【推薦】高中物理選修3-5全套教案(人教版)16．1實驗探究碰撞中的不變量★新課標要求一知識與技能1明確探究碰撞中的不變量的基本思路．2掌握同一條直線上運動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法．3掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法．二過程與方法1學習根據(jù)實驗要求設(shè)計實驗完成某種規(guī)律的探究方法2學習根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行猜測探究發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法三情感態(tài)度與價值觀1通過對實驗方案的設(shè)計培養(yǎng)學生積極主動思考問題的習慣并鍛煉其思考的全面性準確性與邏輯性2通過對實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度能使學生靈活地運用科學方法來研究問題解決問題提高創(chuàng)新意識3在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中提高學生合作探究能力4在對現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中提高了學生的語言表達能力還體現(xiàn)了各學科之間的聯(lián)系可引伸到各事物間的關(guān)聯(lián)性使自己溶入社會★教學重點碰撞中的不變量的探究★教學難點實驗數(shù)據(jù)的處理．★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生自主實驗討論交流學習成果★教學用具投影片多媒體輔助教學設(shè)備完成該實驗實驗室提供的實驗器材如氣墊導(dǎo)軌滑塊等★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課課件演示1臺球由于兩球碰撞而改變運動狀態(tài)2微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態(tài)甚至使得一種粒子轉(zhuǎn)化為其他粒子．師碰撞是日常生活生產(chǎn)活動中常見的一種現(xiàn)象兩個物體發(fā)生碰撞后速度都發(fā)生變化．師兩個物體的質(zhì)量比例不同時它們的速度變化也不一樣．師物理學中研究運動過程中的守恒量具有特別重要的意義本節(jié)通過實驗探究碰撞過程中的什么物理量保持不變守恒．二進行新課1．實驗探究的基本思路1．1一維碰撞師我們只研究最簡單的情況兩個物體碰撞前沿同一直線運動碰撞后仍沿同一直線運動．這種碰撞叫做一維碰撞．課件碰撞演示如圖所示AB是懸掛起來的鋼球把小球A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a放開后A球運動到最低點與B球發(fā)生碰撞碰后B球擺幅為β角．如兩球的質(zhì)量mAmB碰后A球靜止B球擺角βα這說明AB兩球碰后交換了速度如果mAmB碰后AB兩球一起向右擺動如果mAmB碰后A球反彈B球向右擺動．師以上現(xiàn)象可以說明什么問題結(jié)論以上現(xiàn)象說明AB兩球碰撞后速度發(fā)生了變化當AB兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時速度變化的情況也不同．1．2追尋不變量師在一維碰撞的情況下與物體運動有關(guān)的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度．設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1m2碰撞前它們速度分別為v1v2碰撞后的速度分別為．規(guī)定某一速度方向為正．碰撞前后速度的變化和物體的質(zhì)量m的關(guān)系我們可以做如下猜測123分析①碰撞前后物體質(zhì)量不變但質(zhì)量并不描述物體的運動狀態(tài)不是我們追尋的不變量．②必須在各種碰撞的情況下都不改變的量才是我們追尋的不變量．2．實驗條件的保證實驗數(shù)據(jù)的測量2．1實驗必須保證碰撞是一維的即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動碰撞之后還沿同一直線運動2．2用天平測量物體的質(zhì)量2．3測量兩個物體在碰撞前后的速度．師測量物體的速度可以有哪些方法生討論總結(jié)速度的測量可以充分利用所學的運動學知識如利用勻速運動平拋運動并借助于斜槽氣墊導(dǎo)軌打點計時器和紙帶等來達到實驗?zāi)康暮涂刂茖嶒灄l件．課件參考案例――一種測速原理如圖所示圖中滑塊上紅色部分為擋光板擋光板有一定的寬度設(shè)為L．氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)并與計時裝置相連構(gòu)成光電計時裝置．當擋光板穿入時將光擋住開始計時穿過后不再擋光則停止計時設(shè)記錄的時間為t則滑塊相當于在L的位移上運動了時間t所以滑塊勻速運動的速度vLt．3．實驗方案3．1用氣墊導(dǎo)軌作碰撞實驗如圖所示實驗記錄及分析a-1m14 m24 m14 m24 速度 v19 v20 3 6 mv mv2 vm 實驗記錄及分析a-2m14 m22 m14 m22 速度 v19 v20 45 9 mv mv2 vm 實驗記錄及分析a-3m12 m24 m12 m24 速度 v16 v20 -2 4 mv mv2 vm 實驗記錄及分析bm14 m22 m14 m22 速度 v10 v20 2 -4 mv mv2 vm 實驗記錄及分析cm14 m22 m14 m22 速度 v19 v20 6 6 mv mv2 vm 3．2用小車研究碰撞將打點計時器固定在光滑桌面的一端把紙帶穿過打點計時器連在小車的后面讓小車A運動小車B靜止在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥碰撞時撞針插入橡皮泥中把兩個小車連接成一體三課堂小結(jié)1．基本思路碰撞前后哪個物理量可能是不變的2．需要考慮的問題碰撞必須包括各種情況的碰撞物體質(zhì)量的測量★教學體會思維方法是解決問題的靈魂是物理教學的根本親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵離開了思維方法和實踐活動物理教學就成了無源之水無本之木學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花水中月16．2動量守恒定律一★新課標要求一知識與技能理解動量守恒定律的確切含義和表達式知道定律的適用條件和適用范圍二過程與方法在理解動量守恒定律的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分內(nèi)力和外力三情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)邏輯思維能力會應(yīng)用動量守恒定律分析計算有關(guān)問題★教學重點動量的概念和動量守恒定律★教學難點動量的變化和動量守恒的條件．★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生討論交流★教學用具投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課上節(jié)課的探究使我們看到不論哪一種形式的碰撞碰撞前后mυ的矢量和保持不變因此mυ很可能具有特別的物理意義二進行新課1．動量momentum及其變化1動量的定義物體的質(zhì)量與速度的乘積稱為物體的動量記為pmv單位kg·ms讀作千克米每秒理解要點①狀態(tài)量動量包含了參與運動的物質(zhì)與運動速度兩方面的信息反映了由這兩方面共同決定的物體的運動狀態(tài)具有瞬時性師大家知道速度也是個狀態(tài)量但它是個運動學概念只反映運動的快慢和方向而運動歸根結(jié)底是物質(zhì)的運動沒有了物質(zhì)便沒有運動顯然地動量包含了參與運動的物質(zhì)和運動速度兩方面的信息更能從本質(zhì)上揭示物體的運動狀態(tài)是一個動力學概念②矢量性動量的方向與速度方向一致師綜上所述我們用動量來描述運動物體所能產(chǎn)生的機械效果強弱以及這個效果發(fā)生的方向動量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積動量的方向與速度方向一致2動量的變化量定義若運動物體在某一過程的始末動量分別為p和p′則稱△pp′－p為物體在該過程中的動量變化強調(diào)指出動量變化△p是矢量方向與速度變化量△v相同一維情況下ΔpmΔυmυ2-mΔυ1矢量差例1投影一個質(zhì)量是01kg的鋼球以6ms的速度水平向右運動碰到一個堅硬的障礙物后被彈回沿著同一直線以6ms的速度水平向左運動碰撞前后鋼球的動量有沒有變化變化了多少學生討論自己完成老師重點引導(dǎo)學生分析題意分析物理情景規(guī)范答題過程詳細過程見教材解答略2．系統(tǒng)內(nèi)力和外力學生閱讀討論什么是系統(tǒng)什么是內(nèi)力和外力1系統(tǒng)相互作用的物體組成系統(tǒng)2內(nèi)力系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力3外力外物對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力〖教師對上述概念給予足夠的解釋引發(fā)學生思考和討論加強理解〗分析上節(jié)課兩球碰撞得出的結(jié)論的條件兩球碰撞時除了它們相互間的作用力系統(tǒng)的內(nèi)力外還受到各自的重力和支持力的作用使它們彼此平衡氣墊導(dǎo)軌與兩滑塊間的摩擦可以不計所以說m1和m2系統(tǒng)不受外力或說它們所受的合外力為零3．動量守恒定律lawofconservationofmomentum1內(nèi)容一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零這個系統(tǒng)的總動量保持不變這個結(jié)論叫做動量守恒定律公式m1υ1m2υ2m1υ1′m2υ2′2注意點①研究對象幾個相互作用的物體組成的系統(tǒng)如碰撞②矢量性以上表達式是矢量表達式列式前應(yīng)先規(guī)定正方向③同一性即所用速度都是相對同一參考系同一時刻而言的④條件系統(tǒng)不受外力或受合外力為0要正確區(qū)分內(nèi)力和外力當F內(nèi)＞＞如圖所示子彈打進與固定于墻壁的彈簧相連的木塊此系統(tǒng)從子彈開始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過程中子彈與木塊作為一個系統(tǒng)動量是否守恒說明理由分析此題重在引導(dǎo)學生針對不同的對象系統(tǒng)對應(yīng)不同的過程中受力情況不同總動量可能變化可能守恒〖通過此題讓學生明白在學習物理的過程中重要的一項基本功是正確恰當?shù)剡x取研究對象研究過程根據(jù)實際情況選用對應(yīng)的物理規(guī)律不能生搬硬套〗例2投影質(zhì)量為30kg的小孩以8ms的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車已知平板車的質(zhì)量為90kg求小孩跳上車后他們共同的速度解取小孩和平板車作為系統(tǒng)由于整個系統(tǒng)所受合外為為零所以系統(tǒng)動量守恒規(guī)定小孩初速度方向為正則相互作用前v18msv20設(shè)小孩跳上車后他們共同的速度速度為v′由動量守恒定律得m1v1m1m2v′解得v′2ms數(shù)值大于零表明速度方向與所取正方向一致三課堂小結(jié)教師活動讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容請一個同學到黑板上總結(jié)其他同學在筆記本上總結(jié)然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容學生活動認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容并把自己這節(jié)課的體會寫下來比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)看誰的更好好在什么地方點評總結(jié)課堂內(nèi)容培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力教師要放開讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容允許內(nèi)容的順序不同從而構(gòu)建他們自己的知識框架四作業(yè)問題與練習234題課后補充練習1．一爆竹在空中的水平速度為υ若由于爆炸分裂成兩塊質(zhì)量分別為m1和m2其中質(zhì)量為m1的碎塊以υ1速度向相反的方向運動求另一塊碎片的速度2．小車質(zhì)量為200kg車上有一質(zhì)量為50kg的人小車以5ms的速度向東勻速行使人以1ms的速度向后跳離車子求人離開后車的速度56ms16．3動量守恒定律二★新課標要求一知識與技能掌握運用動量守恒定律的一般步驟二過程與方法知道運用動量守恒定律解決問題應(yīng)注意的問題并知道運用動量守恒定律解決有關(guān)問題的優(yōu)點三情感態(tài)度與價值觀學會用動量守恒定律分析解決碰撞爆炸等物體相互作用的問題培養(yǎng)思維能力★教學重點運用動量守恒定律的一般步驟★教學難點動量守恒定律的應(yīng)用．★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生討論交流★教學用具投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課1．動量守恒定律的內(nèi)容是什么2．分析動量守恒定律成立條件有哪些答①F合0嚴格條件②F內(nèi)遠大于F外近似條件③某方向上合力為0在這個方向上成立二進行新課1．動量守恒定律與牛頓運動定律師給出問題投影教材11頁第二段學生用牛頓定律自己推導(dǎo)出動量守恒定律的表達式教師巡回指導(dǎo)及時點撥提示推導(dǎo)過程根據(jù)牛頓第二定律碰撞過程中12兩球的加速度分別是根據(jù)牛頓第三定律F1F2等大反響即F1-F2所以碰撞時兩球間的作用時間極短用表示則有代入并整理得這就是動量守恒定律的表達式教師點評動量守恒定律的重要意義從現(xiàn)代物理學的理論高度來認識動量守恒定律是物理學中最基本的普適原理之一另一個最基本的普適原理就是能量守恒定律從科學實踐的角度來看迄今為止人們尚未發(fā)現(xiàn)動量守恒定律有任何例外相反每當在實驗中觀察到似乎是違反動量守恒定律的現(xiàn)象時物理學家們就會提出新的假設(shè)來補救最后總是以有新的發(fā)現(xiàn)而勝利告終例如靜止的原子核發(fā)生β衰變放出電子時按動量守恒反沖核應(yīng)該沿電子的反方向運動但云室照片顯示兩者徑跡不在一條直線上為解釋這一反常現(xiàn)象1930年泡利提出了中微子假說由于中微子既不帶電又幾乎無質(zhì)量在實驗中極難測量直到1956年人們才首次證明了中微子的存在2000年高考綜合題23②就是根據(jù)這一歷史事實設(shè)計的又如人們發(fā)現(xiàn)兩個運動著的帶電粒子在電磁相互作用下動量似乎也是不守恒的這時物理學家把動量的概念推廣到了電磁場把電磁場的動量也考慮進去總動量就又守恒了2．應(yīng)用動量守恒定律解決問題的基本思路和一般方法1分析題意明確研究對象在分析相互作用的物體總動量是否守恒時通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng)對于比較復(fù)雜的物理過程要采用程序法對全過程進行分段分析要明確在哪些階段中哪些物體發(fā)生相互作用從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的2要對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進行受力分析弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力哪些是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)內(nèi)物體作用的外力在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動量守恒定律條件判斷能否應(yīng)用動量守恒3明確所研究的相互作用過程確定過程的始末狀態(tài)即系統(tǒng)內(nèi)各個物體的初動量和末動量的量值或表達式注意在研究地面上物體間相互作用的過程時各物體運動的速度均應(yīng)取地球為參考系4確定好正方向建立動量守恒方程求解3．動量守恒定律的應(yīng)用舉例例1投影見教材12頁學生討論自己完成老師重點引導(dǎo)學生分析題意分析物理情景規(guī)范答題過程詳細過程見教材解答略補充例2如圖所示在光滑水平面上有AB兩輛小車水平面的左側(cè)有一豎直墻在小車B上坐著一個小孩小孩與B車的總質(zhì)量是A車質(zhì)量的10倍兩車開始都處于靜止狀態(tài)小孩把A車以相對于地面的速度v推出A車與墻壁碰后仍以原速率返回小孩接到A車后又把它以相對于地面的速度v推出每次推出A車相對于地面的速度都是v方向向左則小孩把A車推出幾次后A車返回時小孩不能再接到A車分析此題過程比較復(fù)雜情景難以接受所以在講解之前教師應(yīng)多帶領(lǐng)學生分析物理過程創(chuàng)設(shè)情景降低理解難度解取水平向右為正方向小孩第一次推出A車時mBv1－mAv0即v1第n次推出A車時mAv＋mBvn－1－mAv＋mBvn則vn－vn－1＝所以vn＝v1＋n－1當vn≥v時再也接不到小車由以上各式得n≥55取n＝6點評關(guān)于n的取值也是應(yīng)引導(dǎo)學生仔細分析的問題告誡學生不能盲目地對結(jié)果進行四舍五入一定要注意結(jié)論的物理意義三課堂小結(jié)教師活動讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容請一個同學到黑板上總結(jié)其他同學在筆記本上總結(jié)然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容學生活動認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容并把自己這節(jié)課的體會寫下來比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)看誰的更好好在什么地方點評總結(jié)課堂內(nèi)容培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力教師要放開讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容允許內(nèi)容的順序不同從而構(gòu)建他們自己的知識框架四作業(yè)問題與練習4～7題課后補充練習1．2002年全國春季高考試題在高速公路上發(fā)生一起交通事故一輛質(zhì)量為15000kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000kg向北行駛的卡車碰后兩車接在一起并向南滑行了一段距離后停止根據(jù)測速儀的測定長途客車碰前以20ms的速度行駛由此可判斷卡車碰前的行駛速率為A．小于10msB．大于10ms小于20msC．大于20ms小于30msD．大于30ms小于40ms2．如圖所示AB兩物體的質(zhì)量比mA∶mB3∶2它們原來靜止在平板車C上AB間有一根被壓縮了的彈簧AB與平板車上表面間動摩擦因數(shù)相同地面光滑當彈簧突然釋放后則有A．AB系統(tǒng)動量守恒B．ABC系統(tǒng)動量守恒C．小車向左運動D．小車向右運動3．把一支槍水平固定在小車上小車放在光滑的水平面上槍發(fā)射出一顆子彈時關(guān)于槍彈車下列說法正確的是A．槍和彈組成的系統(tǒng)動量守恒B．槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒C．三者組成的系統(tǒng)因為槍彈和槍筒之間的摩擦力很小使系統(tǒng)的動量變化很小可以忽略不計故系統(tǒng)動量近似守恒D．三者組成的系統(tǒng)動量守恒因為系統(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個外力作用這兩個外力的合力為零4．甲乙兩船自身質(zhì)量為120kg都靜止在靜水中當一個質(zhì)量為30kg的小孩以相對于地面6ms的水平速度從甲船跳上乙船時不計阻力甲乙兩船速度大小之比v甲∶v乙_______5．2001年高考試題質(zhì)量為M的小船以速度v0行駛船上有兩個質(zhì)量皆為m的小孩a和b分別靜止站在船頭和船尾現(xiàn)在小孩a沿水平方向以速率v相對于靜止水面向前躍入水中然后小孩b沿水平方向以同一速率v相對于靜止水面向后躍入水中求小孩b躍出后小船的速度6．如圖所示甲車的質(zhì)量是2kg靜止在光滑水平面上上表面光滑右端放一個質(zhì)量為1kg的小物體乙車質(zhì)量為4kg以5ms的速度向左運動與甲車碰撞以后甲車獲得8ms的速度物體滑到乙車上若乙車足夠長上表面與物體的動摩擦因數(shù)為02則物體在乙車上表面滑行多長時間相對乙車靜止g取10ms2參考答案1．A2．BC3．D4．5∶45．因均是以對地即題中相對于靜止水面的水平速度所以先后躍入水中與同時躍入水中結(jié)果相同設(shè)小孩b躍出后小船向前行駛的速度為v取v0為正向根據(jù)動量守恒定律有M2mv0Mvmv-mv解得v1v06．乙與甲碰撞動量守恒m乙v乙m乙v乙′m甲v甲′小物體m在乙上滑動至有共同速度v對小物體與乙車運用動量守恒定律得m乙v乙′mm乙v對小物體應(yīng)用牛頓第二定律得aμg所以tvμg代入數(shù)據(jù)得t04s16．4碰撞★新課標要求一知識與技能1．認識彈性碰撞與非彈性碰撞認識對心碰撞與非對心碰撞2．了解微粒的散射二過程與方法通過體會碰撞中動量守恒機械能守恒與否體會動量守恒定律機械能守恒定律的應(yīng)用三情感態(tài)度與價值觀感受不同碰撞的區(qū)別培養(yǎng)學生勇于探索的精神★教學重點用動量守恒定律機械能守恒定律討論碰撞問題★教學難點對各種碰撞問題的理解．★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生討論交流★教學用具投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課碰撞過程是物體之間相互作用時間非常短暫的一種特殊過程因而碰撞具有如下特點1．碰撞過程中動量守恒．提問守恒的原因是什么F內(nèi)F外23．碰撞過程中系統(tǒng)的總動能只能不變或減少不可能增加．提問碰撞中總動能減少最多的情況是什么1．展示投影片1內(nèi)容如下如圖所示質(zhì)量為M的重錘自h高度由靜止開始下落砸到質(zhì)量為m的木楔上沒有彈起二者一起向下運動．設(shè)地層給它們的平均阻力為F則木楔可進入的深度L是多少組織學生認真讀題并給三分鐘時間思考．1F做負功使機械能損失因而解之為MghLmgL-FL0將此結(jié)論寫在黑板上然后再組織學生分析物理過程．2M做自由落體運動機械能守恒．m不動直到M開始接觸m為止．再下面一個階段M與m以共同速度開始向地層內(nèi)運動．阻力F做負功系統(tǒng)機械能損失．提問第一階段結(jié)束時M有速度而m速度為零下一階段開始時M與m就具有共同速度即m的速度不為零了這種變化是如何實現(xiàn)的呢引導(dǎo)學生分析出來在上述前后兩個階段中間還有一個短暫的階段在這個階段中M和m發(fā)生了完全非彈性碰撞這個階段中機械能3第一階段對重錘有第二階段對重錘及木楔有Mv0Mm第三階段對重錘及木楔有42．展示投影片2其內(nèi)容如下如圖所示在光滑水平地面上質(zhì)量為M的滑塊上用輕桿及輕繩懸吊質(zhì)量為m的小球此裝置一起以速度v0向右滑動．另一質(zhì)量也為M的滑塊靜止于上述裝置的右側(cè)．當兩滑塊相撞后便粘在一起向右運動則小球此時的運動速度是多少組織學生認真讀題并給三分鐘思考時間．1v則有Mmv002Mmv23①碰撞之前滑塊與小球做勻速直線運動懸線處于豎直方向．②兩個滑塊碰撞時間極其短暫碰撞前后瞬間相比滑塊及小球的宏觀位置都沒有發(fā)生改變因此懸線仍保持豎直方向．③碰撞前后懸線都保持豎直方向因此碰撞過程中懸線不可能給小球以水平方向的作用力因此小球的水平速度不變．④結(jié)論是小球未參與滑塊之間的完全非彈性碰撞小球的速度保持為v0．43．展示投影片3其內(nèi)容如下在光滑水平面上有AB兩個小球向右沿同一直線運動取向右為正兩球的動量分別是pA5kgmspB7kgms如圖所示．若能發(fā)生正碰則碰后兩球的動量增量△pA△pB可能是A．△pA-3kgms△pB3kgmsB．△pA3kgms△pB3kgmsC．△pA-10kgms△pB10kgmsD．△pA3kgms△pB-3kgms組織學生認真審題．1在學生回答的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納為①系統(tǒng)動量守恒②系統(tǒng)的總動能不能增加③系統(tǒng)總能量的減少量不能大于發(fā)生完全非彈性碰撞時的能量減少量④碰撞中每個物體動量的增量方向一定與受力方向相同⑤如碰撞后向同方向運動則后面物體的速度不能大于前面物體的速度．2的關(guān)系3要求學生認真讀題挖掘隱含的質(zhì)量關(guān)系即A追上B并相碰撞所以即4A．4．展示投影片4其內(nèi)容如下如圖所示質(zhì)量為m的小球被長為L的輕繩拴住輕繩的一端固定在O點將小球拉到繩子拉直并與水平面成θ角的位置上將小球由靜止釋放則小球經(jīng)過最低點時的即時速度是多大組織學生認真讀題并給三分鐘思考時間．1得2第一階段小球做自由落體運動直到輕繩位于水平面以下與水平面成θ角的位置處為止．在這一階段小球只受重力作用機械能守恒成立．下一階段輕繩繃直拉住小球做豎直面上的圓周運動直到小球來到最低點在此過程中輕繩拉力不做功機械能守恒成立．提問在第一階段終止的時刻小球的瞬時速度是什么方向在下一階段初始的時刻小球的瞬時速度是什么方向在學生找到這兩個速度方向的不同后要求學生解釋其原因總結(jié)歸納學生的解釋明確以下觀點在第一階段終止時刻小球的速度豎直向下既有沿下一步圓周運動軌道切線方向3．解得45．展示投影片5其內(nèi)容如下如圖所示質(zhì)量分別為mA和mB的滑塊之間用輕質(zhì)彈簧相連水平地面光滑．mAmB原來靜止在瞬間給mB一很大的沖量使mB獲得初速度v0則在以后的運動中彈簧的最大勢能是多少在學生認真讀題后教師引導(dǎo)學生討論．1mmB與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在下一步運動過程中能否類比為一個mAmB發(fā)生碰撞的模型2三課堂小結(jié)教師活動讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容請一個同學到黑板上總結(jié)其他同學在筆記本上總結(jié)然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容學生活動認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容并把自己這節(jié)課的體會寫下來比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)看誰的更好好在什么地方點評總結(jié)課堂內(nèi)容培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力教師要放開讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容允許內(nèi)容的順序不同從而構(gòu)建他們自己的知識框架四作業(yè)問題與練習1～5題★教學體會思維方法是解決問題的靈魂是物理教學的根本親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵離開了思維方法和實踐活動物理教學就成了無源之水無本之木學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花水中月★教學資料一維彈性碰撞的普適性結(jié)論新課標人教版選修3-5第15頁討論了一維彈性碰撞中的一種特殊情況運動的物體撞擊靜止的物體本文旨在在此基礎(chǔ)之上討論一般性情況從而總結(jié)出普遍適用的一般性結(jié)論在一光滑水平面上有兩個質(zhì)量分別為的剛性小球A和B以初速度運動若它們能發(fā)生碰撞為一維彈性碰撞碰撞后它們的速度分別為和我們的任務(wù)是得出用表達和的公式是以地面為參考系的將A和B看作系統(tǒng)由碰撞過程中系統(tǒng)動量守恒有①有彈性碰撞中沒有機械能損失有②由①得由②得將上兩式左右相比可得即或③碰撞前B相對于A的速度為碰撞后B相對于A的速度為同理碰撞前A相對于B的速度為碰撞后A相對于B的速度為故③式為或其物理意義是碰撞后B相對于A的速度與碰撞前B相對于A的速度大小相等方向相反碰撞后A相對于B的速度與碰撞前A相對于B的速度大小相等方向相反故有[結(jié)論1]對于一維彈性碰撞若以其中某物體為參考系則另一物體碰撞前后速度大小不變方向相反即以原速率彈回聯(lián)立①②兩式解得④⑤下面我們對幾種情況下這兩個式子的結(jié)果做些分析●若即兩個物體質(zhì)量相等表示碰后A的速度變?yōu)锽的速度變?yōu)楣视衃結(jié)論2]對于一維彈性碰撞若兩個物體質(zhì)量相等則碰撞后兩個物體互換速度即碰后A的速度等于碰前B的速度碰后B的速度等于碰前A的速度●若即A的質(zhì)量遠大于B的質(zhì)量這時根據(jù)④⑤兩式有表示質(zhì)量很大的物體A相對于B而言碰撞前后速度保持不變⑥●若即A的質(zhì)量遠小于B的質(zhì)量這時根據(jù)④⑤兩式有表示質(zhì)量很大的物體B相對于A而言碰撞前后速度保持不變⑦綜合⑥⑦可知[結(jié)論3]對于一維彈性碰撞若其中某物體的質(zhì)量遠大于另一物體的質(zhì)量則質(zhì)量大的物體碰撞前后速度保持不變至于質(zhì)量小的物體碰后速度如何可結(jié)合[結(jié)論1]和[結(jié)論3]得出以為例由[結(jié)論3]可知由[結(jié)論1]可知即將代入可得與上述所得一致以上結(jié)論就是關(guān)于一維彈性碰撞的三個普適性結(jié)論[練習]如圖所示乒乓球質(zhì)量為m彈性鋼球質(zhì)量為MMm它們一起自高度h高處自由下落不計空氣阻力設(shè)地面上鋪有彈性鋼板球與鋼板之間的碰撞及乒乓球與鋼球之間的碰撞均為彈性碰撞試計算鋼球著地后乒乓球能夠上升的最大高度解析乒乓球和彈性鋼球自狀態(tài)1自由下落至彈性鋼球剛著地狀態(tài)2時兩者速度相等則彈性鋼球跟彈性鋼板碰撞后瞬間狀態(tài)3彈性鋼球速率仍為v方向變?yōu)樨Q直向上緊接著彈性鋼球與乒乓球碰碰后瞬間狀態(tài)4乒乓球速率變?yōu)関′由[結(jié)論3]可知彈性鋼球與乒乓球碰后彈性鋼球速度保持不變速率仍為v方向為豎直向上由[結(jié)論1]可知彈性鋼球與乒乓球碰前瞬間狀態(tài)3乒乓球相對于彈性鋼球的速度為2v方向為豎直向下彈性鋼球與乒乓球碰后瞬間狀態(tài)4乒乓球相對于彈性鋼球的速度為2v方向為豎直向上則v′3v由得16．5反沖運動火箭新課標要求1．內(nèi)容標準1探究物體彈性碰撞的一些特點知道彈性碰撞和非彈性碰撞2通過實驗理解動量和動量守恒定律能用動量守恒定律定量分析一維碰撞問題知道動量守恒定律的普遍意義例1火箭的發(fā)射利用了反沖現(xiàn)象例2收集資料了解中子是怎樣發(fā)現(xiàn)的討論動量守恒定律在其中的作用3通過物理學中的守恒定律體會自然界的和諧與統(tǒng)一2．活動建議制作水火箭新課程學習★新課標要求一知識與技能1．進一步鞏固動量守恒定律2．知道反沖運動和火箭的工作原理了解反沖運動的應(yīng)用3．了解航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用二過程與方法理解反沖運動的物理實質(zhì)能夠運用動量守恒定律分析解決有關(guān)反沖運動的問題三情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學生動手動腦的能力發(fā)掘?qū)W生探索新知識的潛能★教學重點運用動量守恒定律認識反沖運動的物理實質(zhì)★教學難點動量守恒定律的應(yīng)用．★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生討論交流★教學用具鋁箔紙火柴和支架反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的原理模型禮花有關(guān)航天發(fā)射空間站等的錄像帶剪輯投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課教師用實驗方法引入新課〖演示實驗1〗老師當眾吹一個氣球然后讓氣球開口向自己放手看到氣球直向?qū)W生飛去人為制造一點驚險氣氛活躍課堂氛圍〖演示實驗2〗用薄鋁箔卷成一個細管一端封閉另一端留一個很細的口內(nèi)裝由火柴頭上刮下的藥粉把細管放在支架上用火柴或其他辦法給細管加熱當管內(nèi)藥粉點燃時生成的燃氣從細口迅速噴出細管便向相反的方向飛去〖演示實驗3〗把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部當水從彎管流出時容器就旋轉(zhuǎn)起來提問實驗12中氣球細管為什么會向后退呢實驗3中細管為什么會旋轉(zhuǎn)起來呢看起來很小的幾個實驗其中包含了很多現(xiàn)代科技的基本原理如火箭的發(fā)射人造衛(wèi)星的上天大炮發(fā)射等應(yīng)該如何去解釋這些現(xiàn)象呢這節(jié)課我們就學習有關(guān)此類的問題二進行新課1反沖運動1分析細管為什么會向后退教師引導(dǎo)學生自學書本展開討論得出結(jié)論當氣體從管內(nèi)噴出時它具有動量由動量守恒定律可知細管會向相反方向運動2分析反擊式水輪機的工作原理當水從彎管的噴嘴噴出時彎管因反沖而旋轉(zhuǎn)這是利用反沖來造福人類象這樣的情況還很多學生交流舉例并說明其工作原理如噴氣式飛機我國人民引以為榮的運載火箭等教師為了使學生對反沖運動有更深刻的印象此時再做一個發(fā)射禮花炮的實驗學生分析禮花為什么會上天教師在學生回答的基礎(chǔ)上進行小結(jié)火箭就是根據(jù)這個原理制成的2火箭教師指導(dǎo)學生看書對照書上三級火箭圖介紹火箭的基本構(gòu)造和工作原理播放課前準備的有關(guān)衛(wèi)星發(fā)射和平號空間站探路者號火星探測器以及我國神舟號飛船等電視錄像使學生不僅了解航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行的知識而且要學生知道我國的航天技術(shù)已經(jīng)跨入了世界先進行列激發(fā)學生的愛國熱情教師在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)學生閱讀課后閱讀材料《航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行》三課堂小結(jié)教師活動讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容請一個同學到黑板上總結(jié)其他同學在筆記本上總結(jié)然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容學生活動認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容并把自己這節(jié)課的體會寫下來比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)看誰的更好好在什么地方點評總結(jié)課堂內(nèi)容培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力教師要放開讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容允許內(nèi)容的順序不同從而構(gòu)建他們自己的知識框架四作業(yè)問題與練習1～3題★教學體會思維方法是解決問題的靈魂是物理教學的根本親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵離開了思維方法和實踐活動物理教學就成了無源之水無本之木學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花水中月16．6用動量概念表示牛頓第二定律★新課標要求一知識與技能1．理解動量定理的確切含義和表達式知道動量定理適用于變力2．會用動量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象并能掌握一維情況下的計算問題二過程與方法運用牛頓運動定律和運動學公式推導(dǎo)出動量定理表達式三情感態(tài)度與價值觀通過運用所學知識推導(dǎo)新的規(guī)律培養(yǎng)學生學習的興趣激發(fā)學生探索新知識的欲望★教學重點理解動量定理的確切含義和表達式★教學難點會用動量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象并能掌握一維情況下的計算問題★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生討論交流★教學用具生雞蛋鋪有較厚的海綿墊的白鐵桶細線金屬小球橡皮筋鐵架臺等投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課小實驗引入新課演示實驗1雞蛋落地演示事先在一個白鐵桶的底部墊上一層海綿不讓學生知道讓一個雞蛋從一米多高的地方下落到白鐵桶里事先讓學生推測一下雞蛋的命運然后做這個實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有象學生想象的那樣嚴重發(fā)現(xiàn)雞蛋不會被打破演示實驗2緩沖裝置的模擬演示用細線懸掛一個重物把重物拿到一定高度釋放后重物下落可以把細線拉斷如果在細線上端拴一段皮筋再從同樣的高度釋放就不會斷了讓學生在驚嘆中開始新課內(nèi)容在日常生活中有不少這樣的事例跳遠時要跳在沙坑里跳高時在下落處要放海綿墊子從高處往下跳落地后雙腿往往要彎曲輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎等這樣做的目的是為了什么呢而在某些情況下我們又不希望這樣比如用鐵錘釘釘子這些現(xiàn)象中的原因是什么呢通過我們今天的學習來探究其中的奧秘二進行新課1．用動量概念表示牛頓第二定律師給出問題投影假設(shè)一個物體在恒定的合外力作用下做勻變速直線運動在t時刻初速度為v在t′時刻的末速度為v′試推導(dǎo)合外力的表達式合力Fma由于所以1結(jié)論上式表示物體所受合外力等于物體動量的變化率這就是牛頓第二定律的另一種表達式2．動量定理教師將1式寫成2師生討論上式的物理意義總結(jié)表達式左邊是物體從t時刻到t′時刻動量的變化量右邊是物體所受合外力與這段時間的乘積2式表明物體動量的變化量不僅與力的大小和方向有關(guān)還與時間的長短有關(guān)力越大作用時間越長物體動量的變化量就越大這個量反映了力對時間的積累效應(yīng)教師講解物理學中把力F與作用時間的乘積稱為力的沖量記為I即單位N·s讀作牛頓秒將2式寫成33式表明物體動量的變化量等于物體所受合外力的沖量這個結(jié)論叫做動量定理討論如果物體所受的力不是恒力對動量定理的表達式應(yīng)該怎樣理解呢教師引導(dǎo)學生閱讀選修3－5教材24頁第一段理解動量定理的過程性總結(jié)盡管動量定理是根據(jù)牛頓第二定律和運動學的有關(guān)公式在恒定合外力的情況下推導(dǎo)出來的可以證明動量定理不但適用于恒力也適用于隨時間變化的變力對于變力情況動量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值在實際中我們常遇到變力作用的情況比如用鐵錘釘釘子球拍擊乒乓球等釘子和乒乓球所受的作用力都不是恒力這時變力的作用效果可以等效為某一個恒力的作用則該恒力就叫變力的平均值如圖所示是變力與平均力的F-t圖象其圖線與橫軸所圍的面積即為沖量的大小當兩圖線面積相等時即變力與平均力在t0時間內(nèi)等效利用動量定理不僅可以解決勻變速直線運動的問題還可以解決曲線運動中的有關(guān)問題將較難計算的問題轉(zhuǎn)化為較易計算的問題3．動量定理的方向性例如勻加速運動合外力沖量的方向與初動量方向相同勻減速運動合外力沖量方向與初動量方向相反甚至可以跟初動量方向成任何角度在中學階段我們僅限于初末動量的方向合外力的方向在同一直線上的情況即一維情況此時公式中各矢量的方向可以用正負號表示首先要選定一個正方向與正方向相同的矢量取正值與正方向相反的矢量取負值如圖所示質(zhì)量為m的球以速度v向右運動與墻壁碰撞后反彈的速度為v碰撞過程中小球所受墻壁的作用力F的方向向左★教學體會思維方法是解決問題的靈魂是物理教學的根本親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵離開了思維方法和實踐活動物理教學就成了無源之水無本之木學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花水中月17．1能量量子化物理學的新紀元一知識與技能1．了解什么是熱輻射熱輻射的特性黑體與黑體輻射2黑體輻射的實驗規(guī)律黑體熱輻射的強度與波長的關(guān)系3．了解能量子黑體輻射的實驗規(guī)律 投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課教師介紹能量量子化發(fā)現(xiàn)的背景多媒體投影見課件19世紀末頁牛頓定律在各個領(lǐng)域里都取得了很大的成功在機械運動方面不用說在分子物理方面成功地解釋了溫度壓強氣體的內(nèi)能在電磁學方面建立了一個能推斷一切電磁現(xiàn)象的well方程另外還找到了力電光聲----等都遵循的規(guī)律---能量轉(zhuǎn)化與守恒定律當時許多物理學家都沉醉于這些成績和勝利之中他們認為物理學已經(jīng)發(fā)展到頭了1900年在英國皇家學會的新年慶祝會上但開爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實和有眼力的科學家就在上面提到的文章中他還講到但是在物理學晴朗天空的遠處還有兩朵令人不安的烏云----這兩朵烏云是指什么呢一朵與黑體輻射有關(guān)另一朵與邁克爾遜實驗有關(guān)然而19001905點出課題我們這節(jié)課就來體驗物理學新紀元的到來――能量量子化的發(fā)現(xiàn)二進行新課1．黑體與黑體輻射教師在了解什么是黑體與黑體輻射之前請同學們先閱讀教材了解一下什么是熱輻射學生閱讀教材關(guān)于熱輻射的描述教師通過課件展示加深學生對熱輻射的理解并通過課件展示使學生進一步了解熱輻射的特點為黑體概念的提出準備知識1熱輻射現(xiàn)象固體或液體在任何溫度下都在發(fā)射各種波長的電磁波這種由于物體中的分子原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)例如鐵塊溫度↑從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色從能量轉(zhuǎn)化的角度來認識是熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過程2黑體教師除了熱輻射之外物體表面還會吸收和反射外界射來的電磁波不同的物體吸收和反射電磁波的能力是不一樣的概念能全部吸收各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體稱為絕對黑體簡稱黑體教師課件展示黑體模型不透明的材料制成帶小孔的的空腔可近似看作黑體如圖所示研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)2．黑體輻射的實驗規(guī)律教師引導(dǎo)學生閱讀教材黑體輻射的實驗規(guī)律接合課件展示講解黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示黑體熱輻射的強度與波長的關(guān)系隨著溫度的升高一方面各種波長的輻射強度都有增加另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動3．能量子超越牛頓的發(fā)現(xiàn)教師利用已有的理論解釋黑體輻射的規(guī)律導(dǎo)致了荒謬的結(jié)果必然會促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)新的理論這就是能量子概念1900年德國物理學家普朗克提出能量量子化假說1ε2ε3εnεn為正整數(shù)稱為量子數(shù)對于頻率為ν的諧振子最小能量為這個最小能量值就叫做能量子課件展示普朗克的能量子假說和黑體輻射公式1黑體輻射公式19001019普朗克在德國物理學會會議上提出一個黑體輻射公式普朗克后來又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安只是在經(jīng)過十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后他才堅定地相信h的引入確實反映了新理論的本質(zhì)1918年普朗克榮獲了諾貝爾物理學獎他的墓碑上只刻著他的姓名和黑體輻射的研究卓有成效地展現(xiàn)在人們的眼前紫外災(zāi)難的疑點找到了為人類解決了一大難題使熱愛科學的人們又一次倍感欣慰但真理與謬誤之爭就此平息了嗎沒有物理難題1888年霍瓦Hallwachs發(fā)現(xiàn)一個帶負電的金屬板被紫外光照射會放電近10年以后1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子此時人們認識到那就是從金屬表面射出的電子后來這些電子被稱作光電子photoelectron相應(yīng)的效應(yīng)叫做光電效應(yīng)人們本著對光的完美理論光的波動性電磁理論進行解釋會出現(xiàn)什么結(jié)果明天我們就繼續(xù)學習科學的轉(zhuǎn)折光的粒子性三課堂小結(jié)教師活動讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容請一個同學到黑板上總結(jié)其他同學在筆記本上總結(jié)然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容學生活動認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容并把自己這節(jié)課的體會寫下來比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)看誰的更好好在什么地方點評總結(jié)課堂內(nèi)容培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力教師要放開讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容允許內(nèi)容的順序不同從而構(gòu)建他們自己的知識框架四作業(yè)問題與練習123題★教學體會思維方法是解決問題的靈魂是物理教學的根本親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵離開了思維方法和實踐活動物理教學就成了無源之水無本之木學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花水中月17．2科學的轉(zhuǎn)折光的粒子性★新課標要求一知識與技能1．通過實驗了解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律2．知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義3．了解康普頓效應(yīng)了解光子的動量二過程與方法經(jīng)歷科學探究過程認識科學探究的意義嘗試應(yīng)用科學探究的方法研究物理問題驗證物理規(guī)律三情感態(tài)度與價值觀領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧發(fā)展對科學的好奇心與求知欲樂于探究自然界的奧秘能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅★教學重點光電效應(yīng)的實驗規(guī)律★教學難點愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義★教學方法教師啟發(fā)引導(dǎo)學生討論交流★教學用具投影片多媒體輔助教學設(shè)備★課時安排2課時 ★教學過程一引入新課提問回顧前面的學習總結(jié)人類對光的本性的認識的發(fā)展過程多媒體投影見課件學生回顧思考并回答教師傾聽點評光的干涉衍射現(xiàn)象說明光是電磁波光的偏振現(xiàn)象進一步說明光還是橫波19世紀60年代麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)然而出人意料的是正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候又發(fā)現(xiàn)了用波動說無法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象對這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究使得人們對光的又一本質(zhì)性認識得到了發(fā)展二進行新課1．光電效應(yīng)教師實驗演示課件輔助講述用弧光燈照射擦得很亮的鋅板注意用導(dǎo)線與不帶電的驗電器相連使驗電器張角增大到約為30度時再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板則驗電器的指針張角會變大學生認真觀察實驗教師提問上述實驗說明了什么學生表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電概念在光包括不可見光的照射下從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)發(fā)射出來的電子叫做光電子2．光電效應(yīng)的實驗規(guī)律1光電效應(yīng)實驗如圖所示光線經(jīng)石英窗照在陰極上便有電子逸出----光電子光電子在電場作用下形成光電流概念遏止電壓將換向開關(guān)反接電場反向則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用當KA間加反向電壓光電子克服電場力作功當電壓達到某一值Uc時光電流恰為0Uc根據(jù)動能定理有2光電效應(yīng)實驗規(guī)律①光電流與光強的關(guān)系飽和光電流強度與入射光強度成正比②截止頻率νc----極限頻率對于每種金屬材料都相應(yīng)的有一確定的截止頻率νc當入射光頻率ννc時電子才能逸出金屬表面當入射光頻率ννc時無論光強多大也無電子逸出金屬表面③光電效應(yīng)是瞬時的從光開始照射到光電子逸出所需時間10-9s經(jīng)典理論認為按照經(jīng)典電磁理論入射光的光強越大光波的電場強度的振幅也越大作用在金屬中電子上的力也就越大光電子逸出的能量也應(yīng)該越大也就是說光電子的能量應(yīng)該隨著光強度的增加而增大不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)更不應(yīng)該有什么截止頻率光電效應(yīng)實驗表明飽和電流不僅與光強有關(guān)而且與頻率有關(guān)光電子初動能也與頻率有關(guān)只要頻率高于極限頻率即使光強很弱也有光電流頻率低于極限頻率時無論光強再大也沒有光電流光電效應(yīng)具有瞬時性而經(jīng)典認為光能量分布在波面上吸收能量要時間即需能量的積累過程為了解釋光電效應(yīng)愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論提出了光量子假設(shè)4．愛因斯坦的光量子假設(shè)1內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現(xiàn)而且在空間傳播時也是如此也就是說頻率為ν的光是由大量能量為Ehν的光子組成的粒子流這些光子沿光的傳播方向以光速c運動2愛因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量一部分消耗在電子逸出功W0另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽蹺k由能量守恒可得出W0為電子逸出金屬表面所需做的功稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能3愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋①光強大光子數(shù)多釋放的光電子也多所以光電流也大②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出所以不需時間的累積③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關(guān)系④從光電效應(yīng)方程中當初動能為零時可得極限頻率愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)但當時并未被物理學家們廣泛承認因為它完全違背了光的波動理論5．光電效應(yīng)理論的驗證美國物理學家密立根花了十年時間做了光電效應(yīng)實驗結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦光電效應(yīng)方程h的值與理論值完全一致又一次證明了光量子理論的正確展示演示文稿資料愛因斯坦和密立根由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律榮獲1921年諾貝爾物理學獎密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)特別是通過著名的油滴實驗證明電荷有最小單位獲得1923年諾貝爾物理學例題教材36頁學生通過運算得出相應(yīng)的正確結(jié)果點評理論聯(lián)系實際適量的練習題可以進一步鞏固和掌握所學理論知識6．光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用1光控繼電器可以用于自動控制自動計數(shù)自動報警自動跟蹤等2光電倍增管可對微弱光線進行放大可使光電流放大105108倍靈敏度高用在工程天文科研軍事等方面7．康普頓效應(yīng)1光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用2康普頓效應(yīng)1923年康普頓在做X射線通過物質(zhì)散射的實驗時發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長相同的射線外還有比入射線波長更長的射線其波長的改變量與散射角有關(guān)而與入射線波長和散射物質(zhì)都無關(guān)3康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律按經(jīng)典電磁理論如果入射X光是某種波長的電磁波散射光的波長是不會改變的散射中出現(xiàn)的現(xiàn)象稱為康普頓散射康普頓散射曲線的特點①除原波長外出現(xiàn)了移向長波方向的新的散射波長②新波長隨散射角的增大而增大波長的偏移為波長的偏移只與散射角有關(guān)而與散射物質(zhì)種類及入射的X射線的波長無關(guān)00241241×10-3nm實驗值稱為電子的Compton波長只有當入射波長與可比擬時康普頓效應(yīng)才顯著因此要用X射線才能觀察到康普頓散射用可見光觀察不到康普頓散射4經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時遇到的困難①根據(jù)經(jīng)典電磁波理論當電磁波通過物質(zhì)時物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動其頻率等于入射光頻率所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率②無法解釋波長改變和散射角的關(guān)系5光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋①若光子和外層電子相碰撞光子有一部分能量傳給電子②若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞光子將與整個原子交換能量③因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關(guān)所以波長改變和散射角有關(guān)6康普頓散射實驗的意義①有力地支持了愛因斯坦光量子假設(shè)②首次在實驗上證實了光子具有動量的假設(shè)③證實了在微觀世界的單個碰撞事件中動量和能量守恒定律仍然是成立的展示演示文稿資料康普頓康普頓的成功也不是一帆風順的在他早期的幾篇論文中一直認為散射光頻率的改變是由于混進來了某種熒光輻射在計算中起先只考慮能量守恒后來才認識到還要用動量守恒康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎?wù)故狙菔疚母遒Y料吳有訓(xùn)對研究康普頓效應(yīng)的貢獻1923年19251926年吳有訓(xùn)用銀的X射線562nm為入射線15種輕重不同的元素為散射物質(zhì)在同一散射角測量各種波長的散射光強度作了大量X射線散射實驗對證實康普頓效應(yīng)作出了重要貢獻點評應(yīng)用物理學家的歷史資料不僅有真實感增強了說服力同時也能對學生進行發(fā)放教育有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科學精神激發(fā)學生的探索精神7光子的能量和動量說明動量能量是描述粒子的三課堂小結(jié)教師活動讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容請一個同學到黑板上總結(jié)其他同學在筆記本上總結(jié)然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容學生活動認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容并把自己這節(jié)課的體會寫下來比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)看誰的更好好在什么地方點評總結(jié)課堂內(nèi)容培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力教師要放開讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容允許內(nèi)容的順序不同從而構(gòu)建他們自己的知識框架四作業(yè)問題與練習1～6題★教學體會思維方法是解決問題的靈魂是物理教學的根本親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵離開了思維方法和實踐活動物理教學就成了無源之水無本之木學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花水中月173嶄新的一頁粒子的波動性★新課標要求一知識與技能1．了解光既具有波動性又具有粒子性2．知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性3．知道德布羅意波的波長和粒子動量關(guān)系二過程與方法1．了解物理真知形成的歷史過程2．了解物理學研究的基礎(chǔ)是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性3．知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性三情感態(tài)度與價值觀1．通過學生閱讀和教師介紹講解使學生了解科學真知的得到并非一蹴而就需要經(jīng)過一個較長的歷史發(fā)展過程不斷得到糾正與修正2．通過相關(guān)理論的實驗驗證使學生逐步形成嚴謹求實的科學態(tài)度3．通過了解電子衍射實驗使學生了解創(chuàng)造條件來進行有關(guān)物理實驗的方法★教學重點實物粒子和光子一樣具有波粒二象性德布羅意波長和粒子動量關(guān)系★教學難點實物粒子的波動性的理解★教學方法學生閱讀－討論交流－教師講解－歸納總結(jié)★教學用具課件PP演示文稿科學家介紹本節(jié)知識結(jié)構(gòu)多媒體教學設(shè)備★課時安排1課時 ★教學過程一引入新課提問前面我們學習了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實表現(xiàn)那么我們究竟怎樣來認識光的本質(zhì)和把握其特性呢請同時舉出相應(yīng)的事實基礎(chǔ)學生閱讀課本思考后回答光是一種物質(zhì)它既具有粒子性又具有波動性在不同條件下表現(xiàn)出不同特性分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實驗事實點評讓學生閱讀課本內(nèi)容結(jié)合前面所學知識進行歸納總結(jié)形成正確觀點教師原來我們不能片面地認識事物能舉出本學科或其他學科或生活中類似的事或物嗎學生舉例說明例如哲學中對事物的辨正觀點等點評培養(yǎng)學生對事物或規(guī)律的全面把握并與與其他學科進行橫向滲透聯(lián)系二進行新課1光的波粒二象性教師講述光的波粒二象性在學生的辨析說明下進行歸納整理1我們所學的大量事實說明光是一種波同時也是一種粒子光具有波粒二象性光的分立性和連續(xù)性是相對的是不同條件下的表現(xiàn)光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律2光子在空間各點出現(xiàn)的概率遵從波動規(guī)律物理學中把光波叫做概率波點評通過學生歸納總結(jié)形成結(jié)論教師再進行講解學生容易接受充分注重知識的學生自主形成過程2光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系讓學生找到更多的關(guān)系公式＝提問受此啟發(fā)人們想到同樣作為物質(zhì)的實物粒子如電子原子分子等是否也具有波動性呢學生閱讀課本粒子的波動性點評讓學生帶著問題閱讀提高閱讀的效率培養(yǎng)學生從課文材料中提取有關(guān)信息的能力3粒子的波動性提問誰大膽地將光的波粒二象性推廣到實物粒子只是因為他大膽嗎學生回答法國科學家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛因斯坦光子理論的成功大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子展示演示文稿資料有關(guān)德布羅意點評使學生了解對知識理論的推廣和假設(shè)并不是一味的憑空猜想而是有一定的理論或事實基礎(chǔ)1德布羅意波實物粒子也具有波動性這種波稱之為物質(zhì)波也叫德布羅意波2物質(zhì)波波長＝提問各物理量的意義學生回答為德布羅意波長h為普朗克常量p為粒子動量點評對物理原理公式的理解關(guān)鍵在于對各物理量意義的理解講述當時這一觀點超出了人們的想象不被