高中人教物理選擇性必修一第1章第5節(jié)彈性碰撞和非彈性碰撞教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版高中物理選擇性必修1第1章第5節(jié)彈性碰撞和非彈性碰撞教學(xué)設(shè)計(jì)課題 彈性碰撞和非彈性碰撞單元1學(xué)科物理年級(jí)高二教材分析經(jīng)過前面四節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)到理論，再?gòu)睦碚摰綄?shí)驗(yàn)，對(duì)碰撞中的動(dòng)量守恒有了較為清晰的認(rèn)識(shí)。碰撞是生活中常見的現(xiàn)象。碰撞時(shí)物體間相互作用持續(xù)時(shí)間很短，相互作用力很大，滿足動(dòng)量守恒條件。本節(jié)的設(shè)計(jì)以碰撞實(shí)例為載體，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究、理論推導(dǎo)，在真實(shí)情境中建立彈性碰撞和非彈性碰撞的相關(guān)概念。教材創(chuàng)設(shè)了兩個(gè)小球彈性碰撞的情境，先引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決典型的碰撞問題，推導(dǎo)兩個(gè)小球在彈性碰撞后的速度表達(dá)式。隨后，又引導(dǎo)學(xué)生從一般到特殊，對(duì)三種特殊情況展開討論，

2、得出碰后兩球末速度的表達(dá)式，便于快速判斷與評(píng)估生活中實(shí)際現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的碰撞類型。學(xué)生通過對(duì)彈性碰撞和非彈性碰撞的討論，進(jìn)步加深對(duì)動(dòng)量和動(dòng)能的理解，提升運(yùn)動(dòng)與相互作用觀及能量觀。本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容是理解彈性碰撞與非彈性碰撞的概念及特點(diǎn)，并能應(yīng)用兩個(gè)定律解決與生產(chǎn)生活相關(guān)的實(shí)際問題。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)1、了解彈性碰撞和非彈性碰撞。2、會(huì)分析具體實(shí)例中的碰撞特點(diǎn)及類型。3、會(huì)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決生產(chǎn)生活中與一維碰撞相關(guān)的實(shí)際問題。物理觀念：通過學(xué)習(xí)理解彈性碰撞、非彈性碰撞，了解正碰(對(duì)心碰撞)?？茖W(xué)思維：通過實(shí)例分析，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決一維碰撞問題。科學(xué)探究：應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解

3、決典型的碰撞問題，推導(dǎo)兩個(gè)小球在彈性碰撞后的速度表達(dá)式?？茖W(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過理解彈性碰撞與非彈性碰撞的概念及特點(diǎn)，并能應(yīng)用兩個(gè)定律解決與生產(chǎn)生活相關(guān)的實(shí)際問題。重點(diǎn)會(huì)分析具體實(shí)例中的碰撞特點(diǎn)及類型。難點(diǎn)會(huì)用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決生產(chǎn)生活中與一維碰撞相關(guān)的實(shí)際問題。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課碰撞是自然界中常見的現(xiàn)象。隕石撞擊地球而對(duì)地表產(chǎn)生破壞，網(wǎng)球受球拍撞擊而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物體碰撞中動(dòng)量的變化情況，前面已進(jìn)行了研究。那么，在各種碰撞中能量又是如何變化的？思考自然界的碰撞情景中發(fā)生的能量變化。 提出問題，設(shè)置疑問。引出新課。講授新課一、彈性碰撞和非彈性碰撞1、碰撞：物體之間在

4、極短時(shí)間內(nèi)的相互作用。2、碰撞的特點(diǎn)：（1）作用時(shí)間極短（2）內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力（3）幾乎在原位置進(jìn)行動(dòng)量守恒3、碰撞過程分析:A小球初速度為V0,B小球靜止,且mAmB .在光滑水平面上發(fā)生正碰.（1）兩球間作用力如何變化？（2）兩球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化？（3）什么時(shí)候兩球相距最近?系統(tǒng)動(dòng)能和彈性勢(shì)能分別有什么特點(diǎn)？（4）當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)能和彈性勢(shì)能分別有什么特點(diǎn)？結(jié)論：作用力F先變大后變小;兩球距離先減小后增大動(dòng)量守恒;系統(tǒng)減小的動(dòng)能先轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。4、碰撞的種類:（1）完全非彈性碰撞:VA=VB EK最大，兩球相距最近，（2）非彈性碰撞 : P=P ，EK EK， 兩球不

5、能恢復(fù)原狀（3）彈性碰撞:P=P ，EK= EK ，兩球恢復(fù)原狀。例題：兩個(gè)物體的質(zhì)量都是m，碰撞以前一個(gè)物體靜止，另一個(gè)以速度v向它撞去。碰撞以后兩個(gè)物體粘在一起，成為一個(gè)質(zhì)量為2m的物體，以速度v繼續(xù)前進(jìn)。這個(gè)碰撞過程中能量守恒嗎？根據(jù)動(dòng)量守恒定律碰撞后的共同速度碰撞前的總動(dòng)能碰撞后的總動(dòng)能能量不守恒課堂練習(xí)1、冰球運(yùn)動(dòng)員甲的質(zhì)量為80.0kg。當(dāng)他以5.0 m/s的速度向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，與另一質(zhì)量為100 kg、速度為3.0 m/s的迎面而來的運(yùn)動(dòng)員乙相撞。碰撞后甲恰好靜止。假設(shè)碰撞時(shí)間極短，求：(1)碰撞后乙的速度的大??；(2)碰撞中總機(jī)械能的損失。思考：如果碰撞后兩球粘連在一起，則各球速度

6、又是多少？動(dòng)能的損失又是多少？一，兩次分別屬于什么碰撞？屬于非彈性碰撞和完全非彈性碰撞二、彈性碰撞的實(shí)例分析：一維彈性碰撞的碰后速度的確定課堂練習(xí)2、在光滑的水平面上有A、B兩球，其質(zhì)量分別為mA、mB，兩球在t0時(shí)刻發(fā)生正碰，并且在碰撞過程中無機(jī)械能損失，兩球在碰撞前后的速度時(shí)間圖象如圖所示，下列關(guān)系式正確的是（ ）AmAmBBmAmB這兩種情況下A、B的v-t圖象彈性碰撞（機(jī)械能守恒）“一動(dòng)一靜模型”若m1=m2，則 ，等質(zhì)量物體彈性碰撞速度交換（如打臺(tái)球）若 m1 m2 , 則，大撞小，同向跑(如運(yùn)動(dòng)鋼球碰靜止玻璃球)若 m1 m2 , 則 若 m1 m2 , 則，小撞大，被彈回(如運(yùn)動(dòng)

7、玻璃球碰靜止鋼球)若 m1 m2 , 則 思考討論若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)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v1和v2分別是多大？碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒 彈性碰撞中沒有機(jī)械能損失 解得：若v2=0時(shí)，結(jié)論與前面的是否相同？課堂練習(xí)3、兩球A、B在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運(yùn)動(dòng)，mA1 kg，mB2 kg，vA6 m/s，vB2 m/s，當(dāng)球A追上B并發(fā)生碰撞后，兩球A、B速度的可能值是(取兩球碰撞前的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?() AvA5 m/s，vB2.5 m/sBvA2 m/s，vB4 m/sCvA4 m/s

8、，vB7 m/sDvA7 m/s，vB 1.5 m/s 1.碰撞前后動(dòng)量守恒：P=mAvA+mBvB=10kg.m/s 2.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即碰撞后：A的速度減小，或反向，B的速度增大。3.系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加答案：B碰撞可能性判斷的三個(gè)依據(jù):分析碰撞問題時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)（1）遵守動(dòng)量守恒定律。（2）系統(tǒng)的動(dòng)能應(yīng)不增加。（3）碰撞后各物體的運(yùn)動(dòng)情況要符合實(shí)際情況。回憶碰撞的概念和特點(diǎn)。分析碰撞過程中的受力情況。通過對(duì)碰撞中能量變化的分析，對(duì)碰撞進(jìn)行分類。完成課本例題。完成課堂練習(xí)。分析彈性碰撞的實(shí)例。完成課堂練習(xí)。分析“一動(dòng)一靜模型”中的幾種情況。完成思考

9、討論。完成課堂練習(xí)。總結(jié)碰撞發(fā)生的三個(gè)約束條件。通過對(duì)碰撞過程中的受力和能量轉(zhuǎn)化分析，引出下一步對(duì)碰撞中能量的計(jì)算。通過例題，更好的理解碰撞過程中的能量轉(zhuǎn)化情況。對(duì)彈性碰撞的實(shí)例進(jìn)行分析，提高學(xué)生的科學(xué)推導(dǎo)能力。讓學(xué)生級(jí)和實(shí)例分析彈性碰撞的幾種情況，加深印象。通過思考討論，提升學(xué)生解決問題的能力和結(jié)合所學(xué)知識(shí)拓展的能力。拓展提高1、(多選)在光滑水平面上,兩球沿球心連線以相等速率相向而行,并發(fā)生碰撞,下列現(xiàn)象可能的是()A.若兩球質(zhì)量相同,碰后以某一相等速率互相分開B.若兩球質(zhì)量相同,碰后以某一相等速率同向而行C.若兩球質(zhì)量不同,碰后以某一相等速率互相分開D.若兩球質(zhì)量不同,碰后以某一相等速率

10、同向而行解析：碰撞前、后兩小球組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒。碰撞前兩球總動(dòng)量為零,碰撞后也為零,所以選項(xiàng)A是可能的;若碰撞后兩球以某一相等速率同向而行,則兩球的總動(dòng)量不為零,所以選項(xiàng)B不可能;碰撞前、后系統(tǒng)的總動(dòng)量的方向不同,所以動(dòng)量不守恒,選項(xiàng)C不可能;碰撞前總動(dòng)量不為零,碰后也不為零,方向可能相同,所以,選項(xiàng)D是可能的。答案：AD2、如圖所示,在光滑水平面上,用等大異向的F1、F2分別同時(shí)作用于A、B兩個(gè)靜止的物體上,已知mAmB,經(jīng)過相同的時(shí)間后同時(shí)撤去兩力,以后兩物體相碰并黏合為一體,則黏合體最終將()A.靜止B.向右運(yùn)動(dòng)C.向左運(yùn)動(dòng)D.無法確定解析:選取A、B兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,系統(tǒng)所受的合外力為零,所以動(dòng)量改變量為零。初始時(shí)刻系統(tǒng)靜止,總動(dòng)量為零,最后黏合體的動(dòng)量也為零,即黏合體靜止,所以選項(xiàng)A正確。答案：A3、在沙堆上有一木塊,質(zhì)量m0=5 kg,木塊上放一爆竹,質(zhì)量m=0.10 kg。點(diǎn)燃爆竹后木塊陷入沙中深5 cm,若沙對(duì)木塊運(yùn)動(dòng)的阻力恒為58 N,不計(jì)爆竹中火藥質(zhì)量和空氣阻力。求爆竹上升的最大高度。(g取10 m/s2)解析：火藥爆炸時(shí)內(nèi)力遠(yuǎn)大于重力,所以爆炸時(shí)動(dòng)量守恒,設(shè)v、v分別為爆炸后爆竹和木塊的速率,取向上的方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得mv-m0v=0木塊陷入沙中做勻減速運(yùn)動(dòng)到