《碰撞》教學設計

《碰撞》教學設計《碰撞》教學設計

1、學問與技能

(1)了解不同類型的碰撞，熟悉碰撞的特點;

(2)理解碰撞類問題的處理思想;

(3)會用動量守恒定律定量分析一維彈性碰撞的特點;

(4)了解對心碰撞和非對心碰撞及中子的發(fā)覺過程。

2、過程與方法

(1)通過探究一維彈性碰撞的特點，體驗科學探究的過程(由簡潔到簡單)，把握科學探究的方法(理論和試驗相結合);

(2)理解從討論宏觀碰撞到微觀碰撞的引申思路，體驗這種引申的重大意義，并進一步感受動量守恒定律的普適性。

3、情感態(tài)度與價值觀

(1)培育實事求是和理論聯(lián)系實際的品質;

(2)在理論與試驗探究中，培育同學合作、溝通的意識;

(3)通過了解中子的發(fā)覺過程，體驗科學的猜想(盧瑟福預言中子的存在)和科學精神(合作與溝通)的重要性。

1、重點：碰撞類問題的處理思想以及一維彈性碰撞的定量分析;

2、難點：碰撞過程中的能量問題。

多媒體課件、碰撞視頻資料、牛頓擺、直尺制作的一維軌道、1元硬幣(5枚)、鋼球和乒乓球各一只

(一)試驗引入：

老師：下面的這個試驗裝置叫做牛頓擺。假如拉開最左邊的小球，你能說出將會發(fā)生什么現(xiàn)象嗎?

老師可以幾讓同學說明會發(fā)生的現(xiàn)象，并鼓舞說得較好的同學上講臺演示。

同學：分組小試驗，五個硬幣。

老師：碰撞是自然界中普遍存在的一種現(xiàn)象，大到宇宙中天體與天體之間的碰撞，小到微觀世界粒子與粒子之間的碰撞，日常生活中，我們也能隨處可見各種各樣的碰撞現(xiàn)象。同學們能否舉例說說生活中你所見到過的碰撞現(xiàn)象呢?

同學舉例：

老師展現(xiàn)各種碰撞圖片并總結：氣墊導軌上兩個滑塊之間的碰撞;列車編組站里，一輛運動的貨車碰撞另一輛靜止的貨車，碰撞后連接在一起連續(xù)運動;兩輛汽車碰撞，造成嚴峻的交通事故;游樂場里，碰碰車之間的碰撞能給人們帶來歡快;保齡球碰撞;臺球的碰撞;1994年7月，"蘇梅克列維'9號彗星的碎片與木星發(fā)生了猛烈碰撞，在木星上留下的"傷痕'幾乎達到地球的大小;微觀粒子之間的碰撞甚至能使一種粒子轉化為其他粒子

老師：碰撞現(xiàn)象在自然界中是如此廣泛地存在，必定成為物理學關注的一個重要方面;人們通過對碰撞現(xiàn)象的討論，熟悉了碰撞現(xiàn)象所遵循的規(guī)律，并將這些規(guī)律應用到生產、生活以及科學討論中，對人類的熟悉活動及生產和生活都產生了巨大的推動作用。例如：歷史上，人們正是通過對大量碰撞現(xiàn)象和其它各種現(xiàn)象的討論，才最終發(fā)覺了動量守恒定律;由于對微觀粒子間作用過程的各種細節(jié)我們還缺乏完整和牢靠的運算理論，因此直接討論微觀粒子間的作用行為比較困難。但人們從討論宏觀物體間碰撞動身，探究物體間碰撞的一般規(guī)律，并將這類問題的討論進一步引申到微觀領域，從而揭開了微觀世界的神奇面紗......

所以說，討論碰撞規(guī)律很有意義。那么，

n碰撞有哪些規(guī)律呢?

n人們又是如何將宏觀碰撞的討論引申到微觀世界的呢?

這就是本節(jié)課我們要探究的內容，讓我們從熟悉碰撞的特點開頭。

(二)新課教學

1、熟悉碰撞的特點

老師：依據(jù)剛才大家所舉例的碰撞狀況，說說碰撞有什么顯著的特點?

同學回答碰撞的特點：(說明：同學可能有多種多樣的說法，這里老師要引導同學說出"激烈'的特點)

老師："激烈'意味著什么物理量有什么特征?

同學：相互作用持續(xù)時間很短，而相互作用力很大

老師：下面是一幅由計算機描繪的，用傳感器測量的兩個物體碰撞過程中的相互作用力隨時間變化的F-t圖像，圖像說明白碰撞有什么特點?

同學：相互作用持續(xù)時間很短，相互作用力很大，而且作用力是變力

2、討論碰撞的方法：

老師：碰撞具有如上的特點，那么我們應當采納什么樣的方法去討論碰撞現(xiàn)象呢?用牛頓運動定律可以嗎?好不好?

同學：不好，由于碰撞過程中的力是變力，直接用牛頓運動定律求解比較困難，而且對于微觀粒子的碰撞，牛頓運動定律已經不再適用。

老師：那么該怎樣處理碰撞問題呢?

老師引導同學分析：老師引導同學動量守恒定律和能量守恒定律解題的優(yōu)點，讓同學明白處理碰撞類問題的一般思路是綜合運用動量守恒和能量守恒定律。

老師：能量有多種多樣，與運動有關的能量是什么能量呢?

同學：機械能。

老師：那么，碰撞前后機械能是否也守恒呢?

老師演示試驗引導同學分析：以下兩種碰撞，哪種碰撞機械能守恒?哪種不守恒?

老師：為什么有的碰撞機械能守恒，而有的碰撞機械能卻變化呢?

Flash動畫演示：彈性碰撞和非彈性碰撞的區(qū)分

同學：總結彈性碰撞和非彈性碰撞的區(qū)分

3、彈性碰撞和非彈性碰撞

老師：給出彈性碰撞和非彈性碰撞的定義

假如碰撞后兩個物體完全恢復了碰撞前的外形，則這種碰撞沒有機械能損失，碰撞前后系統(tǒng)機械能相等，這種碰撞叫做彈性碰撞.

假如碰撞后兩個物體沒有完全恢復碰撞前的外形，則這種碰撞必定存在機械能損失，碰撞后系統(tǒng)機械能削減，這種碰撞叫做非彈性碰撞.

5、一維彈性碰撞討論

老師：討論物理問題，通常從最簡潔的狀況開頭，彈性碰撞和非彈性碰撞，哪種更簡潔呢?一維碰撞和兩維碰撞，哪種更簡潔呢?

同學：一維彈性碰撞最簡潔

老師：好，那么，下面我們就從最簡潔的一維彈性碰撞開頭討論

例：在光滑的水平面上，假設物體以速度與原來靜止的物體發(fā)生彈性碰撞，碰撞后它們的速度分別為和，試推倒和的表達式.

[同學板演]選取水平向右為正方向，由題意可知碰撞前后，兩球組成的系統(tǒng)動量守恒，機械能亦守恒，所以：

依據(jù)動量守恒定律得：..(1)

由動能守恒定律得：..(2)

由(1)(2)得：

[同學分組爭論]并對結果進行爭論與評估：

若m1=m2

若m1m2，m1m2

若m1m2，m2m1

老師：要求同學依據(jù)m1=m2的狀況下計算的結果，用1-2句話概括會發(fā)生的現(xiàn)象

同學：當碰撞的兩個物體的質量相等時，碰撞前后兩個物體相互交換了速度，這種現(xiàn)象叫做速度交換現(xiàn)象.

老師：臺球運動中的速度交換現(xiàn)象(視頻)

老師：關于速度交換現(xiàn)象，歷史上很早就有科學家進行了討論，比較聞名的要數(shù)布拉格高校的校長、物理學教授馬爾西，他在1639年發(fā)表的《運動的比例》一書中，描述料這樣一幅好玩的情景，"一顆大理石球對心碰撞一排大小相等的大理石球，運動將傳遞給最終一個球，中間的球一點也不受影響，就像第一個球直接撞到最終一個球那樣'

4、正碰和斜碰

展現(xiàn)下面兩幅圖片：

老師提問：以上兩種碰撞有什么區(qū)分?

同學分析：正碰和斜碰的區(qū)分

4、散射

[同學閱讀]課本散射部分及中子發(fā)覺過程。

散射：微觀粒子相互接近時并不像宏觀物體那樣接觸，因此微觀粒子的碰撞叫散射。由于粒子與物質微粒發(fā)生對心碰撞的概率很小，所以多數(shù)粒子在碰撞后飛向四周八方。

中子的發(fā)覺過程：說明科學信息的溝通與科學思想的碰撞是多么重要。

[總結]碰撞是非常常見的現(xiàn)象，大到茫茫宇宙，小到微觀粒子，平常到日常生活，處處充斥著碰撞的現(xiàn)象，而且共性各異。但是不管是哪種碰撞，都遵循著動量守恒定律和機械能不增加的原則。這就像兩只無形的手掌握著各種碰撞。使簡單的世界變得有規(guī)律可循。

碰撞

一、特點：時間短

相互作用力大

系統(tǒng)動量守恒

二、彈性碰撞和非彈性碰撞

1.彈性碰撞：機械