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视频标签：碰撞中的不变量
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视频课题：高中物理实验《探究 碰撞中的不变量》河北省- 滦平
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高中物理实验《探究 碰撞中的不变量》河北省- 滦平
第十六章 第一节 《实验：探究碰撞中的不变量》
教学设计
【教材分析】
动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，也是本章的重点，只有学生主动参与探究的全过程，成为学习的主体，才能激发学习的欲望。本节课是物理人教版教材选修3-5第十六章第一节《实验：探究碰撞中的不变量》，本节教材从生产、生活中的现象（包括实验现象）中提出研究的问题—碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？接着提出了猜想。为了证实猜想而提出了“实验的基本思路”和“实验中需要考虑的问题”。同时提供了三套实验方案供学校选择，最后学生亲自动手，经历并体验寻找碰撞中“不变量”的过程。教学内容的核心是引导学生经历碰撞问题的研究过程。一方面为下一环节“动量守恒定律”的引入提供实验基础；另一方面，让学生亲身经历探究自然规律的过程，感悟自然的和谐统一。同时将实验技能的训练与科学探究过程的体验有机地结合也是不容忽视的。
【学情分析】
1．本节课学习的对象是高二普通理班的学生，他们在高一时知道了利用光电门和
打点计时器测速度，知道了平抛运动和机械能守恒等知识。为设计实验方案提供了知识基础。
2．学生可能遇到的困难：碰撞情景的一维化实验案例比较简单，设计和操作实验
也需要学生自己去探究，碰撞中的“不变量”思维的落脚点很抽象。碰撞中的“不变量”的追寻是学生陌生的，并且动量是一个矢量，不像追寻“机械能及其守恒定律”中动能、势能转化中机械能守恒,学生有基础，并且是标量。 3．学生设计用实验方法测量碰撞前后物体的速度时会遇到困难，设计不出。 【学习目标】 一、知识与技能
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。 二、过程与方法
1．培养学生猜想能力，合理选择实验方案和熟练操作的能力。
2．理解物块速度测量的转换替代思想是常用方法，会用转换方法测碰前，碰后速 度。
3．经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义。 三、态度情感与价值观
1．运用实验方法探究一维碰撞中存在的不变量，体验到物理学习的科学价值。 2．通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。体验到探索自然规律的艰辛与喜悦；培养学生主动与他人合作的精神。 【教学重点及难点】
本节教学重点是实验方案的设计与筛选;难点是通过实验数据的分析得出物体碰撞前后的不变量。
【教学方法】教师由浅入深启发、引导，学生自主学习，小组合作探究进行实验，讨论、交流、反馈、质疑、补充、展示、总结学习成果。 【教学用具】
投影仪，多媒体辅助教学设备；完成该实验的实验器材，如气垫导轨、滑块等。 【教学过程】 教学过程
教师活动
学生活动
设计思想
【环节一】 创设情境， 引入课题
播放打台球的视频（ppt展示） 观看打台球的视频（ppt展示） 激发兴趣 思考：(1)生活中常见的碰撞有哪些？ (2)我们曾经探究过哪些守恒量？ 本节课让我们一起探究《实验：探究碰撞中的不变量》 举例说明
由已学知识过渡到新知识，引入课题
【环节二】 提出问题，猜想假设 一.实验基本思路（板书）
演示实验:分别拉起1个，2个，3个小球放开后让其相碰撞，观察碰撞前
后的对称运动现象。
这个现象提示我们碰撞前后各有什么物理量保持不变？
观看实验，猜想假设碰撞前后哪些量不变
抛出问题 【环节三】 构建模型，突破难点 碰撞比较复杂，初步研究应简化模型 （多媒体展示）简化模型:
+
碰前：m1 ,v1m2,v2
碰后：m1 ,v1′ m2,v2′
（板书） 问题：(1)要想保证碰撞v1 , v2满足什么样的关系？
(2)想让问题更简单，v2等于多少？ 我们称简化之后的模型为一维碰撞， 请学生总结一维碰撞。
思考并回答： (1) v1> v2 (2)v2=0 总结：一维碰撞
培养学生独立思考能力，归纳总结能力以及语言表述能力
【环节四】 问题驱动，设计实验 问题：碰撞过程和运动有关的的物理量有哪些？
再次猜想碰撞中的不变量
猜想假设得出与质量、速度有关
小组讨论一：测量物体的速度可以有哪些方法？
合作探究，小组代表回答问题 培养学生合作交流能力，体验科学探究的过
程 二．实验方案
根据P4～P5参考案例一、三，分成2大组，针对这两个方案，组长介绍事先准备好的仪器
组长介绍，学生倾听，质疑补充 培养学生展讲能力，质疑补充能力 设计实验小组讨论二：
(1)方案1如何保证碰撞是一维的？ (2)方案1如何保证碰撞前后为匀速运动？如何检验？
(3)方案1中滑块最初状态如何？光电计时器测出的三个速度分别代表谁？
(4)方案2如何保证碰撞是一维的？ (5)方案2如何保证碰撞前后为匀速运动？如何检验？
(6)方案2中，小车最初状态如何？如何通过纸带读出碰撞前后的速度？
学生完成小组探究，小组代表发言，其他成员补充。
采用问题解决式探究，这种探究式思路和过程是学生必须经历的最基本的实验过程，学生得到所学知识，同时提高设计实验并解决实际问题的能力，为今后学生的独立思考解决问题打好基础。
【环节五】 动手实验，实践检验 进行合作实验，填写实验表格。 方案1：利用气垫导轨实现两个滑块一维碰撞
1、实验器材：气垫导轨、光电计时器、电子秤、滑块（两个）等。
2、实验过程：
(1）测质量：用电子测出滑块的质量m1、m2。
(2）安装：正确安装好气垫导轨。 (3）实验：接通电源，让质量小的滑块在两个光电门之间，给质量大的滑块一个初速度去碰撞质量小的滑块，利用配套的光电计时器测出两个滑块
各种情况下碰撞前后的速度v1、v1′
、v 2′。
(4）填写实验表格，验证一维碰撞中的守恒量（附在后面）。
方案2：利用小车在光滑水平面上碰撞另一个静止的小车实现一维碰撞 1、实验器材：小车两个、打点计时器、纸带、橡皮泥、天平、撞针等
2、实验过程： (1)测质量：用电子称测出两个小车的质量m1、m2。
小组分工合作进行实验，检验设计是否合理。
培养学生分工合作能力、动手操作能力。
不同实验方案得出相同结论
(2)安装：将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，让小车A运动，小车B静止，在两个小车的碰撞端分别装上碰撞针和橡皮泥。 (3)测速度：可以通过纸带测出两个小车碰撞前后的速度v1、v1′
（v 2′
）。 (4)填写实验表格，验证一维碰撞中的守恒量（附在后面）。
【环节六】 展示交流，得出结论
哪组愿意展示数据？ 小组代表展讲，其他成员反馈、质疑、补充、评估。
培养学生展讲能力，质疑补充能力。
我们最终得出什么实验结论？
碰撞中的不变量是系统各部分的质量和速度的乘积（矢量，要考虑方向）之和。
培养学生由实验现象及数据归纳总结得出结论的能力 【环节七】 归纳总结，理论提升 课后小实验：
你能否根据P4～P5参考案例二探究碰撞中的不变量？是否还有其它的方法进行探究？
带着问题走出课堂 拓展思维 小结：我们的收获是什么？
（多媒体展示） (1)重点不是结论，而是体会在追寻碰撞中的守恒量所运用的科学研究方法。(2)体验探究自然规律的过程。 总结收获 形成知识网络，体验到探索自然规律的艰辛与喜悦。
要想知道质量和速度的乘积到代表什么物理量，我们下一节课解决。
为下节课埋下伏笔
实验表格
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2= 速度 V1= V2=
V1′= V2′=
mv m1v1+m2v2=
m1v1′+m2v2′=
mv2
m1v12+m2v22= m1v1′2+m2v2′2=
„
„
„
板书设计
16.1实验：探究碰撞中的不变量
一.实验基本思路 二．实验方案
碰撞前 碰撞后 （一） m1 v1 v1′
, （二）
m2 v2=0 v2′
小结：
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