1.4 实验：验证动量守恒定律 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

中小学教育资源及组卷应用平台 1.4实验：验证动量守恒定律教学设计 一、教学目标 1.物理观念：深化对动量守恒定律的理解，明确实验中“系统”的选取标准，掌握“碰撞过程中系统动量守恒”的核心条件，建立“守恒”的物理观念。 2.科学思维：通过分析实验原理，学会将“动量守恒”的矢量规律转化为可测量的标量计算；通过数据处理与误差分析，培养逻辑推理、数据论证和抽象概括能力。 3.科学探究：参与“小球碰撞”分组实验，熟练掌握平抛运动装置的操作方法，规范完成实验操作、数据记录与处理；能设计实验改进方案，提升实验探究与创新能力。 4.科学态度与责任：通过实验操作培养严谨细致的科学态度，在误差分析中认识实验的客观性；结合动量守恒定律的应用实例，体会物理规律在生产生活中的价值，增强科学责任感。 二、教学重难点 1.教学重点 （1）实验原理的推导与理解：掌握利用平抛运动特性将“动量守恒”转化为“水平位移关系”的推导过程，明确实验的核心依据。 （2）实验操作与数据处理：规范完成“小球释放—落点标记—数据测量”等关键操作，掌握“多次测量取平均值”的数据处理方法，能通过计算验证动量守恒。 （3）实验结论的得出：根据数据计算结果，结合误差范围判断系统动量是否守恒，明确实验结论的科学表述。 2.教学难点 （1）实验原理的转化：理解“为什么可以用水平位移代替速度”，突破矢量规律向标量测量转化的思维障碍。 （2）实验误差的分析与控制：识别实验中“小球落点分散”“碰撞不共线”等误差来源，掌握“调整装置水平”“多次测量”等误差控制方法。 （3）不同碰撞情境的拓展：理解“弹性碰撞与非弹性碰撞”中动量守恒的共性，能将实验方法迁移到其他碰撞情境中。 三、教学方法与工具 1.教学方法：采用“原理推导—示范操作—分组实验—探究提升”的教学模式，结合“问题链驱动法”“实验演示法”“小组合作法”，实现从理论到实践的深度衔接。 2.教学工具：①实验器材：斜槽轨道、大小相同的入射小球与被碰小球（质量已知）、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺、天平；②多媒体资源：实验原理动画、操作规范视频、误差分析课件；③探究任务单：含原理推导空白、数据记录表格、误差分析问题。 四、教学过程 （一）情境导入：从“碰撞现象”引发探究需求 1.双情境呈现：①播放“台球碰撞”视频，标注“白球撞击红球后，白球速度减小，红球获得速度”；②展示“火箭发射”示意图，配文字“燃料燃烧喷出气体，火箭获得反冲速度”。 2.递进式问题链：①“台球碰撞和火箭发射中，相互作用的物体组成的系统，总动量是否变化？”②“我们通过什么方法可以验证碰撞过程中系统动量守恒？”③“实验中需要测量哪些物理量？如何将抽象的‘动量’转化为可测量的量？” 3.课题引出：教师总结：“动量守恒定律是自然界重要的守恒定律之一，但它需要实验的验证。本节课我们将通过‘小球碰撞实验’，学习验证动量守恒定律的方法，探究碰撞过程中动量变化的规律。” 【设计意图】通过生活中熟悉的碰撞现象创设情境，激活学生对动量守恒定律的已有认知，以问题链激发探究欲望，自然引出实验课题。 （二）探究新知一：实验原理———从“动量守恒”到“位移测量”的转化 1.明确实验系统与守恒条件 （1）系统选取：确定“入射小球（m ）和被碰小球（m ）”组成的系统作为研究对象。 （2）守恒条件分析：引导学生讨论：“实验中如何满足‘系统合外力为零’的守恒条件？”总结得出：①斜槽轨道末端切线水平，保证小球碰撞后做平抛运动，竖直方向重力与支持力平衡；②碰撞时间极短，外力（如摩擦力）的冲量远小于内力冲量，可忽略不计，系统动量近似守恒。 2.原理推导：将动量守恒转化为位移关系 （1）提出问题：“动量p=mv ... ...