《实验：探究碰撞中的不变量》名师教案 (1).doc

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实验：探究碰撞中的不变量

安徽师范大学附中

卢先立

★教材分析

新人教版教材《动量守恒定律》一章与旧人教版教材《动量》一章安排完全不一样，“动量”概念的引入与过去也不同。教学中如何引入动量概念并对动量概念的教学是需要研究的一个问题。旧教材通过具体碰撞实例，得出Ft=mv，直接引入动量和冲量概念。教师一般也受束缚于此，常常设法通过学生生活中的经验和生动的实验揭示动量的概念正是描述“力的作用效果”的物理量。达到学生方便、快速理解动量概念的目的。而新教材显然不仅关注动量的定义，而是更关注遵循科学史的发展轨迹，在碰撞中的追寻“不变量”的实验基础上，由碰撞前后的mv矢量保持不变引出“动量”的概念过程。在认知逻辑上表明了“动量”的来龙去脉，从而让学生不易机械的认为物理概念。教学在注重知识技能目标的同时，更关注物理科学的过程，科学态度和科学价值观的本身。

可以看出，在新教科书中，动量守恒定律不再是牛顿定律演绎的结果。学生通过教师的实验引导和自己的动手体验，发现物体碰撞过程中的确存在某个不变的物理量。尽管这个想法是朦胧的，但却是非常珍贵的，这是探究精神的体现，是科学方法的教育。

★学情分析

①通过前面模块的学习，学生已经知道物体通过相互作用而产生的运动类型，物理研究方法和遵循的一般规律；学生也已经具备了初步的实验设计能力和实验操作技能；学生对物体通过碰撞这种相互作用从而产生的运动类型也有生活感性认知，并且在必修2中“机械能及其守恒定律”一章中有过类似的探究经历和体验。

②学生可能遇到的困难：碰撞情境的一维化实验案例比较简单，设计和操作也较泛谈化。使得学生的追寻“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p=mv又是一个矢量，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学生对一维实验的碰撞情境的基本认知一般是碰撞前后的速度大小之和不变，或碰撞前后的速度存在某种数学关系。没有这样的逻辑递进过程，提出物体的质量与各自速度的乘积是不是不变量的猜想是比较困难的，而且很唐突，容易进入验证性实验的教学循环。

④学生设计用实验方法测量碰撞前后物体的速度时会遇到大的困难，设计不出。

⑤学生需要的学习策略：教师设计由浅入深，设计符合学生认知水平的逻辑猜想台阶和必要情境数据，让学生进行总结反思和实验探索。

★核心素养

通过《实验：探究碰撞中的不变量》的学习过程，使学生体验根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究过程。培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。使学生领会实验的基本思路，感悟自然界的和谐统一。

★教学目标

1、了解生产、生活中的碰撞现象。

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。

★教学重点及难点

重点：实验方案的设计与筛选;

难点：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

教师启发、引导，学生自主探究，讨论、交流学习成果。

★教学用具

多媒体辅助教学设备；碰撞球演示器，完成该实验实验室提供的器材，如气垫导轨、光电计时器等

★教学过程

课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）

一、引入新课

教师展示以下视频片断或动画：台球碰撞、击打网球、汽车碰撞、打桩机打桩等。

（优教提示：请打开素材“动画演示：台球中的碰撞”）

师：刚才大家看到的现象我们称之为碰撞，碰撞是自然界中常见的现象，本节课起的我们就一起学习碰撞的有关知识。

二、进行新课

（一）问题的提出

师：下面我们动手做一个碰撞实验，观察碰撞前后哪些物理量发生了变化。

演示实验：

几个单摆小钢球一样大，摆长一样长，竖直悬挂时两球恰好相切，将单摆A拉开某一个角度后释放，在最低点与B相碰，以下实验中开始将A拉开的角度均一样大。

第1次实验：mA=mB，碰后A静止，B向右运动；

第2次实验：mA＞mB，碰后A、B均向右运动；

第3次实验：mA＜mB，碰后A向左运动，B向右运动。

师：实验中A、B的什么物理量在碰撞前后发生了变化？这种变化又与什么物理量相关？

学生讨论后得出结论：A、B的速度大小或方向发生了变化，这种变化与质量有关。

（优教提示：请打开素材“简明动画：小球碰撞”）

（优教提示：请打开素材“动画演示：牛顿摆”）

学生活动：设计硬币碰撞实验体验探究。

师：在这些碰撞过程中，会不会有什么物