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1、课题16.1 实验：探究碰撞中的不变量课 型新授课课 时1教学目标通过这节课的学习，让学生掌握科学探究的思维方法，从最简单的关系开始寻找，利用身边的资源及已学过的原理，来完成该实验的探究过程。教 学重 点难 点一、重点本节课的重点在于如何让学生掌握科学探究的方法。如何真正实现探究的过程。二、难点本节课的难点在于，如何启发学生利用身边的一切可利用资源，来自行设计可行性较强的实验方案。教 学准 备多媒体教学过程一、新课引入碰撞是自然界中常见的现象。比如，两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞相连，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。两个迎面而来的人相撞后会相仰而倒，或者各自后退。在微观粒子之间，更是由于相互碰
2、撞而改变能量，甚至由于撞击而使得一种粒子转化为其他粒子。二、新课教学由很多例子可知，两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，物体的质量不同时速度变化也不一样。那么，碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？这节课主要介绍研究这个问题的实验。（一）实验的基本思路研究最简单的情况一一两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。思考一下，在一维碰撞的情况下，与物体有关的物理量有哪些？（学生答：质量m,速 度v）为什么与质量m有关？（学生答：相互作用力下，质量越大的物体速度改变越慢）设两物体质量分别为nh、m2,碰撞前速度分别为V1、v2,碰撞后速度分别为、速度为矢量，因而需规定
3、正方向。问题是：物体的质量和速度在碰撞前后有什么不变的关系？质量必定是不变的，但质量只是惯性的量度，无法描述物体的运动状态。而速度却是在碰撞前后改变的，那么，可否有一个物理量为质量与速度的某种关系，却又恰好能在碰撞前后保持不变呢？可能关系：1 2 1 2 1 1 1 2+m2V2 +m2V2f这个关系不可能。碰撞前后能量必有损失，只是多少的问题。而我们要寻找的物理量是在任何一种碰撞中都不变的量。，勺 匕 +m2v2=mv+m2v2/m.m.m,匕 匕 W%上+上=K+攻mx m2 m m2m、v组成的关系有很多种可能，因而需要通过实验来寻找。（二）学生阅读课本参考案例一、二、三，思考并回答以下
4、问题。1、要完成这个实验，首要必须考虑的问题是什么？案例中如何实现这一条件？（首要必须保证碰撞是一维的，即必须保证两物体在碰撞前后均沿同一直线运动。可采用气垫导轨、光滑平板等）2、该实验必须测量什么物理量？（物体的质量m、物体碰撞前后的速度v）3、如何测量这些物理量？（质量的测量：天平、弹簧秤等速度的测量：光电计时装置、打点计时器等）4、物体的质量是否一定得测量出来？（不一定。可以使用多个完全一样的物体，组成质量比确定的关系即可）5、除了案例介绍的方法，还有什么方法可以测量速度？（粗略测量时，可以采用刻度尺测量位移、秒表测量时间来求出速度等）6、记录数据的表格如何设计？（三）要求学生再次研究课
5、本介绍的案例，思考归纳课本案例中的优点与缺点？（包括可操作性以及误差来源）（四）要求学生自行设计可行性的实验方案（例如：利用平抛运动原理，利用斜面等）（五）补充说明：实验中还需注意两点：1、碰撞不单止两个物体相碰，原来连在一起的两个物体，由于具有相互排斥的力而分开，也是一种碰撞。例如：用细线将弹簧片拉成弓形，连接两个物体，在某一时刻将细线烧断,两物体运动；炮弹爆炸成速度不同的碎片等。2、碰撞时难免有能量损失，只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变，则才是我们寻找的不变量。能量损失较小：即使得碰撞接近弹性碰撞，可在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架能量损失较大：可在滑块的碰撞端面贴胶
6、布，可增大。或者在两个滑块端分别装上撞针和橡皮泥等。（六）布置课后自行阅读学生实验手册实验，下节课进行学生实验。作业布置课本P6 问题与练习2课堂总结碰撞前后会不会有什么物理量保持不变课题1 6.2动量守恒定律（一）课 型新授课课 时1教学目标（一）知识与技能理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围（-）过程与方法在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力（三）情感、态度与价值观培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题教 学重 点难 点教学重点动量的概念和动量守恒定律教学难点动量的变化和动量守恒的条件.教 学准 备投影片，多媒体辅助教学设备教学过
7、程（-）引入新课上节课的探究使我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前后加u的矢量和保持不变，因此力 很可能具有特别的物理意义。（二）进行新课1.动 量（m o m e n tu m）及其变化（1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积，称为（物体的）动量。记为p=mv.单位：k g m/s读作 千克米每秒”。理解要点：状态量：动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。师：大家知道，速度也是个状态量，但它是个运动学概念，只反映运动的快慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动.显然地，动量包含了“参与运动的物质”和
8、“运动速度”两方面的信息，更能从本质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念.矢量性：动量的方向与速度方向一致。师：综上所述：我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。（2）动量的变化量：定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和4，则称：0二0 P为物体在该过程中的动量变化。强调指出：动量变化0是矢量。方 向 与 速 度 变 化 量 相 同。一维情况下：b frmX v-加 巴-%矢量差【例1 （投影）】一个质量是0.1 k g的钢球，以6 m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同
9、一直线以6 m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？【学生讨论，自己完成。老师重点引导学生分析题意，分析物理情景，规范答题过程，详细过程见教材，解答略】2.系 统 内 力 和 外 力【学生阅读讨论，什么是系统？什么是内力和外力？】（1）系统：相互作用的物体组成系统。（2）内力：系统内物体相互间的作用力（3）外力：外物对系统内物体的作用力K教师对上述概念给予足够的解释，引发学生思考和讨论，加强理解了分析上节课两球碰撞得出的结论的条件：两球碰撞时除了它们相互间的作用力（系统的内力）外，还受到各自的重力和支持力的作用，使它们彼此平衡。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计，所以
10、说和他系统不受外力，或说它们所受的合外力为零。3.动量守恒 定 律（l a w o f c o n s er v a t i o n o f m o m en t u m）（1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。公式：z z?i,+m%=0%+m,v-i（2）注意点:研 究 对 象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞）。矢 量 性：以上表达式是矢量表达式，列式前应先规定正方向；同 一 性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的）条 件：系统不受外力，或受合外力为0。要正确区分内力和外力；当尸内 月外时，系统动量可视为守恒；
11、思考与讨论：如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相7 D D A连的木块，此 系 统 从 子 弹 开 始 入 射 木 块 到 弹 簧 压 三缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动斗”“缓观量是否守恒？说明理由。分析：此题重在引导学生针对不同的对象（系统），对应不同的过程中，受力情况不同，总动量可能变化，可能守恒。K通过此题，让学生明白：在学习物理的过程中，重要的一项基本功是正确恰当地选取研究对象、研究过程，根据实际情况选用对应的物理规律，不能生搬硬套。1例2（投影）】质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为9 0 k g,求小孩跳上车后他
12、们共同的速度。解：取小孩和平板车作为系统，由于整个系统所受合外为为零，所以系统动量守恒。规定小孩初速度方向为正，贝”：相互作用前：匕=8 m/s,丹=0,设小孩跳上车后他们共同的速度速度为“，由动量守恒定律得倒V尸（加i+您）V 解得 v,=lX=2m/s,mx+m2数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致。作业“问题与练习”2、3、4题布置教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他课堂总结同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。课型新授课1 6
13、.3 动量守恒定律（二）课时 1课题（一）知识与技能掌握运用动量守恒定律的一般步骤（-）过程与方法教学知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题，并知道运用动量守恒定目标律解决有关问题的优点。（三）情感、态度与价值观学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题，培养思维能力。教学重点教学运用动量守恒定律的一般步骤M 点教学难点难点动量守恒定律的应用教学准备投影片，多媒体辅助教学设备（-）引入新课1.动量守恒定律的内容是什么？2.分析动量守恒定律成立条件有哪些？答：F 令=0 （严格条件）F内远大于F处 （近似条件）某方向上合力为0,在这个方向上成立。教（-）进行新课1.动量守恒定律与
14、牛顿运动定律学师：给出问题（投影教材H 页第二段）学生：用牛顿定律自己推导出动量守恒定律的表达式。过（教师巡回指导，及时点拨、提示）推导过程：程根据牛顿第二定律，碰撞过程中1、2两球的加速度分别是a=,a2=tn2根据牛顿第三定律，F、月等大反响，即所以根1 4 =-m2a2碰撞时两球间的作用时间极短，用，表示，则有a 一 q代入加臼=T H 2 a 2并整理得m V +m2v2=m1v+m2v2这就是动量守恒定律的表达式。教师点评：动量守恒定律的重要意义从现代物理学的理论高度来认识，动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律。)从科学实践的角度来看，
15、迄今为止，人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反，每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，最后总是以有新的发现而胜利告终。例如静止的原子核发生B衰变放出电子时，按动量守恒，反冲核应该沿电子的反方向运动。但云室照片显示，两者径迹不在一条直线上。为解释这一反常现象，1 9 3 0年泡利提出了中微子假说。由于中微子既不带电又几乎无质量，在实验中极难测量，直 到1 9 5 6年人们才首次证明了中微子的存在。(2 0 0 0年高考综合题2 3就是根据这一历史事实设计的)。又如人们发现，两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的。这时物理学家把动
16、量的概念推广到了电磁场，把电磁场的动量也考虑进去，总动量就又守恒了。2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法(1)分析题意，明确研究对象。在分析相互作用的物体总动量是否守恒时，通常把这些被研究的物体总称为系统.对于比较复杂的物理过程，要采用程序法对全过程进行分段分析，要明确在哪些阶段中，哪些物体发生相互作用，从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力，哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力。在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件，判断能否应用动量守恒。(3)明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态
17、，即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。注意：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动的速度均应取地球为参考系。(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解。3.动量守恒定律的应用举例1例1 (投 影)见 教 材1 2页】【学生讨论，自己完成。老师重点引导学生分析题意，分析物理情景，规范答题过程，详细过程见教材，解答略】补充例20如图所示，在光滑水平面上有4、6两辆小车，水平面的左侧有一竖直墙，在小车8上坐着一个小孩，小孩与8车的总质量是/车质量的1 0倍。两车开始都处于静止状态，小孩把/车以相对于地面的速度/推出，4车与墙壁碰后仍以原速率返回，小孩接到4车后，又把它以相对于地面的速
18、度v推出。每次推出，4车相对于地面的速度都是乙方向向左。则小孩把火车推出几次后，A车返回时小孩不能再接到4车？分析：此题过程比较复杂，情 景/难以接受，所以在讲解之前，教 师 应/多带领学生分析物理过程，创设情景，/降低理解难度。解：取水平向右为正方向，小孩第一次推出A车时儡片0即：。尸m-A v%第次推出力车时：m、v+n,r-1=mv+nk v贝I：所以,z,、2m.v,=r,+(n-1)-v%当匕2/时，再也接不到小车，由以上各式得2 5.5取=6点评：关于A的取值也是应引导学生仔细分析的问题，告诫学生不能盲目地对结果进行“四舍五入”，一定要注意结论的物理意义。作业布置“问题与练习”4
19、7题课堂总结教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。课题1 6.4碰撞与类碰撞课型新授课课时1教学目标掌握解决碰撞问题的方法教学重点难点掌握解决动量中的碰撞问题和类似于碰撞问题的方法教学准备多媒体教学过程一、一般意义上的碰撞如图所示，光滑水平面上两个质量分别为m,m 2小球相碰。这种碰撞可分为正碰和斜碰两种，在 _高中阶段只研究正碰。正碰又可分为以下几种类型：，1、完全弹性碰撞：碰撞时产生弹性形变，碰撞后
20、形变完全消失，碰撞过程系统的动量和机械能均守恒2、完全非弹性碰撞：碰撞后物体粘结成一体或相对静止，即相互碰撞时产生的形变一点没有恢复，碰撞后相互作用的物体具有共同速度，系统动量守恒，但系统的机械能不守恒，此时损失的最多。3、一般的碰撞：碰撞时产生的形变有部分恢复，此时系统动量守恒但机械能有部分损失。例：在光滑水平面上A、B两球沿同一直线向右运动，A追上B发生碰撞，碰前两球动量分别为口=12 A g.m/s、PR=Y5kg-m!s,则碰撞过程中两物体的动量变化可能的是（）A、APA-3kg-m/s,PK-3kg-m/sB、PA-4kg-m/s,Pt i-4kg-m/sC、-5kg-mJs,PK-
21、5kg-mlsD、PA-2Akg-mls,Pn-24kg-m/s 析与解:碰撞中应遵循的原则有：1、统动量守恒原则：即 2+七=0。此题A B C D选项均符合2、物理情景可行性原则：（1）、碰撞前，A追上B发生碰撞，所以有碰前办以（2）、碰撞时，两球之间是斥力作用，因此前者受到的冲量向前，动量增加；后者受到的冲量向后，动量减小，既八巴0，乜0。此题B选项可以排除（3）、碰撞后，A球位置在后，所以有v：以 3、系统能量守恒原则：在碰撞中，若没有能量损耗，则系统机械能守恒；若能量有损失，则系统的机械能减小；而系统的机械能不可能增加。一般而言，碰撞中的重力势能不变，所以有E必+后他=二+耳/。此题
22、中D选项可以排除。综上所述，本题正确答案为（A、C）二、类碰撞中绳模型例：如图所示，光滑水平面上有两个质量相等的物体，上）其间用一不可伸长的细绳相连，开 始B静止，A具有 rBV-4T|.77777/7777777777PA=4kg-m/s（规定向右为正）的动量，开始绳松弛，那么在绳拉紧的过程中，A、B动量变化可能是（）A、-4kg m/s,-4kg-m/sB、AP,-2kg-m/s,-2kg-mJsC、PA-2kg-m/s,PR-2kg-mlsD、APA=B=2kg-mis 析与解:绳模型中两物体组成的系统同样要满足上述的三个原则，只是在第2个原则中，由于绳对两个小球施加的是拉力，前者受到的
23、冲量向后，动量减小；后者受到的冲量向前，动量增加，当两者的速度相等时，绳子的拉力为零,一起做匀速直线运动。综上所述，本题应该选择C选项。三、类碰撞中弹簧模型例：在光滑水平长直轨道上，放着一个静止的弹簧振子，它由一轻弹簧两端各联结一个小球构成，两小球 ayw w vV j）质量相等，现突然给左端小球一个向右的速度V,试/?/分析从开始运动到弹簧第一次恢复原长这一过程中两球的运动情况并求弹簧第一次恢复到自然长度时，每个小球的速度？析与解:刚 开 始，A向右运动，B静止，A、B间距离减小，弹簧被压缩，对两球产生斥力，相当于一般意义上的碰撞，此时A动量减小，B动量增加。当两者速度相等时，两球间距离最小
24、，弹簧形变量最大。接着，A、B不会一直做匀速直线运动，弹簧要恢复原长，对两球产生斥力，A动量继续减小，B动量继续增加。所以，到弹簧第一次恢复原长时，A球动量最小，B球动量最大。在整个过程中，系统动量守恒，从开始到第一次恢复原长时，弹簧的弹性势能均为零，即系统的动能守恒。mv=mvA+mvB1 m v-2 =1 mv2.+1 m v2：2 2 2解得：=VY 以=0 （这组解即为刚开始两个物体的速度）或 以=0Y以=丫（此组解为弹簧第一次恢复原长时两个物体的速度）当然，读者还可以继续讨论接下来两个物体的运动情况。实际上，不管是一般意义上的碰撞，还是类碰撞，在相互作用时两个物体的受力情况、冲量方向
25、及动量变化情况是学生处理这类问题的难点所在。下面作者再补充一些相关习题作巩固用1、甲、乙两球在光滑水平面上，在同一直线同一方向上运动，它们的动量分别为%=5kg7n/s,P乙=7kg，m ls。已知甲的速度大于乙的速度，甲球与乙球相碰，碰撞后乙球的动量变为1 0 依w/s,则甲、乙两球质 量 四 和 叱 的关系为也二_ _ _ _ _ _ _ _ _ _Om乙2、甲、乙两球放在光滑水平面上，它们用细绳相连。工开始时细绳处于松弛状杰，现使两球反向运动，如 图所示，当细绳拉紧，突然绷断，此后两球的运动情况可能是图中的（）三 避 二/7 ZZ/7/7/Z/7/Z/Z/AB,哀,，.a苟，一/77/7
26、/C D3、如图所示，滑块A、B 的质量分别为町、tn2,且m1c加？，由轻质弹簧相连接，置于水平气垫导轨上，用一细线把两滑块拉至最近，使弹簧处于最大压缩状态后绑紧，两个滑块一起以恒定的速度%向右滑动。某时刻烧断细线，当弹簧伸长至本身的自然长度时，滑块A 的速度恰好为零，求（1）最初弹簧处于最大压缩状态时的弹性势能为多少？（2）定量分析在以后的运动过程中，滑块B 是否会有速度等于零的时刻？作业复习本节课知识点，预习下节课知识点布置课堂总结r 一般意义上的碰撞：相互作用力为斥力的碰撞f相互作用力为引力的碰撞（例如绳模型）类碰撞I相互作用力既有斥力又有引力的碰撞（例如弹簧模型）课题1 6.5反 冲
27、 运 动 火 箭课 型新授课课 时1教学目标（一）知识与技能1 .进一步巩固动量守恒定律2 .知 道 反 冲 运 动 和 火 箭 的 工 作 原 理，了解反冲运动的应用3.了解航天技术的发展和应用（二）过程与方法理 解 反 冲 运 动 的 物 理 实 质，能 够 运 用 动 量 守 恒 定 律 分 析、解决有关反冲运 动 的 问 题。（三）情 感、态度与价值观培 养 学 生 动 手 动 脑 的 能 力，发 掘 学 生 探 索 新 知 识 的 潜 能。教 学重 点难 点教学重点运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质教学难点动量守恒定律的应用.教 学准 备铝 箔 纸，火 柴 和 支 架，反 击 式
28、 水 轮 机 转 轮 的 原 理 模 型，礼 花，有关航天发射、空 间 站 等 的 录 像 带 剪 辑，投 影 片，多媒体辅助教学设备教学过程（-）引入新课教 师：用 实 验 方 法 引 入 新 课：K演 示 实 验 夏 老 师 当 众 吹 一 个 气 球，然 后，i到 气 球 直 向 学 生 飞 去，人 为 制 造 一 点“惊 险 气 氛”，（演 示 实 验2用 薄 铝 箔 卷 成 一 个 细 管，一端生口，内装由火柴头上刮下的药粉，把 细 管 放 在 支 架 管 加 热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅i向飞去。K演 示 实 验3 1把弯管装在可以旋转的盛水容老匕 气球开口活跃课堂:十
29、闭，另一二，用火柴基喷出，细录的下部，向自己放手，看氛围。端留一个很细的或其他办法给细管便向相反的方当水从弯管流出1时，容器就旋转起来。提问：实 验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？实 验3中，细管为什么会旋转起来呢？看起来很小的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：如火箭的发射，人造卫星的上天，大炮发射等。应该如何去解释这些现象呢？这节课我们就学习有关此类的问题。(-)进行新课1、反冲运动(1)分析：细管为什么会向后退？教师：引导学生自学书本，展开讨论，得出结论：当气体从管内喷出时，它具有动量，由动量守恒定律可知，细管会向相反方向运动。(2)分析：反击式水轮机的工作原理：当水从弯管
30、的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，这是利用反冲来造福人类，象这样的情况还很多。学生：交流，举例，并说明其工作原理。如：喷气式飞机、我国人民引以为荣的运载火箭等。教师：为了使学生对反冲运动有更深刻的印象，此时再做一个发射礼花炮的实验。学生：分析，礼花为什么会上天？教师：在学生回答的基础上进行小结一一火箭就是根据这个原理制成的。2、火箭教师：指导学生看书，对照书上“三级火箭”图，介绍火箭的基本构造和工作原理。播放课前准备的有关卫星发射、和平号 空间站、探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像，使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识，而且要学生知道，我国的航天技术已经跨入了世界先进行
31、列，激发学生的爱国热情。教师：在此基础上，指导学生阅读课后阅读材料-航天技术的发展和宇宙航行。作 业“问题与练习”1 3题布 置教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他课堂总结同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。课题1 6.6用动量概念表示牛顿第二定律课 型新授课课 时1教学目标（-）知识与技能1 .理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理适用于变力。2 .会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题。（二）过程与方法运用
32、牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。（三）情感、态度与价值观通过运用所学知识推导新的规律，培养学生学习的兴趣。激发学生探索新知识的欲望。教 学重 点难 点 教 学 重 点 理解动量定理的确切含义和表达式 教 学 难 点 会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题教 学准 备生鸡蛋、铺有较厚的海绵垫的白铁桶、细线、金属小球、橡皮筋、铁架台等，投影片，多媒体辅助教学设备教学过程（-）引入新课小实验引入新课：演示实验1：鸡蛋落地【演示】事先在一个白铁桶的底部个鸡蛋从一米多高的地方下落到白铁桶运”，然后做这个实验。结果发现并没*会被打破！演示实验2：缓冲装置的模拟【演示】用细
33、线悬挂一个重物，把J以把细线拉断，如果在细线上端拴一段1垫上一层海绵（不让与里，事先让学生推测 象学生想象的那样严篁物拿到一定高度，释支筋，再从同样的高度卜序，1 /V日生知道），让一一下鸡蛋的“命重：发现鸡蛋不放后重物下落可释放，就不会断MU.hI：To【让学生在惊叹中开始新课内容】在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里；跳高时在下落处要放海绵垫子；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等，这样做的目的是为了什么呢？而在某些情况下，我们又不希望这样，比如用铁锤钉钉子。这些现象中的原因是什么呢？通过我们今天的学习来探究其中的奥秘。（-）进行新课1
34、.用动量概念表示牛顿第二定律师：给 出 问 题（投影）假设一个物体在恒定的合外力作用下，做匀变速直线运动，在 时刻初速度 为 在t 时刻的末速度为/,试推导合外力的表达式。一学生：用牛顿第二定律F=m a以及匀变速直线运 F-I动的公式自己推导。（教师巡回指导，及时点拨、提示）推导过程：如图所示，由牛顿第二定律得，物 体 的 加 速 度a =K由 于 =p -p,N =f-t所以，尸=包 （1）结论：上式表示，物体所受合外力等于物体动量的变化率。这就是牛顿第二定律的另一种表达式。2 .动量定理教师：将（1）式写成 mv mv-F（t t）（2）（师生讨论上式的物理意义）总结：表达式左边是物体从
35、 时 刻 到F时刻动量的变化量，右边是物体所受合外力与这段时间的乘积。（2）式表明，物体动量的变化量，不仅与力的大小和方向有关，还与时间的长短有关，力越大、作用时间越长，物体动量的变化量就越大。尸。-。这个量反映了力对时间的积累效应。教 师（讲解）：物理学中把力尸与作用时间的乘积，称为力的冲量，记 为I,即I=F（t-t）,单位：N s,读 作“牛顿秒”。将(2)式写成 =/(3)(3)式表明，物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量，这个结论叫做动量定理。讨论：如果物体所受的力不是恒力，对动量定理的表达式应该怎样理解呢？教师：引导学生阅读选修3 5教 材2 4页第一段，理解动量定理的过程性。
36、总结：尽管动量定理是根据牛顿第二定律和运动学的有关公式在恒定合外力的情况下推导出来的。可以证明：动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。对于变力情况，动量定理中的尸应理解为变力在作用时间内的平均值。在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值，如图所示，是变力与平均力的盾力图象，其图线与横轴所围的面积即为冲量的大小，当两图线面积相等时，即变力与平均力在友时间内等效。利用动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难计算的问
37、题转化为较易计算的问题。3.动量定理的方向性例如：匀加速运动合外力冲量的方向与初动量方向相同，匀减速运动合外力冲量方向与初动量方向相反，甚至可以跟初动量方向成任何角度。在中学阶段，我们仅限于初、末动量的方向、合外力的方向在同一直线上的情况(即一维情况)，此时公式中各矢量的方向可以用正、负号表示，首先要选定一个正方向，与正方向相同的矢量取正值，与正方向相反的矢量取负值。如图所示，质量为力的球以速度向右运动，与墙壁碰撞后反弹的速度为v,碰撞过程中，小球所受墙壁的作用力/的方向向左。若取向左为正方向，则小球所受墙壁的作用力为正值，初动量取负值，末动 a v量取正值，因而根据动量定理可表示为77t一c
38、 (-mv)=mv +mvo此公式中F、八v/均指该物理量的大小(此处可紧接着讲课本上的例题)。小结:公式尸匕=P尸 是 矢 量 式，合外力的冲量的方向与物体动量变化的方向相同。合外力冲量的方向可以跟初动量方向相同，也可以相反。演示实验3：小钢球碰到坚硬大理石后返回4.应用举例下面，我们应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有关问题。鸡蛋从某一高度下落，分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同。而两种情况下的相互作用时间不同，与石头碰时作用时间短，与海绵垫相碰时作用时间较长，由 尸 片 知，鸡蛋与石头
39、相碰时作用大，会被打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破。接着再解释用铁锤钉钉子、跳远时要落入沙坑中等现象。在实际应用中，有的需要作用时间短，得到很大的作用力而被人们所利用，有的需要延长作用时 间（即缓冲）减少力的作用。请同学们再举些有关实际应用的例子。加强对周围事物的观察能力，勤于思考，一定会有收获。接着再解释缓冲装置。在实际应用中，有的需要作用时间短，得到很大的作用力，而被人们所利用；有的要延长作用时间而减少力的作用，请同学们再举出一些有关实际应用的例子，加强对周围事物的观察，勤于思考，一定会有收获。例 题（投影教材24页例题，师生讨论）作 业“问题与练习”14 题布 置教师活动：
40、让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他课 堂 同 学 在 笔 记 本 上 总 结，然后请同学评价黑板上的小结内容。总结 学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。课题1 7.1 能量量子化：物理学的新纪元课型新授课课时1教学目标（一）知识与技能1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射2.了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系3.了解能量子的概念（二）过程与方法了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。（三
41、）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。教学重点难点教学重点能量子的概念教学难点黑体辐射的实验规律教学准备投影片，多媒体辅助教学设备教学过程（-）引入新课教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。）1 9 世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了 一个能推断一切电磁现象的M a x w e l l 方程。另外还找到了力、电、光、声一一等都遵循的规律-能 量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于
42、这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。1 9 0 0 年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，一一”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1
43、905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正 可 谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来一一能量量子化的发现（二）进行新课1.黑体与黑体辐射教师：在了解什么是黑体与黑体辐射之前，请同学们先阅读教材，了解一下什么是热辐射。学生：阅读教材关于热辐射的描述。教师：通过课件展示，加深学生对热辐射的理解。并通过课件展示，使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的提出准备知识。（1）热辐射现象固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射
44、。所辐射电磁波的特征与温度有关。例如：铁 块 温 度t从看不出发光到暗红到橙色到黄白色从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。（2）黑体教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。教师：课件展示黑体模型。不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。黑体模型2.黑体辐射的实验规律教师：引导学生阅读教材”黑体辐射的实验规律”，接合课件展示，讲解黑体辐射的实验规律。如图所示。黑体热辐射的强度
45、与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。教师：提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐射的实验规律呢？在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称 为“紫外灾难”。课件展示：瑞利一金斯线。见课件。实验结果e。（人,T）3.能量子：超越牛顿的发现教师：利用已有的理论解释黑体辐射的规律，导致了荒谬的结果。必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。1 9 0 0年，德国物理
46、学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量 （称为能量子）的整数倍，即：,1,2 e ,3 e ,.n e ,n为正整数，称为量子数。对于频率为v的谐振子最小能量为=h v这个最小能量值，就叫做能量子课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式（1）黑体辐射公式19 0 0.10.1 9普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑2nh v3体辐射公式普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十 =6.
47、55x 10 4 j.s多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信力的引入确实反映了新理论的本质。19 18年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓4 =6.626X 10 54焦 秒黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就此平息了吗？没有。物理难题：18 8 8年，霍瓦(H a llw a c h s)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，18 9 7年，汤姆孙发现了电子，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光
48、电子(ph ot oe le c t ron),相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论(光的波动性、电磁理论)进行解释会出现什么结果？明天，我们就继续学习“科学的转折：光的粒子性”作 业“问题与练习”1、2、3题布 置教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他课堂总结同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。1 7.2科学的转折：光的粒子性课 型新授课课题|课时|1（一）知识与技能1 .通过实验了解光电效应的实验规律。2 .知道爱因斯坦光电
49、效应方程以及意义。3 .了解康普顿效应，了解光子的动量教学（二）过程与方法目标 经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。教 学占 教 学 重 点 光电效应的实验规律*教 学 难 点 爱因斯坦光电效应方程以及意义难 点教 学准 备投影片，多媒体辅助教学设备教学（-）引入新课提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。）学生回顾、思考，并回答。教师倾听、点评。光的干涉、衍射现象说明光是电
50、磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。1 9世纪6 0年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象一一光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研过程究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。（二）进行新课1 .光电效应教师：实验演示。（课件辅助讲述）用弧光灯照射擦得很亮的锌板，（注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为3 0度时,再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会卡”（一 之 士 变大。学生：认真观察实验。教师提问：上述实验说明了什么？学生：表明锌板在射线