《实验：探究碰撞中的不变量》教学设计

课题名称：探究碰撞中的不变量一、课前准备1、实验设备：（各4组）方案一：气垫导轨、光电门、滑块、天平方案二：木板、白纸、双线摆、天平方案三：有导轨木板、小车（两个）、电火花计时器、纸带、天平方案四：斜槽、直径相同但质量不同的两个小球、重锤、白纸、复写纸、天平2、学案：一、你怎样理解碰撞，你认为碰撞有哪些特点？二、在必修2机械能守恒定律一章的学习中，我们曾经追寻过哪个守恒量？请你猜一猜在物体碰撞的前后，哪个量是不变的？三、速度是什么量？在描述运动时，是否应该确定正方向？四、你有什么好方案，可以验证你的猜想？二、教学目标（一）、知识与技能1、了解生产、生活中的碰撞现象2、理解所探究的问题的意义和科学探究的要素3、培养学生的实验操作、数据采集和数据分析的技能二、过程与方法1．学习在探究中如何进行猜想2．通过分析可行的实验方案，学习根据要求设计实验的方法三、情感态度与价值观1．通过寻找不变量的过程，体会科学研究过程的艰辛与乐趣，感悟自然界的和谐与统一2.培养学生主动探究、乐于探究的品质。3．通过实验培养学生实事求是的科学态度，通过设计实验培养学生的创新精神。三、教学重点1、探究的要素2、实验方案的理解3、数据的采集及处理四、教学难点数据的采集及处理五、教学过程一、新课引入1、播放视频资料：生活中常见的碰撞现象（台球正碰、斜碰；火车靠碰撞挂钩过程；粒子加速器中高速运动的粒子撞击靶核过程等等）2、演示实验:双线摆摆球碰撞=1\*GB3①两球质量相等；=2\*GB3②质量大的球撞质量小的球；=3\*GB3③质量小的球撞质量大的球；3、根据实例提出一维碰撞概念：碰撞前、碰后两物体的速度均沿同一直线。4、提出问题：实验中两个小球的在碰撞前后哪个物理量是变化的？有可能与什么量有关？可能不变的量又是什么呢？二、新课教学1、猜想设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为、．规定某一速度方向为正．=1\*GB3①质量m：不变，但不描述物体的运动状态=2\*GB3②速度v：描述运动状态，但碰撞前后发生改变，且其改变与质量m有关=3\*GB3③碰撞前后速度和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：……分析：必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量。2、设计方案目的：测量两物体碰撞前后的质量和速度解决：质量用天平测量，速度的测量方法学生根据已有知识列举：利用光电门、打点计时器、平抛运动初速度的测量、利用摆球的最大高度计算最低点速度……总结并提出可行性方案：方案一：气垫导轨、光电门、滑块、天平（可设计多种碰撞）方案二：木板、白纸、双线摆、天平（注意最大高度的确定）方案三：有导轨木板、小车（两个）、电火花计时器、纸带、撞针、橡皮泥、天平（（计时器只能安装在一个小车后端，注意设计的碰撞类型）方案四：斜槽、直径相同但质量不同的两个小球、重锤、白纸、复写纸、天平、刻度尺（注意碰撞小球和被碰小球的质量关系）3、数据的采集及处理

碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2

速度v1v2v1'v2'

mvm1v1+m2v2m1v1'+m2v2'

mv2m1v12+m2v22m1v1'2+m2v2'2

++

………

提醒学生速度的矢量性。4、合作与交流与评价每实验小组成员分工实施方案，并进行组间交流，评价各方案的优劣，误差的来源。5、得到结论碰撞前后速度v和物体的质量m乘积的和是不变的。6、检验四种方案涉及到各种一维碰撞都满足得到的结论。六、课堂训练1、在方案二中，下列说法正确的是(

)

A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长

B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度

C．两小球必须都是钢性球，且质量相同

D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动

2．在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是

(

)

A．滑块的质量

B．挡光的时间

C．挡光片间的距离

D．光电门的高度

3．若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作是正确的是

(

)

A．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量

B．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起

C．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车

D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源

七、课堂小结通过今天的实验，你是否找到了碰撞前后的“不变量”？即使找到了，它也仍然带有猜想和假设的性质，但你对自己的猜想与假设会增加几分把握。只有根据实验结果推导出的许许多多新结论都与事实一致时，它才能成为一条定律。尽管如此，本节实验还是很有意义的，它让我们再一次体验了探究自然规律