魯科版高二物理選修3-3、3-5全冊(cè)教案

1、魯科版高中物理選修3-3魯科版高中物理選修3-3、3-5教案FJ3-33-5 教 案黃代洪2017年2月20選修3-5教案第一章動(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)通過物理學(xué)中的守恒定律，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一。第一節(jié)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、過程與方法： 在理解動(dòng)量定理的確切含義的基礎(chǔ)上正確

2、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)問題。教學(xué)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)

3、動(dòng)，沒有了物質(zhì)便沒有運(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)物體在某一過程的始、末動(dòng)量分別為p和p,則稱： p= p - p為物體在該過程中的動(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：A p=mA u = mu 2- m A u 1 矢量差例1: 一個(gè)質(zhì)量是0.1kg的鋼

4、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)量有沒有變化？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 = mv - mv = p p讓學(xué)生來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，mv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p的單位是 kg - m/s (kg - mS1)。(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

5、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)量定理中的方向性例2：質(zhì)量為m的小球在光滑水平面上以速度大小v向右運(yùn)動(dòng)與墻壁發(fā)生碰撞后以大小v/2反向彈回，與墻壁相互作用時(shí)間為t ,求小球?qū)Ρ诘钠骄饔昧?。小結(jié)：公式 Ft = mv mv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。例3:質(zhì)量為0.40kg的小球從高3.20m處自由下落，碰到地面后豎直向上彈起到1.80m高處，碰撞時(shí)間為 0.040s , g取10m/s

6、2,求碰撞過程中地面對(duì)球的平均沖力。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)成分析多過程物理問題的一般方法，分階段法。學(xué)生練習(xí)：有一個(gè)物體質(zhì)量為1kg,以10m/s的初速度水平拋出，問經(jīng)過 2s時(shí)物體的動(dòng)量的變化量為多大？此時(shí)物體還沒落地。小結(jié)：利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題，還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問題，將較難計(jì)算的問題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問題，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)，3、

7、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)過程并說明雞蛋打破的原因。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)榱悖?即末動(dòng)量均為零，因而在相互作用過程中雞蛋的動(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=4p知，雞蛋與硬

8、板相碰時(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)周圍事物 的觀察能力，勤于思考，一定會(huì)有收獲。 TOC o 1-5 h z 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)周圍事物的觀察，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：4p一定

9、，t短則F大，t長(zhǎng)則F??；F 一定，t短則 p小，t長(zhǎng)則p大；(3)t 一定，F(xiàn)大則4p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相撞，其感覺有什么不同？請(qǐng)解釋。2、一輛滿載貨物的卡車和一輛小轎車在同樣的牽引力作用下都從靜止開始獲得相同的 速度，哪輛車起動(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

10、觀：培養(yǎng)邏輯思維能力，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析計(jì)算有關(guān)問題。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)過程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探究碰撞過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)

11、一維碰撞我們只研究最簡(jiǎn)單的情況一一兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(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是懸掛起來的鋼球，把小球 A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a,放開后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3角，如兩球的質(zhì)量 mA=mB碰后A球靜止，B球擺角3 =，這說明 A B兩球碰后交換了速度;如果mAmB碰后A B兩球一起向右擺動(dòng)；如果mA 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

12、靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量為90kg,求小孩跳上車后他們共同的速度？解：取小孩和平板車作為系統(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：vi=8m/s, V2=0,設(shè)小孩跳上車后他們共同的速度速度為v,由動(dòng)量守恒定律得 mvi=（mi+m：） v 解得m 1 v1m 1 m 2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U ,若由于爆炸分裂成兩塊，質(zhì)量分別為m和其中質(zhì)量為m的碎塊以u(píng) i速度向相反的方向運(yùn)動(dòng)，求另一塊碎片的速度。（2）小車質(zhì)量為200kg,車上有一質(zhì)量為 50kg的人。小車以

13、5m/s的速度向東勻速行使，人以1m/s的速度向后跳離車子，求：人離開后車的速度。（5.6m/s ）第二節(jié)動(dòng)量守恒定律（2）三維教學(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、過程與方法：知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決問題應(yīng)注意的問題，并知道運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決有關(guān)問題的優(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

14、？（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)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)過程：根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過程中1、2兩球的加速度分別是:F1F2現(xiàn) 一a2 一mmb根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)i、F2等大反響，即 F 1= -F 2 所以: TOC o 1-5 h z maim2a2碰撞時(shí)兩球間的作用時(shí)間極短，用t表示，則有：aiV2V2aia2t代入 miaim2a2并整理得mwm2V2mwm2v2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)的理論高度來認(rèn)識(shí)，動(dòng)量守恒定

15、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)來補(bǔ)救，最后總是以有新的發(fā)現(xiàn)而勝利告終。例如靜止的原子核發(fā)生3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?，F(xiàn)象，1930年泡利提出了中微子假說。由于中微子既不帶電又幾乎無質(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

16、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)雜的物理過程， 要采用程序法對(duì)全過程進(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

17、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程，確定過程的始、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程時(shí)，各物體運(yùn)動(dòng)的速度均應(yīng)取地球?yàn)閰⒖枷怠?4)確定好正方向建立動(dòng)量守恒方程求解。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，水平面的左側(cè)有一豎直墻，在小車 B上坐著一個(gè)小孩，小孩與 B車的總質(zhì)量是 A車質(zhì)量的10倍。兩車開始都處于靜止?fàn)顟B(tài)，小 孩把A車以相對(duì)于地面的速度 v推出，A車與墻壁碰后仍以原速率返回，小孩接到A車后，又把它以相對(duì)于地面的速度 v推出。每次推出，A車相對(duì)于地面的速度都是 v

18、,方向向左。則小孩把A車推出幾次后，A車返回時(shí)小孩不能再接到 A車？分析：此題過程比較復(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車時(shí)：mBVi mAv=0mA即：Vi= Av第 n 次推出 A車時(shí)： mv + mwn-1=mAv+mvn2 mA則：Vn Vn 1 = V ,mB所以：vn=vi+ (n1) 2mA vmB當(dāng)Vnv時(shí)，再也接不到小車，由以上各式得n5.5取n=6點(diǎn)評(píng)：關(guān)于n的取值也是應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析的問題，告誡學(xué)生不能盲目地對(duì)結(jié)果進(jìn)行“四舍五人”，一定要注意結(jié)論的物理意義。課后補(bǔ)充練習(xí)(1)

19、 (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)途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000 kg15000 kg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)途客車碰前以20 m/s的速度行駛，由A.小于 10 m/sA.小于 10 m/sC.大于20 m/s小于30 m/s大于10 m/s小于20 m/s大于 30 m/s小于40 m/sA. A、A. A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.小車向左運(yùn)動(dòng).A、B C系統(tǒng)動(dòng)量守恒.小車向右運(yùn)動(dòng)(2)如圖所示，A B兩物體的質(zhì)量比 mA： mB=3： 2,它們?cè)瓉盱o止在平板車 C上，A、B間 有一根被壓縮了的彈簧，

20、A、B與平板車上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，地面光滑.當(dāng)彈簧突然釋放后，則有 ()(3)把一支槍水平固定在小車上，小車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，下列說法正確的是A.槍和彈組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒B.槍和車組成的系統(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 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

21、、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，甲車的質(zhì)量是 2 kg,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.乙車質(zhì)量為4 kg,以5 m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)，與甲車碰撞以后甲車獲得8m/s的速度，物體滑到乙車上.若乙車足夠長(zhǎng)，上表面與物體的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 ,則物體在乙車

22、上表面滑行多長(zhǎng)時(shí)間相對(duì)乙車靜止？（ g取10 m/s2 ）甲-乙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。提問：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)起來呢？看起來很小的幾個(gè)

23、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)。）日分析：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 利用反沖來造福人類，象這樣的情況還很多。為了使學(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

24、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)生的愛國(guó)熱情。 閱讀課后閱讀材料一航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行。第三節(jié)科學(xué)探究一一一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；了解微粒的散射。2、過程與方法： 通過體會(huì)碰撞中動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒與否，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題教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)各種碰撞問題的理解.教學(xué)方法

25、：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)引入新課碰撞過程是物體之間相互作用時(shí)間非常短暫的一種特殊過程，因而碰撞具有如下特點(diǎn)： (1)碰撞過程中動(dòng)量守恒。提問：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)碰撞過程中，物體沒有宏觀的位移，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)碰撞過程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能不變或減少，不可能增加。提問：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高度由靜止開始下落，砸到質(zhì)量為m的木楔上沒有彈起

26、, 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。h(1)提問學(xué)生解題方法：可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：認(rèn)為過程中只有地層阻力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開始接觸m為止。再下面一個(gè)階段，M與m以共同速度開始向地層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，阻力F做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能損失。提問：第一階段結(jié)束時(shí)，M有速度，vM ,2gh ,而m速度為零。下一階段開始時(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

27、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)立地寫出完整的方程組12第一階段，對(duì)重錘有：Mgh - Mv第二階段，對(duì)重錘及木楔有：Mw0= (M+m v .1o第二階段，對(duì)重錘及木楔有：(M m)hL FL 0 (M m)v2(4)小結(jié)：在這類問題中，沒有出現(xiàn)碰撞兩個(gè)字，碰撞過程是隱含在整個(gè)物理過程之中的，在做題中，要認(rèn)真分析物理過程，發(fā)掘隱含的碰撞問題。2、展示內(nèi)容如下:如圖所示，在光滑水平地面上，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 vo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

28、后，便粘在一起向右運(yùn)口動(dòng)，則小球此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度是多少？L都金果R ,金逑 ，T，金* * R金(1)提問學(xué)生解答方案： 可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：在碰撞過程中水平動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速 度為V,則有：(M+m vo+o=(2M+m v解得：小球速度v mv02M m(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

29、過程中，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vo小結(jié)：由于碰撞中宏觀無位移，所以在有些問題中，不是所有物體都參與了碰撞過程，在遇到具體問題時(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Pa、 pB別是pA=5kgm/s, pBPa、 pB可能是 pA=-3kgm/s ; pB =3kgm/s pA=3kgm/s ; pB =3kgm/s pA=-10kgm/s ; pB =10kgm/s pA=3kgm/s ; pB =-3kgm/s(1

30、)提問：解決此類問題的依據(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：題目?jī)H給出兩球的動(dòng)量，如何比較碰撞過程中的能量變化？(幫助學(xué)生回憶2Ek p的關(guān)系)2m(3)提問：題目沒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E1含的質(zhì)量關(guān)系，即 A追上B并相碰撞，57m5所以： VA VB，即2A - 最后得到正確答案為 AmAmbmb74、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

31、繩拴住，輕繩的一端固定在 。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，因此過程中機(jī)械能12守恒，以最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn)，則：mgL(1 sin ) - mv得v 2gL(1 sin )(2)引導(dǎo)學(xué)生分析物理過程第一階段，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)，直到小球來到最低點(diǎn)，在此過程中，輕繩拉力不

32、做功，機(jī)械能守恒成立。提問：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)量無限大（相對(duì)小球），因此碰后共同速度趨向于零.在這個(gè)過程中，

33、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)過程按機(jī)械能守恒來處理就是錯(cuò)誤的.（3）要求學(xué)生重新寫出正確的方程組122mgL sin - mvV/v cos1 2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)量無限大（相對(duì)小球），因此碰后共同速度趨向于零.在這個(gè)過程中，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)過程按機(jī)械能守恒來處理就是錯(cuò)誤的.（3）要求學(xué)生重新寫出正確的方程組122mgL sin - mvV/v cos1 22v/mgL(

34、1 sin )1 2-mv2解得：v . 2gL(sin 2sin31)小結(jié)：很多實(shí)際問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，nA、mB原來靜止，在瞬間給 mB 很大的沖量，使 G獲得初速度v。，則在以后的運(yùn)動(dòng)中，彈簧的最大勢(shì)能是多少?（1） mA、E與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在下一步運(yùn)動(dòng)過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)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

35、可建立完全非彈性碰撞模型）經(jīng)過討論，得到正確結(jié)論以后，要求學(xué)生據(jù)此而正確解答問題，得到結(jié)果為：E問題，得到結(jié)果為：Ep p2 mAmBv。2(mA mb)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m1、m2的剛性小球 A和B,以初速度v1、v2運(yùn)在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為動(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“和丫動(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

36、“和丫2。我們的任務(wù)是得出用 m1、m2、v1、v2表達(dá)v1和v2的公式。v1、2、 %、丫2是以地面為參考系的，將 A和B看作系統(tǒng)。由碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有 m1V1 m2v2 m1v1 m2v2 TOC o 1-5 h z 1212121，2有彈性碰撞中沒有機(jī)械能損失，有一 m1v1 m2v2m1v1-m2v22222由得 m1 v1 v1m2 v2 v2由得 m1 v12 v2m2 v2 v22 一 將上兩式左右相比，可得 v1 v1 v2 v2 TOC o 1-5 h z 即 v2 v1v2 v1 或 v1 v2v1 v2 碰撞前B相對(duì)于A的速度為v21v2v1 ,碰撞后B相對(duì)于A

37、的速度為v21v2v1同理碰撞前A相對(duì)于B的速度為v12v1v2 ,碰撞后A相對(duì)于B的速度為v12v1v2故式為v21v21或v12v12 ,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 2m2v2m1 m2 v1 TOC o 1-5 h z v1 m1 m22m1v1 m2 m1 v2v2 m1 m2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m1 m2,

38、即兩個(gè)物體質(zhì)量相等v1 v2 , v2 v1 ,表不碰后 A的速度變?yōu)関2, B的速度變?yōu)関1 。故有：結(jié)論2:對(duì)于一維彈性碰撞，若兩個(gè)物體質(zhì)量相等，則碰撞后兩個(gè)物體互換速度（即碰后 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m1m2 ,即A的質(zhì)量遠(yuǎn)大于 B的質(zhì)量這時(shí) m1m2這時(shí) m1m2m1, m1 m2 m1,m20。根據(jù)、兩式,m1m2有v1Vi , V2 2vi V2表示質(zhì)量很大的物體 A （相于B而言）碰撞前后速度保持不變?nèi)鬽im2,即A的質(zhì)量遠(yuǎn)小于 B的質(zhì)量這時(shí) m2m1m2,m1m2m2,m0。根據(jù)、兩式，mi mb有V2 v2 , V1 2V2 V1表示質(zhì)

39、量很大的物體 B （相于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m1m2為例，由結(jié)論3可知v1 v1 ,由結(jié)論1可知v21v21 ,即V2 V1V2 V1 ,將v V1代入，可得V2 23 V2 ,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)普適性結(jié)論。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、過程與方法：培養(yǎng)

40、學(xué)生對(duì)問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)的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程，根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說，發(fā)展學(xué)說，或是決定學(xué)說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說。人類就是這樣通過光的行為，經(jīng)過分析和研究，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，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

41、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)電的空氣變成導(dǎo)體。問題：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，

42、主要形成了兩種觀點(diǎn)。(1)電磁波說：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程。(2)粒子說：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)來進(jìn)行陰極射線的研究，能通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來說明這種射線是一種電磁波還是一種高速粒子流。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、湯姆孫的研究實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，從高壓電場(chǎng)的A實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，從高壓電場(chǎng)的A上。陰極發(fā)出的陰極射線，穿過 C1Q后沿直線打在熒光屏(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

43、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：錯(cuò)誤！未找到引用源。 時(shí)，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則：錯(cuò)誤！未找到引用源。(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：錯(cuò)誤！未找到引用源。又因?yàn)椋簍an yL（D -）2且錯(cuò)誤！未找到引用源。則：q Ey一m (D L)B2L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)

44、驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值是相等的。這說明，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 e = 1.60217733 X 10T9C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 m = 9.1093897 X 10

45、31kg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：()A.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，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D.電子束的徑跡與 AB中的電流方向無關(guān)A_BUo+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 A_BUo+(1)金屬板AB的長(zhǎng)度(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

46、結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。2、過程與方法(1)通過對(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)通過核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)建立模型研究物理問題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用；(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)

47、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，用一般的方法是無法探

48、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。研究高速的粒子穿過原子的散射情況，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。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)圓盤幾部分組成。粒子散射實(shí)驗(yàn)在課堂上無法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動(dòng)畫向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過程和現(xiàn)象，使學(xué)生獲得直觀的切身體驗(yàn)，留下深刻的印象。通過多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠

49、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)畫展示粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫展示實(shí)驗(yàn)中，通過顯微鏡觀察到的現(xiàn)象。(3)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)部后有沒有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？(3)你認(rèn)為原子中的正電荷

50、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)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，表明這些

51、 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)粒子不偏移一原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。少數(shù) 粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)一原子內(nèi)部有“核”存在。極少數(shù) 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)一(分析推理)一(構(gòu)造模型)(通過湯姆生的原子結(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。通過學(xué)生對(duì)這三個(gè)問題的討論與交流，順理成章地否定了葡

52、萄干布丁模型，并開始建立新的模型。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)于原子半徑的萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的萬億分之一。 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些示意圖，同時(shí)

53、通過表格展示，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10-15m10-14m一枚硬幣附1 :教學(xué)主線設(shè)計(jì)第三節(jié)波爾的原子模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容；了解能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。2、過程與方法： 通過玻爾理論的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解氫光譜的產(chǎn)生。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們對(duì)科學(xué)的探究精神，養(yǎng)成獨(dú)立自主、勇于創(chuàng)新的精神。教學(xué)重點(diǎn)：玻爾原子理論的基本假設(shè)。教學(xué)難點(diǎn)：玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。(一)引入新課提問：（1） a粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？（2）原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的內(nèi)容是什么？（3）盧瑟福原子

54、核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾?電子繞核運(yùn)動(dòng)（有加速度）輻射電磁波能量減少、軌道半徑減少頻率變化電子沿螺旋線軌道落入原子核原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜（矛盾：實(shí)際上是不連續(xù)的亮線）原子是不穩(wěn)定的（矛盾：實(shí)際上原子是穩(wěn)定的）為了解決上述矛盾，丹麥物理學(xué)家玻爾，在輻射電磁波能量減少、軌道半徑減少頻率變化電子沿螺旋線軌道落入原子核原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜（矛盾：實(shí)際上是不連續(xù)的亮線）原子是不穩(wěn)定的（矛盾：實(shí)際上原子是穩(wěn)定的）為了解決上述矛盾，丹麥物理學(xué)家玻爾，在1913年提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說。（二）進(jìn)行新課1、玻爾的原子理論（1）能級(jí)（定態(tài)）假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)

55、定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的）（2）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為 日）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為國(guó)）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hEm En（h為普朗克恒量）（本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出）（3）軌道量子化假設(shè)： 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的， 因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。（針對(duì)原子核式模型提出，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充）2、玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）公

56、式：21.軌道半徑：rnnr1n=1 ,2,3能量： En2 E1n=1, 2,3式n中1、E、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、E分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第 n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量， n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。3、氫原子的能級(jí)圖從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)， 運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論, 可能軌道半徑和相應(yīng)的能量?？梢杂?jì)算氫原子中電子的r n=n2ri,r可以計(jì)算氫原子中電子的r n=n2ri,ri代表第一條(離核最近的一條)可能軌道的半徑r i=0.53x 10-10 m例如：n=2, r 2=2.12 X10-1 m(2)氫原子的能級(jí):

57、原子在各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值En稱為原子的能級(jí)。它對(duì)應(yīng)電子在各條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量En (包括動(dòng)能和勢(shì)能)E n=E/n 的能量En (包括動(dòng)能和勢(shì)能)E n=E/n 2n=1，2, 3,Ei代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量,Ei=-13.6eV注意：計(jì)算能量時(shí)取離核無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零,電子帶負(fù)電，在正電荷的場(chǎng)中為負(fù)值，電子的動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半，總能量為負(fù)值。例如：n=2, E2子的動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半，總能量為負(fù)值。例如：n=2, E2=-3.4eV ,n=3 , E3=-1.51eV ,n=4 , E4=-0.85eV ,氫原子的能級(jí)圖如圖所示:4、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋

58、(1)基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài), 叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。課堂練習(xí)(1)對(duì)玻爾理論的下列說法中，正確的是( ACD)A.繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B.對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同C.用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D.玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來的(2)下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是( C )A.原子只能處于一系列不連續(xù)

59、的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的（3）根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù) N越大，則下列說法中正確的是（ ACD ）A.電子軌道半徑越大B .核外電子的速率越大C.氫原子能級(jí)的能量越大D .核外電子的電勢(shì)能越大（4）根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（ D ）A.可以取任意值B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D .是一系列不連續(xù)的特定值（5）按照玻爾理論，一

60、個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知 rarb ,則在此過程中（C ）A.原子要發(fā)出一系列頻率的光子B ,原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要發(fā)出某一頻率的光子D .原子要吸收某一頻率的光子第四節(jié)氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能了解光譜的定義和分類；了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道巴耳末系；了解經(jīng)典原子理論的困難。2、過程與方法： 通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)發(fā)展與進(jìn)步的坎坷。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們探究科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)的能力，提高自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：經(jīng)典理論的困難。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生