【正文】 加幾位罷了！但開爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實(shí)和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到： “但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)有關(guān)。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。 ★教學(xué)重點(diǎn)能量子的概念★教學(xué)難點(diǎn)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律★教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討 論、交流。 17． 1 能量量子化：物理學(xué)的 新紀(jì)元★新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能 1．了解什么是熱輻射及熱輻射的特性，了解黑體與黑體輻射 2．了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系 3．了解能量子的概念（二）過程與方法了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 在實(shí)際應(yīng)用中，有的需要作用時(shí)間短，得到很大的作用力，而被人們所利用； 有的要延長(zhǎng)作用時(shí)間而減少力的作用，請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e出一些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子，加強(qiáng)對(duì)周圍事物的觀察，勤于思考，一定會(huì)有收獲。在實(shí)際應(yīng)用中，有的需要作用時(shí)間短，得到很大的作用力而被人們所利用，有的需要延長(zhǎng)作用時(shí)間（即緩沖）減少力的作用。 演示實(shí)驗(yàn) 3：小鋼球碰到堅(jiān)硬大理石后返回 4．應(yīng)用舉例下面，我們應(yīng)用動(dòng)量定理來(lái)解釋雞蛋下落是否會(huì)被打破等有關(guān)問題。若取 向左為正方向，則小球所受墻壁的作用力為正值，初動(dòng)量取負(fù)值，末動(dòng)量取正值，因而根據(jù)動(dòng)量定理可表示為 Ft=p′一 p=mv′一（一 mv）=mv′十 mv。 利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題，還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問題，將 較難計(jì)算的問題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問題。 總結(jié)：盡管動(dòng)量定理是根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式在恒定合外力的情況下推導(dǎo)出來(lái)的。 教師（講解）：物理學(xué)中把力 F 與作用時(shí)間的乘積，稱為力的沖量，記為 I，即，單位： N這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)式。這些現(xiàn)象中的原因是什么呢？通過我們今天的學(xué)習(xí)來(lái)探究其中的奧秘。 ★教學(xué)重點(diǎn)理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式★教學(xué)難點(diǎn)會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，并能掌握一維情況下的計(jì)算問題★教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。 2．會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，并能掌握一維情況下的計(jì)算問題。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)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(shí)框架。 （三）課堂小結(jié)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。 學(xué)生：分析，禮花為什么會(huì)上天？教師：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié) —— 火箭就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。 （ 2）分析：反擊式水輪機(jī)的工作原理：當(dāng)水從彎管的噴嘴噴出時(shí)，彎管因反沖而旋轉(zhuǎn)，這是利用反沖來(lái)造福人類，象這樣的情況還很多。 〖演示實(shí)驗(yàn) 3〗把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，發(fā)掘?qū)W生探索新知識(shí)的潛能。討論動(dòng)量守恒定律在其中的作用。能用動(dòng)量守恒定律定量分析一維碰撞問題。 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(shí)，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)?v′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?yàn)樨Q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(duì)于彈性鋼球的速度為 2v，方向?yàn)樨Q直向下，彈性鋼球與乒乓球碰后瞬間（狀態(tài) 4）乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度為 2v，方向?yàn)?豎直向上。 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。根據(jù)④、⑤兩式，有，表示質(zhì)量很大的物體 A（相對(duì)于 B而言）碰撞前后速度保持不變。 聯(lián)立①②兩式，解得④⑤下面我們對(duì)幾種情況下這兩個(gè)式子的結(jié)果做些分析。 在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為、的剛性小球 A和 B，以初速度、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和。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)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(shí)框架。 （ 3）提問：題目沒有直接給出兩球的質(zhì)量關(guān)系，如何找到質(zhì)量關(guān)系？要求學(xué)生認(rèn)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，（ 4）最后得到正確答案為 A． 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(zhǎng)為 L 的輕繩拴住，輕繩的一端固定在O 點(diǎn)，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(diǎn)時(shí)的即時(shí)速度是多大？組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘思考時(shí)間．（ 1）提問學(xué)生解答方法，可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：認(rèn)為輕繩的拉力不做功，因此過程中機(jī)械能守恒，以最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn)，有得（ 2）引導(dǎo)學(xué)生分析物理過程．第一階段，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，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(jī)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(yùn)動(dòng)，直到小球來(lái)到最低點(diǎn)，在此過程中，輕繩拉力不做功，機(jī)械能守恒成立．提問：在第一階段終止的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度 是什么方向？在下一階段初始的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在學(xué)生找到這兩個(gè)速度方向的不同后，要求學(xué)生解釋其原因，總結(jié)歸納學(xué)生的解釋，明確以下觀點(diǎn)： 在第一階段終止時(shí)刻，小球的速度豎直向下，既有沿下一步圓周運(yùn)動(dòng)軌道切線方向（即與輕繩相垂直的方向）的分量，又有沿軌道半徑方向（即沿輕繩方向）的分量．在輕繩繃直的一瞬間，輕繩給小球一個(gè)很大的沖量，使小球沿繩方向的動(dòng)量減小到零，此過程很類似于懸掛輕繩的物體（例如天花板）與小球在沿繩的方向上發(fā)生了完全非彈性碰撞，由于天花板的質(zhì)量無(wú)限大（相對(duì)小球），因此碰后共同速度趨向于零．在這個(gè)過程中，小球沿繩方向分速度所對(duì)應(yīng)的一份動(dòng)能全部損失了．因此，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程按機(jī)械能守恒來(lái)處理就是錯(cuò)誤的．（ 3）要求學(xué)生重新寫出正確的方程組．．解得（ 4）小結(jié)：很多實(shí)際問題都可以類比為碰撞，建立合理的碰撞模型可以很簡(jiǎn)潔直觀地解決問題．下面繼續(xù)看例題． 5．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． mA、 mB 原來(lái)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(yùn)動(dòng)中，彈簧的最大勢(shì)能是多少？在學(xué)生認(rèn)真讀題后，教師引導(dǎo)學(xué)生討論．（ 1） mA、 mB 與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在下一步運(yùn)動(dòng)過程中能否類比為一個(gè) mA、 mB 發(fā)生碰撞的模型？（因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，所以可類比為碰撞模型）（ 2）當(dāng)彈性勢(shì)能最大時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于發(fā)生了什么樣的碰撞？（勢(shì)能最大，動(dòng)能損失就最大，因此可建立完全非彈性碰撞模型）經(jīng)過討論，得到正確結(jié)論以后，要求學(xué)生據(jù)此而正確解答問題，得到結(jié)果為（三）課堂小結(jié)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。 ★教學(xué)重點(diǎn)碰撞中的不變量的探究★教學(xué)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理．★教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生 自主實(shí)驗(yàn)，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性。 學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法。 在對(duì)現(xiàn)象規(guī)律的語(yǔ)言闡述中，提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，還體現(xiàn)了各學(xué)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(huì)。下一階段開始時(shí)， 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(shí)現(xiàn)的呢？引導(dǎo)學(xué)生分析出來(lái)，在上述前后兩個(gè)階段中間，還有一 個(gè)短暫的階段，在這個(gè)階段中， M 和 m發(fā)生了完全非彈性碰撞，這個(gè)階段中，機(jī)械能（動(dòng)能）是有損失的．（ 3）讓學(xué)生獨(dú)立地寫出完整的方程組．第一階段，對(duì)重錘有： 第二階段，對(duì)重錘及木楔有 Mv+0=（ M+m）．第三階段，對(duì)重錘及木楔有（ 4）小結(jié)：在這類問題中，沒有出現(xiàn)碰撞兩個(gè)字，碰撞過程是隱含在整個(gè)物理過程之中的，在做題中，要認(rèn)真分析物理過程，發(fā)掘隱含的碰撞問題． 2．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(dòng)．另一質(zhì)量也為 M 的滑塊 靜止于上述裝置的右側(cè)．當(dāng)兩滑塊相撞后，便粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，則小球此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度是多少？組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘思考時(shí)間．（ 1）提問學(xué)生解答方案，可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：在碰撞過程中水平動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速度為 v，則有（ M+m） v0+0＝（ 2M+m） v．解得，小球速度（ 2）教師明確表示此種解法是錯(cuò)誤的，提醒學(xué)生注意碰撞的特點(diǎn)：即宏觀沒有位移，速度發(fā)生變化，然后要求學(xué)生們尋找錯(cuò)誤的原因．（ 3）總結(jié)歸納學(xué)生的解答，明確以下的研究方法： ①碰撞之前滑塊與小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，懸線處于豎直方向．②兩個(gè)滑塊碰撞時(shí)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．（ 4）小結(jié)：由于碰撞中宏觀無(wú)位移，所以在有些問題中，不是所有物體都參與了碰撞過程，在遇到具體問題時(shí)一定要注意分析與區(qū)別． 3．展示投影片 3，其內(nèi)容如下： 在光滑水平面上，有 A、 B兩個(gè)小球向右沿同一直線運(yùn)動(dòng)，取向右為正，兩球的動(dòng)量分別是 pA=5kgm/s， pB=7kgm/s，如圖所示．若能發(fā)生正碰，則碰后兩球的動(dòng)量增量△ pA、△ pB 可能是 （） A．△ pA=3kgm/s； △ pB=3kgm/sB．△ pA=3kgm/s； △ pB=3kgm/sC．△ pA=10kgm/s； △ pB=10kgm/sD．△ pA=3kgm/s； △ pB=3kgm/s組織學(xué)生認(rèn)真審題．（ 1）提問：解決此類問題的依據(jù)是什么？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納為： ①系統(tǒng)動(dòng)量守恒； ②系統(tǒng)的總動(dòng)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(shí)的能量減少量； ④碰撞中每個(gè)物體動(dòng)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(yùn)動(dòng)，則后面物體的速度不能大于前面物體的速度．（ 2）提問：題目?jī)H給出兩球的動(dòng)量，如何比較碰撞過程中的能量變化？幫助學(xué)生回憶的關(guān)系。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 ★教學(xué)資料一維彈性碰撞的普適性結(jié)論新課標(biāo)人教版選修 35第 15頁(yè)討論了一維彈性碰撞中的一種特殊情況（運(yùn)動(dòng)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。 由碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有①有彈性碰撞中沒有機(jī)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(duì)于 A 的速度為，碰撞后 B 相對(duì)于 A 的速度為，同理碰撞前 A 相對(duì)于 B 的速度為，碰撞后 A 相對(duì)于 B的速度為，故③式為或，其物理意義是： 碰撞后 B 相對(duì)于 A 的速度與碰撞前 B相對(duì)于 A的速度大小相等，方向相反； 碰撞后 A 相對(duì)于 B 的速度與碰撞前 A相對(duì)于 B的速度大小相等，方向相反； 故有 [結(jié)論 1]對(duì)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）。 ●若，即 A 的質(zhì)量遠(yuǎn)大于 B 的質(zhì)量這時(shí)。 ⑦綜合⑥⑦，可知： [結(jié)論 3]對(duì)于一維彈性碰撞，若其中某物體的質(zhì)量遠(yuǎn)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。 [練習(xí) ]如圖所示，乒乓球質(zhì)量為 m，彈性鋼球質(zhì)量為 M（ Mm），它們一起自高度 h 高處自由下落，不計(jì)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(jì)算鋼球著地后乒乓球能夠 上升的最大高度。 （ 2）通過實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律。 例 2 收集資料，了解中子是怎樣發(fā)現(xiàn)的。 新課程學(xué)習(xí)★新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能 1．進(jìn)一步鞏固動(dòng)量守恒定律 2．知道反沖運(yùn)動(dòng)和火箭 的工作原理，了解反沖運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)，能夠運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析、解決有關(guān)反沖運(yùn)動(dòng)的問題。 〖演示實(shí)驗(yàn) 2〗用薄鋁箔卷成一個(gè)細(xì)管，一端封閉，另一端留一個(gè)很細(xì)的口，內(nèi)裝由火柴頭上刮下的藥粉，把細(xì)管放在支架上，用火柴或其他辦法給細(xì)管加熱，當(dāng)管內(nèi)藥粉點(diǎn)燃時(shí)，生成的燃?xì)鈴募?xì)口迅速噴出，細(xì)管便向相反的方向飛去。 （二）進(jìn)行新課 反沖運(yùn)動(dòng)（ 1）分析：細(xì)管為什么會(huì)向后退？教師：引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)書本，展開討論，得出結(jié)論： 當(dāng)氣體從管內(nèi)噴出時(shí)，它具有動(dòng)量，由動(dòng)量守恒定律可知，細(xì)管會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng)。 教師：為了使學(xué)生對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)有更深刻的印象，此時(shí)再做一個(gè)發(fā)射禮花炮的實(shí)驗(yàn)。 教師：在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生閱讀課后閱讀材料 —— 《航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行》。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 16． 6 用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律★新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1．理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式，知道動(dòng)量 定理適用于變力。激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的欲望。 【讓學(xué)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(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里； 跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子； 從高處往下跳，