《實驗：探究碰撞中的不變量》教案2

1、實驗：探究碰撞中的不變量教案一、教材分析動量守恒定律是自然界最普遍、 最基本的規(guī)律之一。 它不僅適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀物體的高速運動。小到微觀粒子，大到宇宙天體，無論內(nèi)力是什么性質(zhì)的力，只要滿足守恒條件，動量守恒定律總是適用的。 動量守恒定律是研究粒子所必需的知識，它在 生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)中也得到了廣泛的應(yīng)用，如：噴灌裝置、章魚的運動、火箭發(fā)射等。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn) 對于本節(jié)的要求是 “探究物體彈性碰撞的一些特點。 知道彈性碰撞和非彈性碰撞。 ” 這便要求教師通過課堂的演示實驗讓學(xué)生總結(jié)出物體在彈性碰撞過程中的一些特點， 并且能簡單得區(qū)分出彈性碰撞和非彈性碰撞。實驗： 探究

2、碰撞中的不變量 是人民教育出版社2005年出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書選修3-5第一章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)從探究實驗引導(dǎo)學(xué)生了解到了碰撞過程中的一些特點，為以后動量守恒定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。教材中先通過猜想假設(shè)出碰撞前后的不變量， 然后結(jié)合具體實際問題， 依據(jù)三個參考案例實驗總結(jié)確定出不變量到底是哪些， 讓學(xué)生體驗了探究自然規(guī)律的過程。 教材的核心是引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷對碰撞問題的探究過程， 使實驗技能訓(xùn)練與科學(xué)探究過程有機的結(jié)合起來。二、學(xué)情分析通過前面教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道物體通過相互作用而產(chǎn)生的運動類型，物理研究方法和遵循的一般規(guī)律，這為本節(jié)的教學(xué)奠定了一定的基礎(chǔ)。高中生已經(jīng)具備了初步的實驗

3、設(shè)計能力和實驗操作技能， 而且對物體通過碰撞這種相互作用從而產(chǎn)生的運動類型也有生活感性認知。 但是在探究過程中， 學(xué)生對于不變量的猜想可能比較困難， 這不同于以往學(xué)習(xí)中的規(guī)律猜想， 如果沒有一定的邏輯推導(dǎo)， 提出物體的質(zhì)量和速度的乘積是不變量是很突兀的。 教師應(yīng)由淺入深， 設(shè)計出符合學(xué)生認知水平的邏輯猜想臺階， 讓學(xué)生更好地進行總結(jié)反思和實驗探究，得到正確的結(jié)論。三、教學(xué)目標(biāo)1 .知識與技能(1) 了解碰撞的不同類型以及一維碰撞的實驗方法。(2) 知道探究碰撞中的不變量的基本思路。(3) 知道質(zhì)量改變的方法，掌握物塊碰撞前后速度的測量方法。(4) 掌握實驗數(shù)據(jù)的處理，合理分析實驗數(shù)據(jù)與猜想相結(jié)

4、合，并得出結(jié)論。2 . 過程與方法(1) 通過分析教材提供的實驗方案，學(xué)習(xí)根據(jù)要求設(shè)計實驗的方法。(2) 通過實驗過程提高學(xué)生的動手操作能力和分析數(shù)據(jù)的能力。(3) 經(jīng)歷實驗探究過程，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，讓學(xué)生認識到科學(xué)探究的意義。3 .情感態(tài)度與價值觀(1) 通過實驗的設(shè)計， 提高學(xué)生的創(chuàng)新意識， 培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。(2) 通過科學(xué)的實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究興趣以及主動與他人合作的精神。四、教學(xué)重點及難點重點：碰撞中的不變量的探究。難點：實驗數(shù)據(jù)的采集和處理，實驗方案的設(shè)計。五、教學(xué)方法本節(jié)內(nèi)容主要通過實驗法，探究法，討論法 從實驗觀察現(xiàn)象入手，引導(dǎo)學(xué)生確定

5、研究的問題， 并提出猜想， 進而引導(dǎo)學(xué)生提出多種實驗方案， 并按選定的實驗方案收集實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。六、教學(xué)媒體計算機，投影儀，教科書，pp磔件，實驗器材，如：氣墊導(dǎo)軌，光電計 時器，滑塊，打點計時器等。七、教學(xué)設(shè)計過程1 .創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課教學(xué)“實驗 探究碰撞中的不變量” 是對于動量守恒定律的引入， 教師可以結(jié)合學(xué)生原有認知結(jié)構(gòu)， 利用實驗創(chuàng)設(shè)問題情境， 讓學(xué)生主動地得到關(guān)于碰撞前后具體的不變量?！臼录?】教師利用視頻軟件向?qū)W生播放一些關(guān)于碰撞的視頻，例如：1.汽車相撞；2.天體星體碰撞等，激發(fā)學(xué)生探究碰撞現(xiàn)象的興趣。進而讓學(xué)生列舉出自 己了解的碰撞實例，教師說明：碰撞是一種非常常見的

6、現(xiàn)象，且種類繁多、變化 多端?！臼录?】教師提出問題：生活中碰撞現(xiàn)象是極其普遍的，大到天體小到微觀粒 子。因此，碰撞很值得我們?nèi)パ芯?。通過剛才的視頻我們發(fā)現(xiàn)碰撞中物體的運動 狀態(tài)總是要改變的，那么物體的運動狀態(tài)的改變有什么規(guī)律呢？今天我們就一起 來探究這個問題?！窘虒W(xué)設(shè)計說明】通過視頻的播放，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生探究實驗規(guī)律的積極性，從而引入本節(jié)教學(xué)。2 .講授新課(1)利用實驗展示不同情況的碰撞【事件3】教師提出：生活中的碰撞變化多端，我們從最簡單的一位碰撞進行研 究。并指明：兩個物體碰撞前后均沿同一條直線運動，這種碰撞叫做一維碰撞。如上圖所示，將不同質(zhì)量的小球之間進行碰撞，觀察出以

7、下實驗現(xiàn)象：現(xiàn)象1:質(zhì)量相等的a、而(ma=mb) b球靜止，拉起a求，放開后af b1撞， a球靜止，b球差不多以a球的速度擺起，擺到與a初時等高?，F(xiàn)象2:質(zhì)量不等的a、(mamb) b球靜止，拉起a求，放開后a4b碰撞， a, b球以不同速度擺起?，F(xiàn)象3:乒乓球af鐵球(mamb) b球靜止，拉起乒乓球 a,放開后a與b 碰撞，乒乓球a差不多以等速反彈擺起，b球仍靜止。事件4教師提出問題：兩個物體碰撞前后速度都發(fā)生變化，變化的情況卻又各不相同?，F(xiàn)象1、現(xiàn)象3提示我們碰撞前后有什么物理量保持不變？現(xiàn)象 2更加一 般性，是否也具有共同的“不變量”呢？教學(xué)設(shè)計說明利用對比實驗，結(jié)合物理學(xué)的研究方

8、法，揭示碰撞中運動狀態(tài)變 化的特點，引導(dǎo)學(xué)生提出自己的猜想。(2) 根據(jù)實驗情景，提出問題猜想事件5碰撞前后物體質(zhì)量不變，但質(zhì)量并不描述物體的運動狀態(tài)，不是我們 追尋的“不變量”，而且我們要找的是在各種碰撞情況下都不改變的不變量量。根據(jù)猜想的一股原理由簡單到復(fù)雜， 由單一到多樣，引導(dǎo)學(xué)生進行以下猜想：速 度在碰撞前后是變化的，但一個物體的質(zhì)量與他的乘積是不是不變量？如果不是，那么，兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度乘積之和是不是不變量？或者， 各 自的質(zhì)量與自己的速度的二次方的乘積之和是不是不變量？或者， 兩個物體的速 度與自己質(zhì)量的比值之和在碰撞前后保持不變？ 事件6教師引導(dǎo)學(xué)生提出猜想后，讓學(xué)

9、生自己設(shè)計表格處理實驗數(shù)據(jù)，并將學(xué) 生每四個人分成一組，利用實驗器材(氣墊導(dǎo)軌和光電記時器)進行自主實驗，實 驗過程中，教師巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時指導(dǎo)，并將實驗數(shù)據(jù)記錄到如下的表格中：碰撞前碰撞后質(zhì)量=掰1 =%=速度v1 =內(nèi)=& =a =mv=用尸;+掰尸;=掰dwjvj + 嗎 v：=掰/丁 +掰） w =vtn豈+*_=飛 啊教學(xué)設(shè)計說明根據(jù)簡單的實驗引導(dǎo)學(xué)生提出合理的猜想，不至于太過倉促，并使學(xué)生能夠更好的理解實驗內(nèi)容。 教師通過分組的方式讓學(xué)生進行自主實驗， 提高了學(xué)生的動手能力和團結(jié)合作精神。(3) 分析實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)實驗規(guī)律 事件7 待同學(xué)們整理好實驗數(shù)據(jù)后，讓同學(xué)們分組討論自己的

10、實驗結(jié)論，并總結(jié)出碰撞前后的不變量是什么。 事件8 通過學(xué)生的總結(jié)，教師得出結(jié)論：物體碰撞前后兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度乘積之和是不變的， 實際上并不是一次實驗， 就能得到一個規(guī)律， 但是會對我們的猜想增添幾分把握。 只有根據(jù)實驗結(jié)果推導(dǎo)出的許許多多新結(jié)論都與事實一致時，猜想才能成為一條定律。教學(xué)設(shè)計說明學(xué)生經(jīng)過自己的分析討論得到自己的實驗結(jié)論，結(jié)合教師總結(jié)的最終結(jié)論，可以更好的牢記實驗過程，掌握實驗原理。3 . 課堂小結(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生從知識與技能、 過程與方法、 情感態(tài)度與價值觀三個維度總結(jié)本節(jié)課的收獲，教師進行點評和總體歸納。教學(xué)設(shè)計說明讓學(xué)生自主總結(jié)本節(jié)收獲，充分調(diào)動學(xué)生主動性，教師給予引導(dǎo)讓學(xué)生不光從知識角度總結(jié)， 而且應(yīng)重視科學(xué)的研究思路與方法， 要逐步養(yǎng)成科學(xué)的情感態(tài)度與價值觀。4 . 布置作業(yè)(1) 根據(jù)教材中參考案例二和參考案例三進行實驗，觀察實驗結(jié)論是否與之前的結(jié)論一致。(2) 課后練習(xí)題 1.(3) 通過互聯(lián)網(wǎng)或翻閱資料查找其他探究物體碰撞的實驗，深入了解碰撞過 程。教學(xué)設(shè)計說明通過課后題目的練習(xí)提高了學(xué)生的動手能力和實際操作能力