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1、运用动量、能量的观点解释碰撞现象陈伟孟中国人民大学附属中学一 教学背景分析（一）对教学的理解与把握教学要求：了解不同种类的碰撞，会应用动量、能量的观点综合分析解决一维碰撞问题。设计在学生仔细观察实验和视频的基础上，引导学生归纳碰撞特点、了解碰撞的分类，探究不同碰撞中的物理规律。运用已经掌握的动量和机械能守恒定律，引导学生分析一维弹性碰撞后的运动状态。通过实验探讨几种特殊情况的碰撞，加深学生对碰撞这一运动过程中动量守恒定律和机械能守恒定律的理解。首先，要求学生能运用这两条定律解释一些日常现象，解决一些生活相关的实际问题；其次，加强学生的科学推理、模型构建等科学思维能力，激发学生对物理实验和物理规
2、律的探究热情，拓宽不同层次的学生的知识面，培养知识的迁移能力，分析和解决物理问题的思路和方法。（二）指导思想与理论依据依据维果斯基的最临近发展区理论，在学生们已经基本了解碰撞中的不变量、动量和动量定理、动量守恒定律的水平上，设置更高要求的第二学习水平，能够对理论本质进行进一步的体会和应用，并根据学生的具体情况，实现在思想认识和实践应用能力方面的进一步的提升，在教学实践中落实物理学科核心素养。（三）教学内容分析碰撞现象是动量守恒定律、机械能守恒定律等内容的应用，可以在典型的、有意义的情境中学习这些基本内容。通过回顾前一节的实验，分析碰撞的性质，进而提出碰撞的概念。通过科学推理、实验探究和科学论证
3、，解释和深化了碰撞现象。（四） 学生情况分析学生通过前面学习已初步形成了碰撞的概念，同时已建立了动量的概念，具备了应用动量守恒定律和机械能守恒定律求解有关问题的基本能力。本节课基于学生已有的知识储备，利用演示实验和探究的方法，引导学生通过思考、讨论、分析、归纳、总结得出结论，创造互动的课堂氛围，激发学生探究兴趣，进一步通过提问、讨论、演示实验验证的方式，培养学生知识迁移应用的能力。二 教学目标知识与技能1从物理观念角度认识弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，对理论知识进行实验探究，并能解决相关实际问题。2 认识微观粒子的散射及碰撞知识在物理学发展过程中的作用。体会理论对实践的指导作用，进一步
4、了解动量、能量定律的普适性。方法与过程1 通过分析碰撞中是否动量守恒、机械能守恒，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。2 领悟理论研究和实验验证相结合研究物理问题的优越性和重要性。熟悉运用动量和能量定律解决碰撞问题的一般方法。情感态度与价值观1 感受不同碰撞的区别，培养学生的学习兴趣和乐于探索的精神。2 体会科学发现中思想碰撞的重大意义。3 认识物理现象的科学本质，同时强化科学态度与责任。三 教学重点和难点1 用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题。2 弹性碰撞的特点和应用。3 对生活中碰撞问题的理解。四 教学手段和主要教学方法采取“创设情境提出问题科学推理实验探究师生探讨得出结论应用
5、举例知识迁移和能力提高”的探究式教学模式。五 教学过程与教学资源教学环节学生与教师的活动设计意图1、演示实验，引入新课 图1 篮球与网球的实验教师演示篮球与网球的碰撞实验，引起学生的好奇心，激发学生对碰撞现象的探究。教师：本节课我们就来研究在这极短的时间到底发生了什么现象。引出教学内容“碰撞”。紧接着，教师结合碰撞集锦的视频，提出问题，引导学生分析碰撞的特点。分析碰撞过程中能量和动量，为什么动量守恒，存在外力如摩擦力情况下动量是否守恒等问题。通过演示实验，激发学生兴趣的方式，带着好奇心，引入新课。过渡到对动量、能量的研究。2、观看碰撞视频，引出碰撞特点图2 观察各类碰撞相关的视频通过视频观看，
6、让学生感知碰撞的特点。3、碰撞分类标准碰撞具有不同的分类标准，教师点拨，若按照碰撞前后能量的变化分类，可分为两类：弹性碰撞和非弹性碰撞（特例：完全非弹性碰撞）。4、运用动量和能量关系，预测和分析碰撞后的运动状态（一）弹性碰撞分析完三种碰撞之后，让学生预测两个质量分别为m1和m2、初速度分别为v1、v2的小球碰撞后速度分别为多少？图3 两小球碰撞针对三种碰撞情况，引导学生讨论各种碰撞典型情况：若为完全非弹性碰撞，经常最后共速，求解简单；针对完全弹性碰撞，进行重点分析求解。根据完全弹性碰撞的特征，学生列出动量守恒和能量守恒方程：由上述两式，可以得到：进一步求解，得出碰撞后的末速度为： 应用动量守恒
7、和机械能守恒定律，求解一维完全弹性碰撞后的运动状态，并从物理角度理解碰撞前后的速度关系。（二）探讨几种特殊情况(1) m1=m2时，根据上述求解，得出 即速度互换。以气垫导轨上两弹性滑块演示验证猜想，结合牛顿摆增加“速度交换”的印象。(2) v2=0时，得到末速度解为： 对结果进行讨论。首先引导学生讨论末速度方向，教师根据学生回答总结：2号球末速度恒为正，而1号球末速度方向与质量有关：根据讨论结果，以气垫导轨上质量不同的滑块撞击实验验证讨论结果，巩固认识。图4 滑块气垫导轨E优球蛋白溶解时间检查血液中纤溶活性进一步讨论两种临界情形：m1m2。学生根据上述求解，应能得出：通过细线悬挂在铁架台上的
8、乒乓球与台球碰撞的演示实验，验证分析所得结果。资本公积 197.5A.开发周期大大缩短B.降低了系统开发中的风险通过几种特殊情况下运动状态的探讨，培养学生分析、解决问题的能力，通过演示实验验证，加深学生对知识点的掌握。贷:固定资产累计折旧 755、知识迁移，应用拓展请学生运用本节知识解释原因，对课堂刚开始时的实验进行了解释，前后呼应。图5 网球与篮球碰撞此时，可根据学情和学生的反馈，教师可引导学生分析碰撞前后相对速度差的关系，进行定量物理解释，以篮球为参考系，得出结论：B维蛋白原 E组织因子图6 解释牛顿摆现象E附追索权转让应收账款收到现金作为投资活动现金流入对牛顿摆现象的观察，学以致用，能对
9、弹性碰撞现象由两个球到多个球的现象进行分析和解释。因同一控制下企业合并冲减资本公积2 400万元。根据学生的基础，引导学生探讨其物理意义。通过充分思考讨论和教师点拨，得出该式的物理含义为：以2号小球为参照物看1号小球,则1号小球以多大的速度撞过来又以多大的速度反弹回去。以球撞墙为例，使学生对该问题的理解更直观和具体。启发学生进一步思考并从运动的角度解释第二种情况为什么m2的速度约为2v1。教师进一步提问：为什么对于完全非弹性碰撞，机械能的损失最大？C开发无形资产时发生符合资本化条件的支出学生充分思考和讨论后，观看三种碰撞的动画，进一步让学生观察、思考回答三种碰撞的差异。教师图解碰撞过程中发生的
10、形变现象，引导学生通过物理建模，从形变的角度定性理解三种碰撞的物理实质。5、可行性分析应该在（）阶段进行。（1）答案 B图7 完全弹性碰撞图解（2） 图8 非完全弹性碰撞图解（3） 图9 完全非弹性碰撞图解（二）给学生一定时间思考生活中的碰撞问题，自主探索，并做出解释。 图10 碰撞的延伸与比较观察学生的反应，根据掌握情况，可在课堂中加入碰撞概念的延伸，如运动木块和小车的情形：例：如图所示，质量为M、右端带有1/4圆弧的光滑轨道小车静置于光滑水平面上，一质量为m的光滑小物块以速度v0水平冲上小车，关于小物块此后的运动情况，以下说法正确的是（ ）A 小物块离开小车时可能水平向右做平抛运动B 小物
11、块离开小车时可能做自由落体运动C 小物块离开小车时可能水平向左做平抛运动D 小物块可能从圆弧轨道上端抛出而不再回到小车图11 运动木块与小车巩固知识和技能，通过典型例题探究掌握碰撞的发散概念。6、散射课后阅读：启发学生认识碰撞不仅包括宏观物体间的相互作用，也包括微观粒子间的相互作用。本部分内容主要通过作业的形式，让学生课后调研、阅读和了解。结合课本知识，阅读和搜索有关“卢瑟福散射”、中子的发现和减速剂等材料。图12 粒子散射等阅读材料促使学生在课后能了解认识和掌握物理规律对人类认识活动和生产活动产生的巨大推动作用。同时为后续学习原子相关知识做了铺垫。7、总结重申本节课的重点和难点，促进学习目标
12、的达成。促进学生学习目标的达成。8、作业 粒子散射、中子的发现和减速剂：课外阅读和思考。知识运用和深度理解。六 学习效果评价（1）课堂评估：通过课堂互动提问、学生讨论与质疑、课堂实际参与和关注程度等多方面了解情况，诊断问题，优化学习习惯，提高学习效果。（2）作业练习评估：课后常规作业和开放拓展性作业，注重学生知识技能的生成、常规知识的巩固落实和对微观体系碰撞现象的迁移理解。七 教学设计特色说明与教学反思第一部分为物理探究。从演示实验入手，激发学生的好奇心与兴趣，引出教学内容；通过观看碰撞短片，引导学生从不同的碰撞主体中总结碰撞的共性，得出碰撞特点，并从能量角度对碰撞进行分类和解释，探索讨论其中
13、的物理规律。进而让学生预测碰后速度，通过数学求解和实验验证。第二部分为碰撞的物理建模，加深学生对知识的形象本质理解。课后作业为知识的迁移运用，主要通过阅读和搜索的形式，让学生了解微观世界中的碰撞：散射、中子的发现和减速剂等，培养学生科学的研究思路，认识碰撞知识在物理学发展中的重要作用。本课设计注重物理学科素养为指导，以学生的素质发展为根本，注重核心概念的落实，创设了多层次和弹性的物理探究情境，根据学情，课堂内容设计贯穿实验现象分析验证应用总结拓展的主线，将教师提问引导和学生交流讨论相结合，将教师的主导性与学生的主体性相结合，激发学生的学习兴趣，调动学生学习的思维自主性和创造性，引导学生按照多种科学研究方法来认知、了解和掌握本节课的内容。同时注重课堂教学反馈，反馈情况是各教学环节是否有效的判据，判断学生的理解和接受程度，针对反馈情况，需要教师做出即时的评价和教学调整。根据学生的基础和水平，对知识的理解接受程度，在落实课程标准的前提下，弹性调整课堂的知识点容量和难度。
