實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)：驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒

實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)：驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒永和中學(xué)陳朝陽(yáng)教材分析本節(jié)是司南版物理3-5第一章第2、3節(jié)教學(xué)的主要內(nèi)容?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》將動(dòng)量的內(nèi)容后置于選修系列3-5模塊，而不同于以往將動(dòng)量的內(nèi)容置于力學(xué)部分。這樣調(diào)整的目的不僅要求學(xué)生會(huì)用動(dòng)量守恒定律來(lái)解決宏觀物體的相互作用問(wèn)題，更重要的是要求以新的觀點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)動(dòng)量守恒定律，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)微觀粒子的相互作用問(wèn)題做好鋪墊。教材從實(shí)驗(yàn)入手，引導(dǎo)學(xué)生追尋碰撞中的“不變量”。教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)探究性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論沒(méi)有給出，這樣就增加了實(shí)驗(yàn)的難度。但新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，對(duì)“不變量”的推測(cè)、實(shí)驗(yàn)的操作、數(shù)據(jù)的處理等都做了明確說(shuō)明。由于《課程標(biāo)準(zhǔn)》沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)的具體做法、使用的器材等做出硬性的規(guī)定，為便于提出不同的實(shí)驗(yàn)方法，引導(dǎo)學(xué)生注重試驗(yàn)中的科學(xué)思想，教科書(shū)從不同角度呈現(xiàn)三中實(shí)驗(yàn)案例供選擇，這樣就可以因地制宜地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)情分析本班學(xué)生總體基礎(chǔ)很差，對(duì)“動(dòng)量”、“沖量”、“動(dòng)量守恒定律”等基礎(chǔ)內(nèi)容基本還不了解。學(xué)生分析問(wèn)題的能力很薄弱，好的學(xué)生對(duì)于不同變式中的數(shù)據(jù)處理容易定勢(shì)思維，變通能力不足，如對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)措施會(huì)感到無(wú)從下手。，很多少部分同學(xué)的計(jì)算能力不足，不注重計(jì)算。教學(xué)目標(biāo)1.掌握實(shí)驗(yàn)的原理、器材選擇及實(shí)驗(yàn)步驟。2.學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及能解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。3.驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒。核心素養(yǎng)①物理觀念：掌握用數(shù)學(xué)表達(dá)式體現(xiàn)動(dòng)量守恒定律內(nèi)容的物理觀念。②科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)誤差的邏輯思維，學(xué)會(huì)分析處理數(shù)據(jù)。③科學(xué)探究：通過(guò)對(duì)動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的基本原理、基本設(shè)計(jì)與操作的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步歸納得到動(dòng)量守恒的成立條件，進(jìn)而能充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)大膽創(chuàng)新，能不斷地解決新問(wèn)題的做法與勇氣。④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出出規(guī)律；在討論中認(rèn)識(shí)自然規(guī)律；在解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中應(yīng)用規(guī)律；在認(rèn)識(shí)、應(yīng)用規(guī)律的過(guò)程中感受利用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題帶來(lái)的成就感與快樂(lè)感。教學(xué)重點(diǎn)：1．掌握驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理。2．驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。教學(xué)難點(diǎn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的誤差分析及如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教學(xué)過(guò)程：一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒。二．實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v′，算出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否相等。三．實(shí)驗(yàn)器材方案一利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二利用“等大”小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。方案三在光滑長(zhǎng)木板上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥。四．實(shí)驗(yàn)步驟方案一利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。2.安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌，如圖所示。3.測(cè)速度：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)。4.驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。方案二利用“等大”小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1.測(cè)質(zhì)量：先用天平測(cè)出入射小球、被碰小球質(zhì)量m1、m2(m1>m2)。2.安裝：按如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)切線水平，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰撞時(shí)處于同一水平高度，且碰撞瞬間入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保兩小球正碰后的速度方向水平。3.鋪白紙：在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙。4.定O點(diǎn)：在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球碰前的位置。5.定P點(diǎn)：先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)P。6.定M、N點(diǎn)：把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次，從上一步驟求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。7.連直線：過(guò)O和N在紙上作一直線。8.測(cè)長(zhǎng)度：用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度。方案三在光滑長(zhǎng)木板上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量。2.安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖所示。3.通電碰撞：接通電源，讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動(dòng)。4.測(cè)速度：通過(guò)紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v＝eq\f(Δx,Δt)算出速度。5.改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。6.驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。五．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析六．作業(yè)：完成《考案》98-99頁(yè)的練教學(xué)設(shè)計(jì)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒。二．實(shí)驗(yàn)原理三．實(shí)驗(yàn)器材方案一利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)方案二利用“等大”小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)方案三在光滑長(zhǎng)木板上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)四．實(shí)驗(yàn)步驟方案一利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1.測(cè)質(zhì)量：2.安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌，如圖所示。3.測(cè)速度：4.驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。方案二利用“等大”小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1.測(cè)質(zhì)量：2.安裝：3.鋪白紙：4.定O點(diǎn)：5.定P點(diǎn)：6.定M、N點(diǎn)：7.連直線：8.