飛船等電視錄像，使學(xué)生不僅了解航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行的知識(shí)，而且要學(xué)生知道，我國(guó)的航天技術(shù)已經(jīng)跨入了世界先進(jìn)行列，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。閱讀課后閱讀材料航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行。第三節(jié) 科學(xué)探究一維彈性碰撞三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）認(rèn)識(shí)彈性碰撞與非彈性碰撞，認(rèn)識(shí)對(duì)心碰撞與非對(duì)心碰撞；（2）了解微粒的散射。2、過(guò)程與方法：通過(guò)體會(huì)碰撞中動(dòng)量守恒、機(jī)械能

27、守恒與否，體會(huì)動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：感受不同碰撞的區(qū)別，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神。教學(xué)重點(diǎn)：用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律討論碰撞問(wèn)題教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)各種碰撞問(wèn)題的理解教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備（一）引入新課 碰撞過(guò)程是物體之間相互作用時(shí)間非常短暫的一種特殊過(guò)程，因而碰撞具有如下特點(diǎn)：（1）碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒。提問(wèn)：守恒的原因是什么？（因相互作用時(shí)間短暫，因此一般滿足F內(nèi)>>F外的條件）（2）碰撞過(guò)程中，物體沒(méi)有宏觀的位移，但每個(gè)物體的速度可在短暫的時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變。（3）碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能

28、不變或減少，不可能增加。提問(wèn)：碰撞中，總動(dòng)能減少最多的情況是什么？（在發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)總動(dòng)能減少最多）（二）進(jìn)行新課1、展示投影片1，內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量為M的重錘自h高度由靜止開(kāi)始下落，砸到質(zhì)量為m的木楔上沒(méi)有彈起，二者一起向下運(yùn)動(dòng)設(shè)地層給它們的平均阻力為F，則木楔可進(jìn)入的深度L是多少？ 組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘時(shí)間思考。（1）提問(wèn)學(xué)生解題方法：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：認(rèn)為過(guò)程中只有地層阻力F做負(fù)功使機(jī)械能損失，因而解之為Mg（h+L）+mgL-FL=0。（2）歸納：第一階段，M做自由落體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒，m不動(dòng)，直到M開(kāi)始接觸m為止。再下面一個(gè)階段，M與m以共同速度開(kāi)始向地層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，

29、阻力F做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能損失。提問(wèn)：第一階段結(jié)束時(shí)，M有速度，而m速度為零。下一階段開(kāi)始時(shí)，M與m就具有共同速度，即m的速度不為零了，這種變化是如何實(shí)現(xiàn)的呢？（在上述前后兩個(gè)階段中間，還有一個(gè)短暫的階段，在這個(gè)階段中，M和m發(fā)生了完全非彈性碰撞，這個(gè)階段中，機(jī)械能（動(dòng)能）是有損失的）（3）讓學(xué)生獨(dú)立地寫(xiě)出完整的方程組 第一階段，對(duì)重錘有： 第二階段，對(duì)重錘及木楔有： Mv+0=（M+m） 第三階段，對(duì)重錘及木楔有： （4）小結(jié)：在這類問(wèn)題中，沒(méi)有出現(xiàn)碰撞兩個(gè)字，碰撞過(guò)程是隱含在整個(gè)物理過(guò)程之中的，在做題中，要認(rèn)真分析物理過(guò)程，發(fā)掘隱含的碰撞問(wèn)題。2、展示內(nèi)容如下： 如圖所示，在光滑水平地面上，

30、質(zhì)量為M的滑塊上用輕桿及輕繩懸吊質(zhì)量為m的小球，此裝置一起以速度v0向右滑動(dòng)，另一質(zhì)量也為M的滑塊靜止于上述裝置的右側(cè)。當(dāng)兩滑塊相撞后，便粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，則小球此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度是多少？（1）提問(wèn)學(xué)生解答方案：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：在碰撞過(guò)程中水平動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速度為v，則有：（M+m）v0+0（2M+m）v 解得：小球速度 （2）明確表示此種解法是錯(cuò)誤的。提醒學(xué)生注意碰撞的特點(diǎn)：即宏觀沒(méi)有位移，速度發(fā)生變化，然后要求學(xué)生們尋找錯(cuò)誤的原因（3）歸納，明確以下的研究方法： 碰撞之前滑塊與小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，懸線處于豎直方向。 兩個(gè)滑塊碰撞時(shí)間極其短暫，碰撞前、后瞬間相比，滑塊及小球的宏觀位置都沒(méi)

31、有發(fā)生改變，因此懸線仍保持豎直方向。 碰撞前后懸線都保持豎直方向，因此碰撞過(guò)程中，懸線不可能給小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不變。 結(jié)論是：小球未參與滑塊之間的完全非彈性碰撞，小球的速度保持為v0小結(jié)：由于碰撞中宏觀無(wú)位移，所以在有些問(wèn)題中，不是所有物體都參與了碰撞過(guò)程，在遇到具體問(wèn)題時(shí)一定要注意分析與區(qū)別。3、展示內(nèi)容如下：在光滑水平面上，有A、B兩個(gè)小球向右沿同一直線運(yùn)動(dòng)，取向右為正，兩球的動(dòng)量分別是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如圖所示，若能發(fā)生正碰，則碰后兩球的動(dòng)量增量pA、pB可能是  （ ）ApA=-3kgm/s；pB =3kgm/sBpA

32、=3kgm/s；pB =3kgm/sCpA=-10kgm/s；pB =10kgm/sDpA=3kgm/s；pB =-3kgm/s（1）提問(wèn)：解決此類問(wèn)題的依據(jù)是什么？歸納：系統(tǒng)動(dòng)量守恒；系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加；系統(tǒng)總能量的減少量不能大于發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)的能量減少量；碰撞中每個(gè)物體動(dòng)量的增量方向一定與受力方向相同；如碰撞后向同方向運(yùn)動(dòng)，則后面物體的速度不能大于前面物體的速度。（2）提問(wèn)：題目?jī)H給出兩球的動(dòng)量，如何比較碰撞過(guò)程中的能量變化？（幫助學(xué)生回憶的關(guān)系）（3）提問(wèn)：題目沒(méi)有直接給出兩球的質(zhì)量關(guān)系，如何找到質(zhì)量關(guān)系？ 要求學(xué)生認(rèn)真讀題，挖掘隱含的質(zhì)量關(guān)系，即A追上B并相碰撞，所以： ，即

33、， 最后得到正確答案為A4、展示內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量為m的小球被長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩的一端固定在O點(diǎn)，將小球拉到繩子拉直并與水平面成角的位置上，將小球由靜止釋放，則小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的即時(shí)速度是多大？組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘思考時(shí)間。（1）提問(wèn)學(xué)生解答方法：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：認(rèn)為輕繩的拉力不做功，因此過(guò)程中機(jī)械能守恒，以最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn)，則： 得（2）引導(dǎo)學(xué)生分析物理過(guò)程 第一階段，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，直到輕繩位于水平面以下，與水平面成角的位置處為止在這一階段，小球只受重力作用，機(jī)械能守恒成立。 下一階段，輕繩繃直，拉住小球做豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)，直到小球來(lái)到最低點(diǎn)，在此過(guò)程中，

34、輕繩拉力不做功，機(jī)械能守恒成立。提問(wèn)：在第一階段終止的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在下一階段初始的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在學(xué)生找到這兩個(gè)速度方向的不同后，要求學(xué)生解釋其原因，總結(jié)歸納學(xué)生的解釋，明確以下觀點(diǎn)： 在第一階段終止時(shí)刻，小球的速度豎直向下，既有沿下一步圓周運(yùn)動(dòng)軌道切線方向（即與輕繩相垂直的方向）的分量，又有沿軌道半徑方向（即沿輕繩方向）的分量在輕繩繃直的一瞬間，輕繩給小球一個(gè)很大的沖量，使小球沿繩方向的動(dòng)量減小到零，此過(guò)程很類似于懸掛輕繩的物體（例如天花板）與小球在沿繩的方向上發(fā)生了完全非彈性碰撞，由于天花板的質(zhì)量無(wú)限大（相對(duì)小球），因此碰后共同速度趨向于零在這個(gè)過(guò)程中

35、，小球沿繩方向分速度所對(duì)應(yīng)的一份動(dòng)能全部損失了因此，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程按機(jī)械能守恒來(lái)處理就是錯(cuò)誤的（3）要求學(xué)生重新寫(xiě)出正確的方程組 解得：小結(jié)：很多實(shí)際問(wèn)題都可以類比為碰撞，建立合理的碰撞模型可以很簡(jiǎn)潔直觀地解決問(wèn)題，下面繼續(xù)看例題。5、展示內(nèi)容如下： 如圖所示，質(zhì)量分別為mA和mB的滑塊之間用輕質(zhì)彈簧相連，水平地面光滑，mA、mB原來(lái)靜止，在瞬間給mB一很大的沖量，使mB獲得初速度v0，則在以后的運(yùn)動(dòng)中，彈簧的最大勢(shì)能是多少？（1）mA、mB與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在下一步運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能否類比為一個(gè)mA、mB發(fā)生碰撞的模型？（因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，所以可類比為碰撞模型）（2）當(dāng)彈性勢(shì)能最大時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)

36、于發(fā)生了什么樣的碰撞？（勢(shì)能最大，動(dòng)能損失就最大，因此可建立完全非彈性碰撞模型）經(jīng)過(guò)討論，得到正確結(jié)論以后，要求學(xué)生據(jù)此而正確解答問(wèn)題，得到結(jié)果為：教學(xué)資料一維彈性碰撞的普適性結(jié)論： 新課標(biāo)人教版選修3-5第15頁(yè)討論了一維彈性碰撞中的一種特殊情況（運(yùn)動(dòng)的物體撞擊靜止的物體），本文旨在在此基礎(chǔ)之上討論一般性情況，從而總結(jié)出普遍適用的一般性結(jié)論。在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為、的剛性小球A和B，以初速度、運(yùn)動(dòng)，若它們能發(fā)生碰撞（為一維彈性碰撞），碰撞后它們的速度分別為和。我們的任務(wù)是得出用、表達(dá)和的公式。、是以地面為參考系的，將A和B看作系統(tǒng)。由碰撞過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有有彈性碰撞中沒(méi)有機(jī)械能

37、損失，有由得由得將上兩式左右相比，可得 即或碰撞前B相對(duì)于A的速度為，碰撞后B相對(duì)于A的速度為，同理碰撞前A相對(duì)于B的速度為，碰撞后A相對(duì)于B的速度為，故式為或， 其物理意義是：碰撞后B相對(duì)于A的速度與碰撞前B相對(duì)于A的速度大小相等，方向相反；碰撞后A相對(duì)于B的速度與碰撞前A相對(duì)于B的速度大小相等，方向相反；故有：結(jié)論1：對(duì)于一維彈性碰撞，若以其中某物體為參考系，則另一物體碰撞前后速度大小不變，方向相反（即以原速率彈回）。聯(lián)立兩式，解得下面我們對(duì)幾種情況下這兩個(gè)式子的結(jié)果做些分析。若，即兩個(gè)物體質(zhì)量相等 ， ，表示碰后A的速度變?yōu)?，B的速度變?yōu)?。故有：結(jié)論2：對(duì)于一維彈性碰撞，若兩個(gè)物體質(zhì)量

38、相等，則碰撞后兩個(gè)物體互換速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）。若，即A的質(zhì)量遠(yuǎn)大于B的質(zhì)量這時(shí)，。根據(jù)、兩式，有 ， 表示質(zhì)量很大的物體A（相對(duì)于B而言）碰撞前后速度保持不變?nèi)簦碅的質(zhì)量遠(yuǎn)小于B的質(zhì)量這時(shí)，。根據(jù)、兩式，有 ， 表示質(zhì)量很大的物體B（相對(duì)于A而言）碰撞前后速度保持不變綜合，可知：結(jié)論3： 對(duì)于一維彈性碰撞，若其中某物體的質(zhì)量遠(yuǎn)大于另一物體的質(zhì)量，則質(zhì)量大的物體碰撞前后速度保持不變。至于質(zhì)量小的物體碰后速度如何，可結(jié)合結(jié)論1和結(jié)論3得出。以為例，由結(jié)論3可知，由結(jié)論1可知，即，將代入，可得，與上述所得一致。以上結(jié)論就是關(guān)于一維彈性碰撞的三個(gè)普適

39、性結(jié)論。練習(xí)：如圖所示，乒乓球質(zhì)量為m，彈性鋼球質(zhì)量為M（M>>m），它們一起自高度h高處自由下落，不計(jì)空氣阻力，設(shè)地面上鋪有彈性鋼板，球與鋼板之間的碰撞及乒乓球與鋼球之間的碰撞均為彈性碰撞，試計(jì)算鋼球著地后乒乓球能夠上升的最大高度。解析：乒乓球和彈性鋼球自狀態(tài)1自由下落，至彈性鋼球剛著地（狀態(tài)2）時(shí)，兩者速度相等 則彈性鋼球跟彈性鋼板碰撞后瞬間（狀態(tài)3），彈性鋼球速率仍為v，方向變?yōu)樨Q直向上，緊接著，彈性鋼球與乒乓球碰，碰后瞬間（狀態(tài)4）乒乓球速率變?yōu)関，由結(jié)論3可知，彈性鋼球與乒乓球碰后彈性鋼球速度保持不變（速率仍為v，方向?yàn)樨Q直向上）；由結(jié)論1可知，彈性鋼球與乒乓球碰前瞬間（

40、狀態(tài)3）乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度為2v，方向?yàn)樨Q直向下，彈性鋼球與乒乓球碰后瞬間（狀態(tài)4）乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度為2v，方向?yàn)樨Q直向上。則： v=3v由 得： 第二章 原子結(jié)構(gòu)第一節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過(guò)程；（2）知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)。2、過(guò)程與方法：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和解決能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：理解人類對(duì)原子的認(rèn)識(shí)和研究經(jīng)歷了一個(gè)十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，這一過(guò)程也是辯證發(fā)展的過(guò)程，根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說(shuō)，發(fā)展學(xué)說(shuō)，或是決定學(xué)說(shuō)的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說(shuō)。人類就

41、是這樣通過(guò)光的行為，經(jīng)過(guò)分析和研究，逐漸認(rèn)識(shí)原子的。教學(xué)重點(diǎn)：陰極射線的研究。教學(xué)難點(diǎn)：湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)。教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示和啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。（一）引入新課 很早以來(lái)，人們一直認(rèn)為構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是一種不可再分割的粒子。這種認(rèn)識(shí)一直統(tǒng)治了人類思想近兩千年。直到19世紀(jì)末，科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)中的陰極射線深入研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電子，使人類對(duì)微觀世界有了新的認(rèn)識(shí)。電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一。（二）進(jìn)行新課1、陰極射線 氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離，使本來(lái)不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電荷的帶電粒子，使不導(dǎo)電的空氣變

42、成導(dǎo)體。問(wèn)題：是什么原因讓空氣分子變成帶電粒子的？帶電粒子從何而來(lái)的？史料：科學(xué)家在研究氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)現(xiàn)了輝光放電現(xiàn)象。1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾較早發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象。德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦研究輝光放電現(xiàn)象時(shí)認(rèn)為這是從陰極發(fā)出的某種射線引起的。所以他把這種未知射線稱之為陰極射線。對(duì)于陰極射線的本質(zhì)，有大量的科學(xué)家作出大量的科學(xué)研究，主要形成了兩種觀點(diǎn)。（1）電磁波說(shuō)：代表人物，赫茲。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過(guò)程。（2）粒子說(shuō)：代表人物，湯姆孫。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種高速粒子流。思考：你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行陰極射線的研究，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明這種射線是一種電磁波還是

43、一種高速粒子流。 如果出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種電磁波，如果出現(xiàn)其他什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種高速粒子流，并能否測(cè)定這是一種什么粒子。2、湯姆孫的研究CC1C2lYA¢S+-+磁場(chǎng) 英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，從高壓電場(chǎng)的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過(guò)C1C2后沿直線打在熒光屏A上。（1）當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負(fù)電荷。（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請(qǐng)思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。 在平行極板區(qū)域加一磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件： 時(shí)，則陰極射線不發(fā)生

44、偏轉(zhuǎn)。則：（3）根據(jù)帶電的陰極射線在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為： xL螢?zāi)籇SSO電場(chǎng)EAy+-emy1y2+v0v又因?yàn)椋?且 則： 根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。思考：利用磁場(chǎng)使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)計(jì)算陰極射線的比荷？ 湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極和不同的方法做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值是相等的。這說(shuō)明，這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍。若這種粒子的電荷量與氫離子的電荷量機(jī)同，則其質(zhì)量約為氫離子質(zhì)量的近兩千分之一。湯姆孫后續(xù)的實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)出了這種粒子的電荷量確實(shí)與氫離子的電荷量

45、差別不大，證明了湯姆孫的猜測(cè)是正確的。湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱之為電子。電子的電荷量 e1.60217733×1019C第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的。密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的質(zhì)量 m9.1093897×1031kg課堂例題例題1：一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則：（ ）ABA導(dǎo)線中的電流由A流向BB導(dǎo)線中的電流由B流向AC若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向

46、無(wú)關(guān)例題2：有一電子（電荷量為e）經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且正好能穿過(guò)電場(chǎng)，求：（1）金屬板AB的長(zhǎng)度ABU0v0+（2）電子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過(guò)程及各種模型建立的依據(jù)；（2）知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力；（2）通過(guò)核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)建立模型研究物理問(wèn)題的方法，理解物理模型的演化及其在物

47、理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用；（3）了解研究微觀現(xiàn)象。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)對(duì)原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威、尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的科學(xué)精神；（2）通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)的不斷深入，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)是不斷擴(kuò)大和加深的，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對(duì)科學(xué)發(fā)展的重要意義。教學(xué)重點(diǎn)：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)；（2）在教學(xué)中滲透和讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)研究方法，滲透三個(gè)物理學(xué)方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法。教學(xué)難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析

48、從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。（一）引入新課 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，根據(jù)原子呈電中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。用動(dòng)畫(huà)展示原子葡萄干布丁模型。（二）進(jìn)行新課1、粒子散射實(shí)驗(yàn)原理、裝置（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)原理：?jiǎn)栴}：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對(duì)呢？ 原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無(wú)法探測(cè)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對(duì)它進(jìn)行轟擊。而粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。如果粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速

49、的粒子穿過(guò)原子的散射情況，是研究原子結(jié)構(gòu)的有效手段。指出：研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)要用到的方法：黑箱法、微觀粒子碰撞方法。（2）粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置 粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)幾部分組成。粒子散射實(shí)驗(yàn)在課堂上無(wú)法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動(dòng)畫(huà)向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過(guò)程和現(xiàn)象，使學(xué)生獲得直觀的切身體驗(yàn)，留下深刻的印象。通過(guò)多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠圍繞金箔在一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。并且要讓學(xué)生了解，這種觀察是非常艱苦細(xì)致的工作，所用的時(shí)間也是相當(dāng)長(zhǎng)的。動(dòng)畫(huà)展示粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫(huà)展示實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)顯微鏡觀察到的現(xiàn)象。（3

50、）實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果明確：入射的粒子分為三部分。大部分沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。2、原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 三個(gè)問(wèn)題：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋粒子大角度散射？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以下三方面去考慮：（1）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒(méi)有可能是與電子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子內(nèi)部后有沒(méi)有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？（3）你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？小結(jié)： 對(duì)于問(wèn)題1、2：按照葡萄干布丁模型，碰撞前后，質(zhì)量大的粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，即使是非對(duì)心碰撞，也不會(huì)

51、有大角散射。對(duì)于粒子在原子附近時(shí)由于原子呈中性，與粒子之間沒(méi)有或很小的庫(kù)侖力的作用，正電荷在原子內(nèi)部均勻的分布，粒子穿過(guò)原子時(shí)，由于原子兩側(cè)正電荷將對(duì)它的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大所以粒子大角度散射說(shuō)明葡萄干布丁模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。 對(duì)于問(wèn)題3：討論、推理、分析得到盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型。小結(jié)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來(lái)，表明這些粒子在原子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見(jiàn)原子中的正電荷、質(zhì)量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。 絕大多數(shù)粒子不偏移原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。 少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)原子內(nèi)部有“核”存在。 極少數(shù)

52、粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。點(diǎn)評(píng)：教師進(jìn)行科學(xué)研究方法教育：模型法 （實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）（分析推理）（構(gòu)造模型） （通過(guò)湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立，既滲透科學(xué)探究的因素教學(xué)，又進(jìn)行了模型法的教學(xué)，并將盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型與行星結(jié)構(gòu)相類比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學(xué)教育。通過(guò)學(xué)生對(duì)這三個(gè)問(wèn)題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開(kāi)始建立新的模型。希望這一部分由學(xué)生自己完成，教師總結(jié)，總結(jié)時(shí)，突出湯姆生原子模型與粒子散射實(shí)驗(yàn)之間的矛盾，可以將粒子分別穿過(guò)葡萄干布丁模型和核式結(jié)構(gòu)模型的不同現(xiàn)象用動(dòng)畫(huà)模擬，形成強(qiáng)烈的對(duì)比，突破難點(diǎn)）得到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型后再展示立體動(dòng)畫(huà)粒子散射模型，使學(xué)生有更清晰的直觀形象、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。3、原子核的電荷與大小 關(guān)于原子的大小應(yīng)該讓學(xué)生有個(gè)數(shù)量級(jí)的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-1510-14m左右，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的萬(wàn)分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的萬(wàn)億分之一。為了加深學(xué)生的印象，可舉一些較形象的比喻或按比例畫(huà)些示意圖，同時(shí)通過(guò)表格展示，對(duì)比。半 徑 大 小 （數(shù)量級(jí)）類 比原子10-10m足球場(chǎng)原子核10-15m