人教版高中物理選修必修1第一章第五節彈性碰撞與非彈性碰撞教學設計專題彈性碰撞與非彈性碰撞單元1學科物理年級高中2教材分析通過前面四節的學習，學生已經從實驗到理論，再從理論到實驗，對碰撞中的動量守恒定律有了較為清晰的認識。碰撞是生活中常見的現象，在碰撞過程中，物體間相互作用時間較短，相互作用力很大，滿足動量守恒定律的條件。本節的設計以碰撞實例為載體，通過實驗探索與理論推導，建立真實情境中彈性碰撞與非彈性碰撞的相關概念。教材創設兩個小球發生彈性碰撞的情境，先引導學生應用動量守恒定律和機械能守恒定律解決典型碰撞問題，推導出彈性碰撞后兩個小球的速度表達式。 隨后引導學生由一般到特殊，討論了三種特殊情況，得到了碰撞后兩球最終速度的表達式，便于快速判斷和評價與生活中實際現象相對應的碰撞類型。通過彈性與非彈性碰撞的討論，學生可以進一步加深對動量和動能的認識，增強對運動、相互作用、能量的看法。本課的重點內容是理解彈性與非彈性碰撞的概念和特點，并運用兩條定律解決生產生活中相關的實際問題。教學目標與核心素養 1.理解彈性與非彈性碰撞。 2.能分析具體例子中碰撞的特點和類型。 3.能運用動量和能量的視角解決生產生活中與一維碰撞相關的實際問題。
物理概念：學習彈性碰撞和非彈性碰撞，理解迎面碰撞（中心碰撞）。 科學思維：通過案例分析，能運用動量和能量的角度解決一維碰撞問題。 科學探究：應用動量守恒定律和機械能守恒定律解決典型碰撞問題，推導出兩個小球彈性碰撞后的速度表達式。 科學態度與價值觀：通過了解彈性碰撞和非彈性碰撞的概念和特點，能運用兩定律解決生產生活中的實際問題。重點將結合具體事例分析碰撞的特點和類型。難點將運用動量和能量的角度解決生產生活中一維碰撞的實際問題。 教學過程 教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖 新課介紹 碰撞是自然界中常見的現象，隕石撞擊地球造成表面破壞、網球被球拍擊中而改變運動狀態……物體碰撞時動量的變化，以前都已經研究過。 那么，各種碰撞中能量是如何變化的呢？思考自然界中碰撞情景中能量的變化情況。 提出問題，設定問題。 引入新課。 教授新課 一、彈性碰撞與非彈性碰撞 1、碰撞：物體間在很短的時間內發生的相互作用。 二、碰撞的特點： （1）作用時間很短 （2）內力遠大于外力 （3）幾乎在原位進行動量守恒 3、碰撞過程分析：A球初速度為V0，B球靜止，mAmB。在光滑的水平面上發生迎面碰撞。 （1）兩球間的力如何變化？ （2）兩球的運動狀態如何變化？ （3）什么時候兩球靠得最近？系統的動能與彈性勢能有什么特點？ （4）當彈簧回復原長時，系統的動能與彈性勢能有什么特點？ 結論：①力F先增大后減小；②兩球間距離先減小后增大；③動量守恒；系統減小的動能先轉化為勢能，勢能再轉化為動能。
4、碰撞種類： （1）完全非彈性碰撞：VA=VBΔEK最大，兩球靠得最近， （2）非彈性碰撞：P=P？，EK≥EK？，兩球不能回到原來狀態 （3）彈性碰撞：P=P？，EK=EK？，兩球回到原來狀態。 例：兩物體的質量都是m。碰撞前，一個物體處于靜止狀態，另一個物體以速度v向其運動。碰撞后，兩物體粘在一起，變成一個質量為2m的物體，繼續以速度v'向前運動。 這次碰撞過程中能量守恒嗎？ 根據動量守恒定律，碰撞后的共同速度就是碰撞前的總動能和碰撞后的總動能。能量不守恒。 課堂練習 1.冰球運動員A，質量為80.0kg。 當他以5.0米/秒的速度向前運動時，與另一迎面而來的運動員B相碰撞，B的質量為100公斤高中物理的彈性碰撞問題，速度為3.0米/秒。碰撞后，A恰好處于靜止狀態。假設碰撞時間極短暫，求：（1）碰撞后B的速度大小；（2）碰撞中總的機械能損失。思考：若兩球碰撞后粘在一起，各球的速度是多少？動能的損失是多少？ 1.二者均屬于哪一類碰撞？非彈性碰撞與完全非彈性碰撞 2.彈性碰撞例析：一維彈性碰撞碰撞后速度的確定 課堂練習2.光滑水平面上有兩個球A、B，質量分別為mA和mB。兩球在t0時刻迎面相撞，碰撞過程中沒有機械能損失。 圖中所示為碰撞前后兩球的速度-時間圖像，下列各項關系中正確的是（ ） A. mAmBB. mAmBC. mA＝mB D. 無法確定答案：B 擴展：畫出mA＝mB兩種情況下A、B的vt圖； mAmB 彈性碰撞（機械能守恒）——“一動一靜模型” ① 若m1=m2，則等質量物體在彈性碰撞中交換速度（比如打臺球） ② 若m1 m2，則大的撞擊小的，沿同一方向運動（如運動的鋼球撞擊靜止的玻璃球） ③ 若m1 m2，則 ④ 若m1 m2，則小的撞擊大的被反彈回來（如運動的玻璃球撞擊靜止的鋼球） ⑤ 若m1 m2，則 思考討論 設光滑水平面上有兩個剛性球A、B，質量分別為m1和m2，以初速度v1和v2運動，若它們能夠碰撞（一維彈性碰撞），碰撞后它們的速度v1'、v2'分別為多少？ 碰撞過程中系統動量守恒 彈性碰撞中機械能不損失 解：若v2=0，結論是否和以前一樣？ 課堂練習3.兩球A、B在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運動。mA=1千克，mB=2千克，vA=6米/秒，vB=2米/秒。當A球追上B發生碰撞時，A、B兩球的速度可能取值（取碰撞前運動方向為正）（） A.vA′=5米/秒，vB′=2.5米/秒B.vA′=2米/秒，vB′=4米/秒C.vA′=-4米/秒，vB′=7米/秒D. vA′ = 7 m/s, vB′ = 1.5 m/s 1.碰撞前后動量守恒：P = mAvA + mBvB = 10kg.m/s2.碰撞后若運動方向相同，則后方物體的速度不可能大于前方物體的速度。即碰撞后：A的速度減小，或反向運動，B的速度增大。
3.系統的總動能不能增加。 答案：B。 判斷碰撞可能性的三個依據： 分析碰撞問題時要注意的要點 （1）遵守動量守恒定律。 （2）系統動能不能增加。 （3）碰撞后各物體的運動要符合實際情況。 回憶碰撞的概念和特點。 分析碰撞過程中的受力情況。 通過分析碰撞過程中的能量變化，對碰撞進行分類。 完成課本例題。 完成課堂練習。 分析彈性碰撞的例題。 完成課堂練習。 分析“一動一靜”模型中的幾種情況。 完成思考討論。 完成課堂練習。 總結碰撞的三個約束條件。 通過分析碰撞過程中的力和能量的轉化，下一步就是計算碰撞中的能量。 通過例題，更好地理解碰撞過程中的能量轉化。 分析彈性碰撞的例題，提高學生的科學推理能力。 讓學生結合例題分析幾種彈性碰撞的情況，加深印象。 通過思考和討論，提高學生解決問題的能力和擴展知識面的能力。 延伸與提高 1.（多選）在光滑的水平面上，兩個球沿球心連線以相同的速度相向運動并發生碰撞。可能發生以下現象：（）A.若兩球質量相同，碰撞后它們會以相同的速度分離B.若兩球質量相同，碰撞后它們會以相同的速度朝同一方向運動C.若兩球質量不同，碰撞后它們會以相同的速度分離D.若兩球質量不同，碰撞后它們會以相同的速度朝同一方向運動分析：碰撞前后，兩球組成的系統的總動量守恒。
兩球總動量在碰撞前為零，碰撞后也為零，故A選項可能；若兩球碰撞后以一定的均等速度同向運動高中物理的彈性碰撞問題，則兩球總動量不為零，故B選項不可能；碰撞前后系統總動量方向不同，故動量不守恒，C選項不可能；碰撞前總動量不為零，碰撞后也不為零，方向可能相同，故D選項可能。 答案：AD2.如圖所示，在光滑水平面上，用大小相等、方向相反的F1、F2同時作用于兩個靜止物體A、B，已知mAmB，經過相同時間后，兩個力同時撤去，之后兩物體碰撞并粘在一起。 那么粘著體最終會（）A.靜止 B.向右運動 C.向左運動 D.無法確定解析：選取A、B兩個物體組成的系統作為研究對象，在整個運動過程中，系統所受外力總和為零，因此動量變化為零。初始時刻，系統靜止，總動量為零，最后粘著體的動量也為零，即粘著體靜止，所以選項A正確。答案：A3.沙堆上放著一個木塊。