《實(shí)驗(yàn)探究碰撞中的不變量》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量教學(xué)設(shè)計(jì)浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)中興中學(xué)物理組呂征【設(shè)計(jì)思想 】1設(shè)計(jì)思想：新教科書關(guān)于動(dòng)量的教學(xué)，與過(guò)去相比變化很大。突出了兩點(diǎn)：體現(xiàn)學(xué)習(xí)中的探究精神；強(qiáng)調(diào)物理學(xué)中“不變量”的思想。編者的邏輯線索與特級(jí)教師黃國(guó)龍新課程背景下物理探究教學(xué)模式理論一脈相承。基于學(xué)習(xí)并體會(huì)“科學(xué)探究”與“實(shí)驗(yàn)探究”這兩種教學(xué)模式相結(jié)合的實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)情境從特殊到一般化探究，讓學(xué)生體驗(yàn)碰撞中不變量的猜想認(rèn)知過(guò)程；讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究引導(dǎo)和實(shí)踐中收獲“不變量的猜想”成果，體驗(yàn)學(xué)習(xí)探究過(guò)程，了解碰撞前后物塊速度的獲得方法，發(fā)展對(duì)學(xué)科的興趣與熱情，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和交流協(xié)作能力。2設(shè)計(jì)元素：嘗試改造實(shí)驗(yàn)

2、案例二運(yùn)用于引導(dǎo)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教材書中學(xué)生定量探究實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄方法。【教材分析 】課標(biāo)學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見對(duì)本課教學(xué)內(nèi)容的要求。基本要求：猜想兩個(gè)物體碰撞前、后可能保持不變的物理量，寫出相應(yīng)的表達(dá)式。知道碰撞的不同類型，知道一維碰撞的實(shí)驗(yàn)方法。會(huì)設(shè)計(jì)比較完整的實(shí)驗(yàn)方案，知道實(shí)驗(yàn)需測(cè)的物理量和所需器材。知道質(zhì)量改變的方法，會(huì)測(cè)量物塊（小球）的質(zhì)量。知道物塊（小球）碰撞前、后速度的測(cè)量方法。知道使兩個(gè)碰撞物塊粘連在一起運(yùn)動(dòng)的操作方示。能合理安排操作步驟。能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表，并記錄數(shù)據(jù)。分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。發(fā)展要求：理解物塊彈開的情形也相當(dāng)于碰撞。了解實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，知道平衡摩擦

3、力的方法。選修 3-5動(dòng)量守恒定律與原必修加選修動(dòng)量安排完全不一樣， “動(dòng)量”概念的引入與過(guò)去也不同。教學(xué)中如何引入動(dòng)量概念并對(duì)動(dòng)量概念的教學(xué)是需要研究的一個(gè)問題。原教材通過(guò)具體碰撞實(shí)例，得出，直接引入動(dòng)量和沖量概念。教師一般也受束縛于此，常常設(shè)法通過(guò)學(xué)生生活中的經(jīng)驗(yàn)和生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)得出： “力的作用效果”與質(zhì)量有關(guān)，與速度有關(guān)。質(zhì)量和速度乘積越大，作用效果越明顯。揭示動(dòng)量的概念正是描述“力的作用效果”的物理量。達(dá)到學(xué)生方便、快速理解動(dòng)量概念的目的。而新教材顯然不僅關(guān)注的定義，而是更關(guān)注遵循科學(xué)史的發(fā)展軌跡，在碰撞中的追尋“不變量”的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，由碰撞前后的矢量保持不變引出“動(dòng)量”的概念過(guò)程。在認(rèn)

4、知邏輯上表明了“動(dòng)量”的來(lái)龍去脈，從而讓學(xué)生不易機(jī)械的認(rèn)為物理概念，定義等好像是物理學(xué)家天才般拼湊出來(lái)的。教學(xué)在注重知識(shí)技能目標(biāo)的同時(shí)，更關(guān)注物理科學(xué)的過(guò)程，科學(xué)態(tài)度和科學(xué)價(jià)值觀的本身?！笆睾恪辈坏恕安蛔儭保野睾銞l件和討論守恒的必要性。新課程教學(xué)用書一再?gòu)?qiáng)調(diào)“不變量”并不是“守恒量”。不變是指狀態(tài)值的大小，守恒是指變化的過(guò)程。“不變”僅僅只是“守恒”中數(shù)量關(guān)系的一種表達(dá)，并不能作為“守恒”的等效表述。 “保持不變”才意味“守恒”過(guò)程，而要在課堂教學(xué)的碰撞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中去讓學(xué)生追尋“始終的不變量”是不現(xiàn)實(shí)，也是沒有必要的。所以指導(dǎo)用書意以新的觀點(diǎn)追尋“不變量”的過(guò)程，而不是追尋“保持

5、不變量”的過(guò)程?？梢钥闯觯谛陆炭茣?，動(dòng)量守恒定律不再是牛頓定律演繹的結(jié)果。學(xué)生通過(guò)教師的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)和自己的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)物體碰撞過(guò)程中的確存在某個(gè)不變的物理量。盡管這個(gè)想法是朦朧的，但卻是非常珍貴的，這是探究精神的體現(xiàn)，是科學(xué)方法的教育。教師要體會(huì)教材中力圖通過(guò)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室這個(gè)小小的天地讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的探究性和探究中的不確定性，使學(xué)生對(duì)科學(xué)的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)能夠稍稍深入一些，教師應(yīng)為此付出努力?！緦W(xué)情分析 】通過(guò)前面模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道物體通過(guò)相互作用而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)類型，物理研究方法和遵循的一般規(guī)律；學(xué)生也已經(jīng)具備了初步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)操作技能；學(xué)生對(duì)物體通過(guò)碰撞這種相互作用從而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)類型

6、也有生活感性認(rèn)知，并且在必修 2 中“機(jī)械能及其守恒定律”一章中有過(guò)類似的探究經(jīng)歷和體驗(yàn)。學(xué)生可能遇到的困難：碰撞情境的一維化實(shí)驗(yàn)案例比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和操作也較泛談化。使得學(xué)生的追尋“不變量”思維的落腳點(diǎn)很抽象。碰撞中的“不變量”的追尋是學(xué)生陌生的，并且又是一個(gè)矢量，不像追尋“機(jī)械能及其守恒定律”中動(dòng)能，勢(shì)能轉(zhuǎn)化中機(jī)械能守恒學(xué)生有基礎(chǔ)，并且是標(biāo)量。學(xué)生對(duì)一維實(shí)驗(yàn)的碰撞情境的基本認(rèn)知一般是碰撞前后的速度大小之和不變，或碰撞前后的速度存在某種數(shù)學(xué)關(guān)系。沒有這樣的邏輯遞進(jìn)過(guò)程，提出物體的質(zhì)量與各自速度的乘積是不是不變量的猜想？是比較困難的，而且很唐突，容易進(jìn)入驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)循環(huán)。學(xué)生設(shè)計(jì)用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)

7、量碰撞前后物體的速度時(shí)會(huì)遇到大的困難，設(shè)計(jì)不出。學(xué)生需要的學(xué)習(xí)策略：教師設(shè)計(jì)由淺入深，設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知水平的邏輯猜想臺(tái)階和必要情境數(shù)據(jù)，并創(chuàng)設(shè)悖論實(shí)驗(yàn)情景，讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)反思和實(shí)驗(yàn)探索。分組不同實(shí)驗(yàn)情境實(shí)驗(yàn)類比和歸納?！窘虒W(xué)目標(biāo) 】一、知識(shí)與技能1知道碰撞有不同類型，知道一維碰撞的實(shí)驗(yàn)方法選擇。2知道質(zhì)量改變的方法，會(huì)測(cè)量物體的質(zhì)量。3會(huì)猜想兩個(gè)物體碰撞前后可能不變的物理量。4知道物塊碰撞前后速度的測(cè)量方法。5知道兩個(gè)原來(lái)連在一起的物體相互作用而分開也是一種碰撞。6會(huì)選擇實(shí)驗(yàn)方案，安排操作步驟，知道實(shí)驗(yàn)所需物理量的測(cè)量和器材操作。7知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，合理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與猜想相結(jié)合，并得出結(jié)論。

8、二、過(guò)程與方法1培養(yǎng)學(xué)生猜想能力，合理選擇實(shí)驗(yàn)方案和熟練操作的能力。2理解物塊速度測(cè)量的轉(zhuǎn)換替代思想是常用方法，會(huì)用轉(zhuǎn)換方法測(cè)碰前，碰后的速度。3經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究的意義；三、態(tài)度情感與價(jià)值觀1運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法探究一維碰撞中存在的不變量，體驗(yàn)到物理學(xué)習(xí)的科學(xué)價(jià)值。2通過(guò)科學(xué)探究教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究興趣和熱情。體驗(yàn)到探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅；培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)與他人合作的精神。【重點(diǎn)難點(diǎn) 】重點(diǎn)： 1猜想兩個(gè)物體碰撞前、后保持不變的物理量可能的表達(dá)形式2如何合理測(cè)量物塊碰撞前后的速度？難點(diǎn)： 1如何創(chuàng)設(shè)從特殊到一般實(shí)驗(yàn)情境讓學(xué)生能夠猜想兩個(gè)物體碰撞前、后保持不變的物理量表達(dá)

9、形式。2運(yùn)用轉(zhuǎn)換替代思想測(cè)量碰撞前后物塊的速度?！窘虒W(xué)方法和教學(xué)手段】1教學(xué)方法：運(yùn)用物理“科學(xué)探究”和“實(shí)驗(yàn)探究”相結(jié)合的教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)。2教學(xué)手段：演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)、分組定量實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，多媒體輔助。【課前準(zhǔn)備 】1深入體會(huì)特級(jí)教師黃國(guó)龍著作新課程背景下中學(xué)物理探究教學(xué)模式構(gòu)建和策略探討2學(xué)習(xí)人民教育出版社物理室苗元秀老師“課程標(biāo)準(zhǔn)高中物理教科書（人教版） 選修 3-5編寫思想”一文。3教學(xué)環(huán)境：物理實(shí)驗(yàn)室，將準(zhǔn)備好的分組實(shí)驗(yàn)器材先放置于學(xué)生桌下。4教學(xué)用具：演示視頻，自制半定量研究一維碰撞實(shí)驗(yàn)裝置，特大號(hào)象棋四個(gè)（配重后質(zhì)量相等），用光具座紙盒子填細(xì)沙長(zhǎng)槽，多媒體課件?！窘虒W(xué)過(guò)程 】1關(guān)注自

10、然，觀察實(shí)踐，提出探究問題情境。觀察視頻圖像 日常自然現(xiàn)象和社會(huì)生活中的各種碰撞現(xiàn)象：1汽車相撞； 2體育項(xiàng)目臺(tái)球比賽； 3天體星體碰撞； 4微觀粒子碰撞 （強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)宇宙大爆炸試驗(yàn)?zāi)M動(dòng)畫） ；5實(shí)驗(yàn)室碰撞球等。課堂互動(dòng)演示 ：學(xué)生觀察如圖所示的碰撞球現(xiàn)象。這個(gè)實(shí)驗(yàn)一上來(lái)就能吸引學(xué)生眼球。分別拉起1 個(gè)，2個(gè)，3 個(gè)，4 個(gè)放開后讓其相碰撞，觀察碰撞前后的對(duì)稱運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象?？梢宰寣W(xué)生用自已的物理語(yǔ)言來(lái)描述以上現(xiàn)象。學(xué)生會(huì)提出運(yùn)動(dòng)小球的速度，運(yùn)動(dòng)小球的動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)小球的高度，運(yùn)動(dòng)小球的能量可能不變的想法。引入新課： 揭示自然生活中的各種碰撞現(xiàn)象的普遍性。學(xué)習(xí)和探究并且發(fā)現(xiàn)這類碰撞中蘊(yùn)涵的物理規(guī)律是很

11、具有科學(xué)價(jià)值和社會(huì)意義的。（1）從實(shí)際碰撞到一維碰撞，簡(jiǎn)化研究模型。師生對(duì)話 與實(shí)際碰撞現(xiàn)象相比較，一維碰撞是簡(jiǎn)單的，基本的。1一維碰撞：兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動(dòng)。（ 2）利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)合物理學(xué)的研究方法，揭示碰撞中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的特點(diǎn)，提出猜想課題對(duì)比性實(shí)驗(yàn) 師生對(duì)話 通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)象 1：質(zhì)量相等的A、B 球（ mA=mB）， B 球靜止，拉起A球，放開后 A與 B碰撞， A 球靜止， B 球差不多以 A 球的速度擺起，擺到與A 初時(shí)等高。現(xiàn)象 2：質(zhì)量不等的A、B 球（ mA>mB），B 球靜止，拉起A 球，放開后 A 與 B 碰撞， A，B球以不

12、同速度擺起。現(xiàn)象 3：乒乓球 A 與鐵球 B 球（ mA<mB）， 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。提出問題兩個(gè)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。現(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？分析討論 學(xué)生可能提出運(yùn)動(dòng)小球的速度，運(yùn)動(dòng)小球的動(dòng)能，運(yùn)動(dòng)小球的高度，運(yùn)動(dòng)小球的能量保持不變。教師運(yùn)用感性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生由感性到理性的思考，關(guān)注碰撞問題所表現(xiàn)出的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。并能結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知邏輯水平，引導(dǎo)學(xué)生提出合理的猜想。2靈活優(yōu)化，充分

13、結(jié)合運(yùn)用物理“實(shí)驗(yàn)探究”和“科學(xué)探究”教學(xué)模式開展教學(xué)（ 1）創(chuàng)設(shè)感性實(shí)驗(yàn)猜想情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想引導(dǎo)猜想 碰撞前后物體質(zhì)量是不變的。顯然并不是我們追尋的“不變量”。根據(jù)猜想的一般原理由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由單一到多樣，由數(shù)學(xué)表達(dá)語(yǔ)言對(duì)稱和諧出發(fā)。一個(gè)物體的速度在碰撞前后是變化的，二個(gè)物體的速度之和在碰撞前后是不是不變呢？即：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 引導(dǎo)性提問：猜想“不變量”表達(dá)中與碰撞物體的質(zhì)量可能無(wú)關(guān)出發(fā)，符合猜想的一般原理由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由單一到多樣，符合科學(xué)語(yǔ)言對(duì)稱和諧美。如何改進(jìn)對(duì)比實(shí)驗(yàn)情境 設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證猜想？分析討論：實(shí)驗(yàn)中如何保證碰撞是一維的？怎樣測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體的碰撞前后速度？學(xué)生得出：由轉(zhuǎn)換測(cè)量

14、A， B 物塊碰撞前后的擺起的高度，計(jì)算碰撞前后物塊的速度。 即：教師提出這個(gè)引導(dǎo)問題，是發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)研究方法，有利于探究過(guò)程的體現(xiàn)，避免課堂探究教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)轵?yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)注重基礎(chǔ)性，繼承性和遷移性，避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的形式化。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ：（參考案例二學(xué)生提出、交流完善，確定設(shè)計(jì)；改進(jìn)的裝置如圖所示。）說(shuō)明：遷移和繼承引課實(shí)驗(yàn)的情境，用生活化的素材參與設(shè)計(jì)，體現(xiàn)碰撞的一般性和情趣性，激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的動(dòng)機(jī)和創(chuàng)造性思維的火花。單線擺不穩(wěn)定，對(duì)心碰撞困難。用光滑圖板限定和大號(hào)象棋可以保證碰撞的一維性，通過(guò)對(duì)象棋配重可以容易改變質(zhì)量大小。實(shí)驗(yàn)操作 1：說(shuō)明：通過(guò)貼金屬片（ 1 元

15、硬幣）或打孔 填鐵砂 方法制成兩個(gè)質(zhì)量相近的大號(hào)象棋?？刂茥l件（ mA =mB 248g v2=0）用天平測(cè)量。將 A 拉起 h1 后釋放， B 豎直靜止懸掛。A 擺下和 B 發(fā)生碰撞。用“逐次逼近法”確定A，B 上升的最高位置：先用目測(cè)確定擺上升的最高位置，做出標(biāo)記，然后再重復(fù)碰撞幾次，逐次修正出準(zhǔn)確位置。從圖紙上測(cè)量出的數(shù)值。h1 ， h1 ， h2數(shù)據(jù)記錄： mA =mB 248 g由得：碰撞前碰撞后hvhvvh12h12v12120012v1+v2v +v分析討論 ：猜想成立嗎？如果成立，是否具有普通性呢？從特殊到一般引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的一般性原理。實(shí)驗(yàn)操作2 ：說(shuō)明：改變A，

16、B 物體的質(zhì)量關(guān)系。通過(guò)貼金屬片（1 元硬幣）或打孔填鐵砂 方法制成兩個(gè)質(zhì)量相近兩倍的大號(hào)象棋。控制條件（mA =500gmB=24 8g v2=01個(gè) 1 元硬幣質(zhì)量6 0g）數(shù)據(jù)記錄：（mA =50 0gmB=248gv2=0）碰撞前碰撞后1v12v2h1v1h 2v2hh00v1 +v2v1+v2分析討論 ：猜想并不是普通成立。 二個(gè)物體的速度之和不是“不變量” 。在 A，B 碰撞中，兩物體的速度碰撞前后是變化的，發(fā)現(xiàn)二個(gè)物體的速度之和與碰撞物體的質(zhì)量是有關(guān)的。質(zhì)量是不變的，但碰撞物體的質(zhì)量大小卻會(huì)影響碰撞前后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。證偽了猜想后又如何修正猜想呢？猜想的表達(dá)式中可能包含m 量。（2）

17、鋪設(shè)證偽實(shí)驗(yàn)情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想。引導(dǎo)修正，提升猜想 由引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的觀察和以上證偽過(guò)程，由運(yùn)動(dòng)小球的能量可能保持不變猜想：二個(gè)物體各自質(zhì)量與自己的速度平方乘積之和碰撞前后是不是不變呢？即：分析討論 ：由：并應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)操作1： 實(shí)驗(yàn)操作2：的數(shù)據(jù)記錄?？梢园l(fā)現(xiàn)只要驗(yàn)證：是否成立？碰撞前碰撞后h1h2h1h 201 1m1h1+m2h2m h學(xué)生：猜想成立嗎？如果成立，是否具有普通性呢？從特殊到一般繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的一般性原理。實(shí)驗(yàn)操作3：說(shuō)明：通過(guò)在象棋相碰的側(cè)面貼上強(qiáng)性的雙面膠，=mB 24 8gv2=0）如圖所示。 控制條件（ mA將 A 拉起 h1 后釋放， A 擺下和 B 發(fā)

18、生碰撞。使A、B 相碰后粘合在一起向上擺。用“逐次逼近法”確定A， B 上升的最高位置，測(cè)出的數(shù)值。數(shù)據(jù)記錄：mA =mBh1 ， h 1 ， h224 8g碰撞前碰撞后hh2h110m h（ m+m ） h11121分析討論 ：發(fā)現(xiàn)當(dāng) A、B 碰撞前后如果是分離的情況能量損耗較小，而A、B 碰撞后粘合成一起，這樣的相碰撞過(guò)程中能量明顯有較大的損耗。那么碰撞前后的動(dòng)能也并不是要追尋的“不變量” 。通過(guò)在前面的1， 2，3 實(shí)驗(yàn)操作中，引導(dǎo)學(xué)生由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由熟悉到繼承，由關(guān)聯(lián)到創(chuàng)新。已經(jīng)猜想證偽了，后來(lái)發(fā)現(xiàn)碰撞中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變與質(zhì)量是有關(guān)的，又證偽了。修正提升猜想 那么，兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自

19、己的速度的乘積之和是不是“不變量” 呢？即：說(shuō)明：學(xué)生對(duì)碰撞問題既熟悉又陌生，要求學(xué)生直接猜想是困難的，要設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知水平的猜想情境和臺(tái)階環(huán)節(jié)是必要的。再進(jìn)行針對(duì)性強(qiáng)的引導(dǎo)，在猜想環(huán)節(jié)設(shè)置演示實(shí)驗(yàn)（有一定半定量性質(zhì)的） ，學(xué)生熟悉并操作簡(jiǎn)潔，數(shù)據(jù)處理方法創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)情境中（而不是復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置如氣墊導(dǎo)軌，光電門等）發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。再給定器材的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)方向明確，可以降低難度。也容易讓學(xué)生理解猜想的理性思考，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)程探究的教學(xué)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)操作和討論整合：結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作1、 2、 3 三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄環(huán)節(jié) 分析討論 ：發(fā)現(xiàn)當(dāng) A、B 碰撞前后是分離的還是A、 B 碰撞后粘合成一起的，A、

20、 B 質(zhì)量相等的還是A、B 質(zhì)量不相等的。在師生互動(dòng)協(xié)作過(guò)程中初步驗(yàn)證猜想。是否具有普通性呢？從特殊到一般繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的一般性原理。在學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)之前，繼續(xù)創(chuàng)設(shè)悖論實(shí)驗(yàn)情景，鋪設(shè)“不變量”矢量性內(nèi)涵。（3）創(chuàng)設(shè)悖論實(shí)驗(yàn)情景，鋪設(shè)“不變量”矢量性的內(nèi)涵。新的問題情境 ：在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中乒乓球A 擺起后，碰撞原來(lái)靜止的鐵球B，我們發(fā)現(xiàn)乒乓球 A 反方向彈回來(lái)，鐵球 B 幾乎保持靜止。一個(gè)小質(zhì)量的物塊去碰撞一個(gè)大質(zhì)量的物塊會(huì)發(fā)生反方向彈回的現(xiàn)象。這也是一種碰撞現(xiàn)象，在這種碰撞現(xiàn)象中兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自己速度的乘積之和是不是“不變量”呢？即：仍成立嗎？實(shí)驗(yàn)操作4：控制條件mA=248

21、gB2m 50 0gv =0碰撞前碰撞后h1v1h2v2h1v1h 2v200+分析討論 ：我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正值代入，對(duì)于上述過(guò)程碰撞前后和+ 并不相同。這是為什么呢？這里創(chuàng)設(shè)一個(gè)悖論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為理解這個(gè)“不變量”的矢量性作一個(gè)鋪墊。滲透科學(xué)史教育，理解“不變量”的矢量性 笛卡爾被這一問題也難住了很長(zhǎng)一段時(shí)間，直到被荷蘭物理學(xué)家惠更斯解決。在牛頓所著的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書中這樣描述：推論：由指向同一方向的運(yùn)動(dòng)的和。以及由相反方向的運(yùn)動(dòng)的差。所得的運(yùn)動(dòng)的量，在物體間相互作用中保持不變?！币龑?dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)如果引入方向的正負(fù)性的話，與具有相等性的特征。（4）進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)實(shí)踐將學(xué)生分成 3 大組，每種方案都安排 6 個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，拿出事先準(zhǔn)備好的儀器，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)主要器材如下。說(shuō)明：如圖甲原裝置水平要鋪設(shè)白紙和復(fù)寫紙，關(guān)鍵是碰撞小球要反復(fù)彈跳，落點(diǎn)不清晰，影響集體實(shí)驗(yàn)效率和精度。改變?yōu)橛霉饩咦埡凶犹罴?xì)沙長(zhǎng)槽來(lái)替代。小球一落就陷下細(xì)沙里，落點(diǎn)單一清晰準(zhǔn)確，非常利于測(cè)量。而且小球在實(shí)驗(yàn)室里也不會(huì)到處亂滾。這個(gè)填細(xì)沙長(zhǎng)槽還可以用于如圖丙的“爆炸類”碰撞的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便，效果也是非常突出的。探究結(jié)論小結(jié)提高碰撞中的 “不變量” 是：兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自己速度的乘積之和。即：并且 碰撞中的“不變量”mv 具