《实验：探究碰撞中的不变量》教学设计
一、教材分析：
《实验：探究碰撞中的不变量》的内容选自人教版物理选修3-5第十六章第一节的内容。本节从探究实验引导学生了解到了碰撞过程中的一些特点，为以后动量守恒定律的学习奠定了基础，且在原子物理中也有涉及，因此本内容起着承上启下的作用。教材通过实验情境从特殊到一般化探究，让学生体验碰撞中不变量的猜想认知过程；让学生在实验探究引导和实践中收获“不变量的猜想”成果，体验学习探究过程，了解碰撞前后物块速度的获得方法，发展对学科的兴趣与热情。教材的核心是引导学生经历对碰撞问题的探究过程，使实验技能训练与科学探究过程有机的结合起来。
二、学情分析 ：
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，这为本节的教学奠定了一定的基础。上节课我们学习了第二节《动量和动量定理》，对学生对不变量的猜想起到引导作用。
学生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从而产生的运动类型也有生活感性认知。教师要多指导学生学习方法，使其掌握实验内涵。
三、教学目标 ：
（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、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观
1、通过对实验方案的设计，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。
2、通过对实验数据的记录与处理，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。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
四、重、难点：?
??重点：
1．猜想两个物体碰撞前、后保持不变的物理量可能的表达形式。?
2．如何合理测量物块碰撞前后的速度？?
3. 实验数据的处理。
??难点：
速度的测量方法。
实验数据的处理。?
五、教学方法：?
? 教学方法：运用物理“科学探究”和“实验探究”相结合的教学模式实施教学。???
六、教学过程：
(一）引入新课：
复习动量的定义、表达式、性质。引入动量这个概念对我们研究碰撞这一生活中常见现象有重要意义。?
课件演示：日常自然现象和社会生活中的各种碰撞现象：1．汽车相撞；2．体育项目台球比赛；3．拳击；4．网球；5．短道速滑接力比赛。两个小实验：人车模型；动量传递演示器
演示实验：动量传递演示器演示多种碰撞情况
在物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）．
(二）讲授新课：
1、实验探究的基本思路：研究一种运动，总是从最简单的开始研究。今天我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。
2、根据实验情景，提出问题猜想
碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”，而且我们要找的是在各种碰撞情况下都不改变的不变量量。根据猜想的一般原理由简单到复杂，由单一到多样，引导学生进行以下猜想：速度在碰撞前后是变化的，一个物体的质量与它速度的乘积不是不变量。那么，两个物体各自的质量与自己的速度乘积之和是不是不变量？或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不是不变量？或者，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？学生猜想还有什么可能是不变量？
3、教师引导学生提出猜想后，利用实验器材（气垫导轨和光电记时器）进行实验探究。
（1）探究一：质量大的物体碰撞质量小的物体，碰后分开。测量后读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格。
将实验中测得的物理量填入下表，物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反时需要注意正负号.
t1= ，t２= ，t３= ，t4=
碰撞前
碰撞后
质量
m1 =
m2 =
m1=
m2=
速度
v1=
v2=
v1′=
v2′=
mv
m1v1＋m2v2=
m1v1′＋m2v2=
mv2
m1v＋m2v=
m1v1′2＋m2v2′2=
＋=
＋=
其他猜想
通过研究以上实验数据，找到碰撞前后的“不变量”．
数据处理：v=，L为公因式，可约，实验数据计算下表是否是不变量。
碰撞前
碰撞后
误差
mv==m
m1=
m1＋m2=
mv2==m
m1=
m1＋m2=
=
=
＋=
其他猜想
（2）探究二：质量小的物体碰撞质量大的物体，碰后分开。测量后读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格。
数据处理：（a）在探究一，确定不是不变量的物理量不需再验证。
（b）在实验过程中，会发现m1反弹，即速度反向，验证质量乘速度可能是不变量还是质量乘速率可能是不变量。
（3）探究三：碰撞后不分开。测量后读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格。
4、分析实验数据，总结实验规律
待同学们整理好实验数据后，让同学们根据自己的实验结论，总结出碰撞前后的不变量是什么。
通过学生的总结，教师得出结论：物体碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度乘积之和是不变的，实际上并不是一次实验，就能得到一个规律，但是会对我们的猜想增添几分把握。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，猜想才能成为一条定律。
（三）课堂小结：
教师引导学生从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度总结本节课的收获，教师进行点评和总体归纳。
（四）布置作业：
自己设计验证动量是否为不变量的实验，并进行实验，观察实验结论是否与之前的结论一致。
课件10张PPT。课题：探究碰撞中的不变量
学科：物理
年级：高二
版本：人民教育出版社
实验：探究碰撞中的不变量 拳击打网球台球碰 撞实验思路建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动，且方向同向为正，反向为负；这种情况叫做一维碰撞。质量?速度?在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量有哪些？速率?实验猜想?m1m2①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。
②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。也许……碰撞前后哪些物理量可能不变呢？？？？需要考虑的问题测速原理：光电门测速测出滑块经过光电门的时间t，
挡光条的宽度为L，?则滑块匀速运动的速度为 如图所示,利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量,已知遮光片的宽度为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电门的时间各自为ΔtA和Δ tB，碰撞后，滑块B和A先后以Δ tB′和Δ tA′ 经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，
则可用题中条件写出所满足的关系式是_____________________________?????Ｌ课堂练习本节课你学到了什么？课后作业：
还有其他方案吗？
