物理选修3-5全册教案.doc

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1、第 1 页 共 80 页第十六章第十六章 动量守恒定律动量守恒定律新课标要求新课标要求1 1、内容标准、内容标准（1）探究物体弹性碰撞的一些特点，知道弹性碰撞和非弹性碰撞；（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题，知道动量守恒定律的普遍意义； 例例 1 1： 火箭的发射利用了反冲现象。 例例 2 2： 收集资料，了解中子是怎样发现的。讨论动量守恒定律在其中的作用。 （3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。 2 2、活动建议、活动建议 16.116.1 实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量三维教学目标三维教学目标1 1、知识与技能、知

2、识与技能（1）明确探究碰撞中的不变量的基本思路；（2）掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；（3）掌握实验数据处理的方法。2 2、过程与方法、过程与方法（1）学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法；（2）学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。3 3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观（1）通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性；（2）通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识；（3）在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探

3、究能力；（4）在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。教学重点：教学重点：碰撞中的不变量的探究。 教学难点：教学难点：实验数据的处理。 教学方法：教学方法：启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。 教学用具：教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等。 教学过程：教学过程： 第一节第一节 探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量 （一）引（一）引 入入演示：演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他

4、粒子。碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒） 。（二）进行新课（二）进行新课第 2 页 共 80 页1 1、实验探究的基本思路、实验探究的基本思路（1 1） 一维碰撞一维碰撞我们只研究最简单的情况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。演示：演示：如图所示，A、B 是悬挂起来的钢球，把小球 A 拉起使其悬线与竖直线夹一角度 a，放开后 A 球运动到最低点与 B 球发生

5、碰撞，碰后 B 球摆幅为 角，如两球的质量 mA=mB，碰后 A 球静止，B 球摆角=，这说明 A、B 两球碰后交换了速度；如果 mAmB，碰后 A、B 两球一起向右摆动； 如果 mAF 外的条件）（2）碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变。（3）碰撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加。提问：提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）（二）进行新课（二）进行新课 1 1、展示投影片、展示投影片 1 1，内容如下：，内容如下：如图所示，质量为 M 的重锤自 h 高度由静止开始下落，砸到质量为 m 的木楔上没有

6、弹起，二者一起向下运动设地层给它们的平均阻力为 F，则木楔可进入的深度 L 是多少？组织学生认真读题，并给三分钟时间思考。（1 1）提问学生解题方法：）提问学生解题方法：可能出现的错误是：认为过程中只有地层阻力 F 做负功使机械能损失，因而解之为Mg（h+L）+mgL-FL=0。（2 2）归纳：）归纳：第一阶段，M 做自由落体运动机械能守恒，m 不动，直到 M 开始接触 m 为止。再下面一个阶段，M 与 m 以共同速度开始向地层内运动，阻力 F 做负功，系统机械能损失。提问：提问：第一阶段结束时，M有速度，而m速度为零。下一阶段开始时，M与m就具有共同ghvM2速度，即m的速度不为零了，这种变

7、化是如何实现的呢？（在上述前后两个阶段中间，还有一个短暂的阶段，在这个阶段中，M和m发生了完全非弹性碰撞，这个阶段中，机械能（动能）是有损失的）（3 3）让学生独立地写出完整的方程组）让学生独立地写出完整的方程组第一阶段，对重锤有： 2 21MvMgh 第二阶段，对重锤及木楔有： Mv+0=（M+m）v第三阶段，对重锤及木楔有： 2)(210)(vmMFLhLmM（4 4）小结：）小结：在这类问题中，没有出现碰撞两个字，碰撞过程是隐含在整个物理过程之中的，在做题中，要认真分析物理过程，发掘隐含的碰撞问题。2 2、展示内容如下：、展示内容如下：第 13 页 共 80 页如图所示，在光滑水平地面上

8、，质量为 M 的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为 m 的小球，此装置一起以速度 v0向右滑动，另一质量也为 M 的滑块静止于上述装置的右侧。当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，则小球此时的运动速度是多少？（1 1）提问学生解答方案：）提问学生解答方案：可能出现的错误有：在碰撞过程中水平动量守恒，设碰后共同速度为 v，则有：（M+m）v0+0（2M+m）v 解得：小球速度 02vmMmMv（2 2）明确表示此种解法是错误的。）明确表示此种解法是错误的。提醒学生注意碰撞的特点：即宏观没有位移，速度发生变化，然后要求学生们寻找错误的原因（3 3）归纳，）归纳，明确以下的研究方法：碰撞之前滑块与小球做匀速

9、直线运动，悬线处于竖直方向。两个滑块碰撞时间极其短暂，碰撞前、后瞬间相比，滑块及小球的宏观位置都没有发生改变，因此悬线仍保持竖直方向。碰撞前后悬线都保持竖直方向，因此碰撞过程中，悬线不可能给小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不变。结论是：小球未参与滑块之间的完全非弹性碰撞，小球的速度保持为 v0小结：小结：由于碰撞中宏观无位移，所以在有些问题中，不是所有物体都参与了碰撞过程，在遇到具体问题时一定要注意分析与区别。3 3、展示内容如下：、展示内容如下：在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如图所示，若能发生

10、正碰，则碰后两球的动量增量pA、pB可能是 （ ）ApA=-3kgm/s；pB =3kgm/sBpA=3kgm/s；pB =3kgm/sCpA=-10kgm/s；pB =10kgm/sDpA=3kgm/s；pB =-3kgm/s（1 1）提问：解决此类问题的依据是什么？）提问：解决此类问题的依据是什么？归纳：归纳：系统动量守恒；系统的总动能不能增加；系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量；碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同；如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大于前面物体的速度。（2 2）提问：）提问：题目仅给出两球的动量，如何比较碰撞过程中的能量变化？（

11、帮助学生回忆的关mpEk22 系）（3 3）提问：）提问：题目没有直接给出两球的质量关系，如何找到质量关系？要求学生认真读题，挖掘隐含的质量关系，即 A 追上 B 并相碰撞，所以： ，即 ，最后得到正确答案为 ABAvvBAmm7575BA mm第 14 页 共 80 页4 4、展示内容如下：、展示内容如下：如图所示，质量为 m 的小球被长为 L 的轻绳拴住，轻绳的一端固定在 O 点，将小球拉到绳子拉直并与水平面成 角的位置上，将小球由静止释放，则小球经过最低点时的即时速度是多大？组织学生认真读题，并给三分钟思考时间。（1 1）提问学生解答方法：）提问学生解答方法：可能出现的错误有：认为轻绳的

12、拉力不做功，因此过程中机械能守恒，以最低点为重力势能的零点，则：得2 21)sin1 (mvmgL)sin1 (2gLv（2 2）引导学生分析物理过程）引导学生分析物理过程第一阶段，小球做自由落体运动，直到轻绳位于水平面以下，与水平面成 角的位置处为止在这一阶段，小球只受重力作用，机械能守恒成立。下一阶段，轻绳绷直，拉住小球做竖直面上的圆周运动，直到小球来到最低点，在此过程中，轻绳拉力不做功，机械能守恒成立。提问：提问：在第一阶段终止的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？在下一阶段初始的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？在学生找到这两个速度方向的不同后，要求学生解释其原因，总结归纳学生的解释，明确以

13、下观点：在第一阶段终止时刻，小球的速度竖直向下，既有沿下一步圆周运动轨道切线方向（即与轻绳相垂直的方向）的分量，又有沿轨道半径方向（即沿轻绳方向）的分量在轻绳绷直的一瞬间，轻绳给小球一个很大的冲量，使小球沿绳方向的动量减小到零，此过程很类似于悬挂轻绳的物体（例如天花板）与小球在沿绳的方向上发生了完全非弹性碰撞，由于天花板的质量无限大（相对小球） ，因此碰后共同速度趋向于零在这个过程中，小球沿绳方向分速度所对应的一份动能全部损失了因此，整个运动过程按机械能守恒来处理就是错误的（3 3）要求学生重新写出正确的方程组）要求学生重新写出正确的方程组2 21sin2mvmgLcos/vv 22 /21)

14、sin1 (21vmmgLv解得：) 1sin2(sin23gLv小结：小结：很多实际问题都可以类比为碰撞，建立合理的碰撞模型可以很简洁直观地解决问题，下面继续看例题。5 5、展示内容如下：、展示内容如下：如图所示，质量分别为 mA 和 mB 的滑块之间用轻质弹簧相连，水平地面光滑，mA、mB原来静止，在瞬间给 mB一很大的冲量，使 mB获得初速度 v0，则在以后的运动中，弹簧的最大势能是多少？第 15 页 共 80 页（1）mA、mB与弹簧所构成的系统在下一步运动过程中能否类比为一个 mA、mB发生碰撞的模型？（因系统水平方向动量守恒，所以可类比为碰撞模型）（2）当弹性势能最大时，系统相当于

15、发生了什么样的碰撞？（势能最大，动能损失就最大，因此可建立完全非弹性碰撞模型）经过讨论，得到正确结论以后，要求学生据此而正确解答问题，得到结果为：)(22 0BABA pmmvmmE教学资料教学资料一维弹性碰撞的普适性结论：一维弹性碰撞的普适性结论：新课标人教版选修 3-5 第 15 页讨论了一维弹性碰撞中的一种特殊情况（运动的物体撞击静止的物体） ，本文旨在在此基础之上讨论一般性情况，从而总结出普遍适用的一般性结论。在一光滑水平面上有两个质量分别为、的刚性小球A和B，以初速度、运动，若它们能1m2m1v2v发生碰撞（为一维弹性碰撞） ，碰撞后它们的速度分别为和。我们的任务是得出用、 1v 2

16、v1m2m1v表达和的公式。2v 1v 2v、是以地面为参考系的，将A和B看作系统。1v2v 1v 2v由碰撞过程中系统动量守恒，有 22 112211vmvmvmvm有弹性碰撞中没有机械能损失，有2 222 112 222 1121 21 21 21vmvmvmvm由得 2221 11vvmvvm由得2 22 222 12 11vvmvvm将上两式左右相比，可得 2 21 1vvvv即或12 1 2vvvv21 2 1vvvv碰撞前B相对于A的速度为，碰撞后B相对于A的速度为，同理碰撞1221vvv 1 2 21vvv前A相对于B的速度为，碰撞后A相对于B的速度为，故式为2112vvv 2

17、1 12vvv或，21 21vv12 12vv其物理意义是：其物理意义是：碰撞后B相对于A的速度与碰撞前B相对于A的速度大小相等，方向相反；碰撞后A相对于B的速度与碰撞前A相对于B的速度大小相等，方向相反；故有：故有：第 16 页 共 80 页结论结论 1 1：对于一维弹性碰撞，若以其中某物体为参考系，则另一物体碰撞前后速度大小不变，方向相反（即以原速率弹回） 。联立两式，解得2112122 12 mmvmmvmv2121211 22 mmvmmvmv下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。若，即两个物体质量相等21mm ， ，表示碰后 A 的速度变为，B 的速度变为 。2 1vv 1

18、2vv 2v1v故有：故有：结论结论 2 2：对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（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的质量远大于B的质量21mm 这时，。根据、两式，121mmm121mmm0212 mmm有 ， 1 1vv 21 22vvv表示质量很大的物体A（相对于B而言）碰撞前后速度保持不变若，即A的质量远小于B的质量21mm 这时，。根据、两式，212mmm221mmm0211 mmm有 ， 2 2vv 12 12vvv表示质量很大的物体B（相对于A而言）碰撞前后速度保持不变综合，可知：可知：结论结论 3 3：

19、 对于一维弹性碰撞，若其中某物体的质量远大于另一物体的质量，则质量大的物体碰撞前后速度保持不变。至于质量小的物体碰后速度如何，可结合结论 1 和结论 3 得出。以为例，由结论 3 可知，由结论 1 可知，即，21mm 1 1vv 21 21vv12 1 2vvvv将代入，可得，与上述所得一致。1 1vv 21 22vvv第 17 页 共 80 页以上结论就是关于一维弹性碰撞的三个普适性结论。练习：练习：如图所示，乒乓球质量为m，弹性钢球质量为M（Mm） ，它们一起自高度h高处自由下落，不计空气阻力，设地面上铺有弹性钢板，球与钢板之间的碰撞及乒乓球与钢球之间的碰撞均为弹性碰撞，试计算钢球着地后乒

20、乓球能够上升的最大高度。解析：解析：乒乓球和弹性钢球自状态 1 自由下落，至弹性钢球刚着地（状态 2）时，两者速度相等则ghv22ghv2弹性钢球跟弹性钢板碰撞后瞬间（状态 3） ，弹性钢球速率仍为v，方向变为竖直向上，紧接着，弹性钢球与乒乓球碰，碰后瞬间（状态 4）乒乓球速率变为v，由结论 3 可知，弹性钢球与乒乓球碰后弹性钢球速度保持不变（速率仍为v，方向为竖直向上） ；由结论 1 可知，弹性钢球与乒乓球碰前瞬间（状态 3）乒乓球相对于弹性钢球的速度为 2v，方向为竖直向下，弹性钢球与乒乓球碰后瞬间（状态 4）乒乓球相对于弹性钢球的速度为 2v，方向为竖直向上。则： v=3v由 gHv22

21、得： hgv gvH923 222 第 18 页 共 80 页16.516.5 反冲运动反冲运动 火箭火箭三维教学目标三维教学目标1 1、知识与技能、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。2 2、过程与方法：、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。3 3、情感、态度与价值观：、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：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：教学难点：动量守恒定律的应用。 教学方法：

22、教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：教学用具：铝箔纸，火柴和支架，反击式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：教学过程： 第四节第四节 反冲运动反冲运动 火箭火箭 （一）引入新课（一）引入新课演示实验演示实验 1 1：老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛” ，活跃课堂氛围。演示实验演示实验 2 2：用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅

23、速喷出，细管便向相反的方向飞去。第 19 页 共 80 页演示实验演示实验 3 3：把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来。提问：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。（二）进行新课（二）进行新课 1 1、反冲运动、反冲运动（1 1）分析：）分析：细管为什么会向后退？（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 2）分析

24、：）分析：反击式水轮机的工作原理：当水从弯管的喷嘴喷出时，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。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。分析，礼花为什么会上天？2 2、火箭、火箭对照书上“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列，激发学生的爱国热情。阅读课后阅读材料航天技术的发展和宇宙航行 。第 20 页 共 80 页16.616.6 用动

25、量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律三维教学目标三维教学目标1 1、知识与技能、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。2 2、过程与方法：、过程与方法：运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。3 3、情感、态度与价值观：、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：教学重点：理解动量定理的确切含义和表达式。 教学难点：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。 教学方法：教学方法：教师

26、启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：教学用具：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：教学过程： 第六节第六节 用动量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律 （一）引入新课（一）引入新课演示演示 1 1：鸡蛋落地，事先在一个白铁桶的底部垫上一层海绵（不让学生知道） ，让一个鸡蛋从一米多高的第 21 页 共 80 页地方下落到白铁桶里，事先让学生推测一下鸡蛋的“命运” ，然后做这个实验。结果发现并没有象学生想象的那样严重：发现鸡蛋不会被打破！演示演示 2 2：缓冲装置的模拟，用细线悬挂一个重物，把重物拿到一定高度，释放

27、后重物下落可以把细线拉断，如果在细线上端拴一段皮筋，再从同样的高度释放，就不会断了。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。（二）进行新课（二）进行新课 1 1、用动量概念表示牛顿第二定律、用动量概念表示牛顿第二定律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 t 时刻初速度为 v，在 t时刻的末速度为 v，试推导合外力的表达式。用

28、牛顿第二定律 F=ma 以及匀变速直线运动的公式自己推导。推导过程：推导过程：如图所示，由牛顿第二定律得，物体的加速度 vtvva合力F=mattpp ttmvvm vtvvm由于，pppttt所以， （1）tpF结论：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 2、动量定理、动量定理 将（1）式写成 （2）mvvm)(ttFv v F 第 22 页 共 80 页总结：总结：表达式左边是物体从t时刻到t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

29、间越长，物体动量的变化量就越大。这个量反映了力对时间的积累效应。)(ttF物理学中把力F与作用时间的乘积，称为力的冲量，记为I，即，单位：Ns，读作“牛顿秒” 。将（2）式写成 （3） ，表明，物)(ttFIIpp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：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？总结：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 F 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

30、，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 F-t 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 t0 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，将较难计算的问题转化为较易计算的问题。3 3、动量定理的方向性、动量定理的方向性例如：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

31、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 m 的球以速度 v 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 F 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，末动量取正值，因而根据动量定理可表示为 Ft=p一 p=mv一（一 mv）=mv十 mv。此公式中 F、v、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：小结：公式 Ft= p一 P=p 是矢量式，合外力的冲量的方向与物体

32、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。演示演示 3 3：小钢球碰到坚硬大理石后返回。4 4、应用举例、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。vvFF0t0t第 23 页 共 80 页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 Ft=p 知，鸡蛋与石头相碰时作用大，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

33、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。第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性新课标要求新课标要求1 1、内容标准、内容标准 （1）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

34、化了人们对于物质世界的认识。 （2）通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。 （3）了解康普顿效应。 （4）根据实验说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。 第 24 页 共 80 页（5）知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了解不确定性关系。 （6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。体会人类对世界的探究是不断深入的。 例例 1 1：通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。2 2、活动建议：、活动建议：阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。17.117.1 能量量子化：物理学的新纪元能量量子化：物理学的新纪元三维教学目标三

35、维教学目标1 1、知识与技能、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。2 2、过程与方法、过程与方法（1）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。（2）体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。3 3、情感、态度与价值观：、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：教学重点：能量子的概念 教学难点：教学难点：黑体辐射的实验规律 教学方法：教学方法：教师启发

36、、引导，学生讨论、交流。 教学用具：教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备 教学过程：教学过程： 第一节第一节 能量量子化：物理学的新纪元能量量子化：物理学的新纪元 （一）引入新课（一）引入新课介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。 ）19 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 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声-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这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。1900 年，在英国皇

37、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，-”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（1905 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

38、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能量量子化的发现。（二）进行新课（二）进行新课 1 1、黑体与黑体辐射、黑体与黑体辐射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。阅读教材关于热辐射的描述。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第 25 页 共 80 页点，为黑体概念的提出准备知识。（1 1）热辐射现象）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。所辐射电磁

39、波的特征与温度有关。例如：铁块 温度 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 2）黑体）黑体除了热辐射之外，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：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。 （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。2 2、黑体辐射的实验规律、黑体辐射的实验规律阅读教材“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。黑体热辐射的强度与

40、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。提出提出 1 1：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” 。 （瑞利-金斯线，见课件）3 3、能量子：超越牛顿的发现、能量子：超越牛顿的发现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。1900 年，德国物理学家普朗克提出能量量

41、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，谐振子的能黑体模型0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K 1100K),(0Te 实验结果第 26 页 共 80 页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：， 1，2，3，. n，n 为正整数，称为量子数。对于频率为 的谐振子最小能量为：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 1）黑体辐射公式）黑体辐射公式1900.10.19 普朗克在德国物理学会会

42、议上提出一个黑体辐射公式：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 h 的引入确实反映了新理论的本质。1918 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名和（ ）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：1888 年，霍瓦(Hallwachs)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，1897 年，汤姆孙发现了电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表

43、面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，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” 。17.217.2 科学的转折：光的粒子性科学的转折：光的粒子性h12)(/32kThechTM 秒焦3410626. 6h第 27 页 共 80 页三维教学目标三维教学目标1 1、知识与技能、知识与技能（1）通过实验了解光电效应的实验规律。（2）知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。（3）了解康普顿效应，了解光子的动量2 2、过程与方法：、过程与方法：经历科学探究过程，认识科学探究的意

44、义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。3 3、情感、态度与价值观：、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：教学重点：光电效应的实验规律 教学难点：教学难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义爱因斯坦光电效应方程以及意义 教学方法：教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备 教学过程：教学过程： 第一节第一节 科学的转折：光的粒子性科学的转折：光的粒子性 （一）引入新课（一）引入新课回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体

45、投影，见课件。 ）光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。19 世纪 60 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光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。（二）进行新课（二）进行新课 1 1、光电效应、光电效应实验演示实验演示 1 1：（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 30 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变大。上述

46、实验说明了什么？（表明锌板在射线照射下失去电子而带正电）概念：概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子。2 2、光电效应的实验规律、光电效应的实验规律（1 1）光电效应实验）光电效应实验如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出-光电子。光电子在电场作用下形成光电流。概念：概念：遏止电压，将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。当 K、A 间第 28 页 共 80 页加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为 0。 Uc 称遏止电压。根据动能定理，有：（2 2）光电效应实验规律）光

47、电效应实验规律 光电流与光强的关系：饱和光电流强度与入射光强度成正比。 截止频率 c -极限频率，对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率 c ，当入射光频率 c 时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率 rb，则在此过程中（ C ）A原子要发出一系列频率的光子 B原子要吸收一系列频率的光子C原子要发出某一频率的光子 D原子要吸收某一频率的光子第 54 页 共 80 页18.518.5 激激 光光三维教学目标三维教学目标1 1、知识与技能、知识与技能（1）了解激光产生的机理；（2）通过阅读，收集整理相关资料，认识激光器的构成和常见激光器。2 2、过程与方法、过程与方法（1）通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力；（2）通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力。3 3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观：通过对激光应用的学习，使学生感受到科学知识的无究力量，培养热爱科学的品质。教学重点：教学重点：激光产生的机理。 教学难点：教学难点：激光产生的机理。 教学方法：教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。 教学过程：教学过程： 第五节第五节 激激 光光 （一）引入新课（一）引入新课我们已经学习了氢原子光谱，了解了有关物质发光的知识。对于普通的