161实验探究碰撞中的不变量教学设计.docx

1、161实验探究碰撞中的不变量教学设计普通高中课程标准实验教科书 选修3-5 16.1 实验：探究碰撞中的不变量 教学设计 班级 高二 备课人 备课时间 2012 年 4 月 9日【教学目标】1、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。2、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。3、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

2、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；（4）在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。教学重点：碰撞中的不变量的探究。教学难点：实验数据的处理。教学方法：启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等。【课时安排】 1课时教学过程：第一节 探究碰撞中的不变量 （一）引 入演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运

3、动状态。（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。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）进行新课1、实验探究的基本思路（1） 一维碰撞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。演示：如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为

4、角。 如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角=，这说明A、B两球碰后交换了速度； 如果mAmB，碰后A、B两球一起向右摆动； 如果mAmB，碰后A、B两球一起向右摆动； 如果mAmB，碰后A球反弹、B球向右摆动。以上现象可以说明什么问题？结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同（碰撞过程中，速度的变化与质量的大小有关）。（2）追寻不变量分析：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”。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。 在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体

5、的质量和物体的速度。设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为、，规定某一速度方向为正。碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下三种猜测：2、实验条件的保证、实验数据的测量（1）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（对心碰撞）；（2）用天平测量物体的质量；（3）测量两个物体在碰撞前后的速度。问题：测量物体的速度可以有哪些方法？提示：速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。参考案例一种测速原理

6、如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L，气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。 当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t。3、实验方案（1）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示） 实验记录及分析（a-1）碰撞前碰撞后质量m1=4m2=4m1=4m2=4速度v1=9v2=0=3=6mvmv2v/m实验记录及分析（a-2）碰撞前碰撞后质量m1=4m2=2m1=4m2=2速度v1=9v2=0=4.5=9mvmv2v/m实验记录及分析（a-3

7、）碰撞前碰撞后质量m1=2m2=4m1=2m2=4速度v1=6v2=0= -2=4mvmv2v/m实验记录及分析（b）碰撞前碰撞后质量m1=4m2=2m1=4m2=2速度v1=9v2=0=6= 6mvmv2v/m（2） 用小车研究碰撞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，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。4、结论：第一种猜测是对，即练案（自主练习）1、在一个物理过程中始终保持不变的物理量叫不变量，也叫_量。2、在气垫导轨上进行探究实验时，用的仪

8、器除了光电门、滑块、挡光片外，还有_。3、在气垫导轨上进行实验时，首先应该做的是( )A给气垫导轨通气 B给光电计时器进行归零处理C把滑块放到导轨上 D检查挡光片通过光电门时是否能挡光计时4、在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是( )A滑块的质量 B挡光的时间C挡光片间的距离 D光电门的高度5、若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作是正确的是 ( )A相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D先释放拖动纸带的小车，再接通打点

9、计时器的电源6、关于打点计时器使用的电源，下列说法正确的是( )A火花式打点计时器使用低压交流电源，电磁式打点计时器使用低压直流电源B火花式打点计时器使用低压交流电源，电磁式打点计时器使用220V 交流电源C火花式打点计时器使用220V交流电源，电磁式打点计时器使用低压交流电源D火花式打点计时器使用220V交流电源，电磁式打点计时器使用220V 直流电源7、对于实验最终的结论m1v1m2v2m1 v1m2 v2 ，下列说法正确的是 ( )A仅限于一维碰撞 B任何情况下m1v12m2v22m1 v12m2 v22也一定成立C式中的v1、v2、v1、v2 都是速度的大小 D式中的不变量是m1和m2

10、组成的系统的总动量8、如图所示，两个质量相同的小钢球，按图示方式悬挂，让其中一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放，下列说法正确的是 ( )A碰撞后，两球相互交换速度，入射球静止，被碰球以入射球碰前的速度运动B碰撞后，入射球被反弹，被碰球以入射球碰前2倍的速度运动C碰撞前后，两球有mv1mv2（v1和v2分别表示两球相碰前后的速度）D碰撞前后，两球有mv1mv2（v1和v2分别表示两球相碰前后的速度）9、在气垫导轨上的两个滑块P、Q，质量分别为m1、m2，已知它们碰撞后的速度分别为v1、v2，碰撞前P的速度为v1，则碰撞前Q的速度v2为 ( )A0 Bv1v2 v1 C D

11、10、在光滑水平桌面上有两个小球，甲球的质量为2kg，乙球的质量为1kg，甲球以4m/s的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是 ( )A碰撞后甲球的速度为零，乙球的速度为8m/s，方向与甲球原来的速度方向相同B碰撞后甲球的速度一定变小C仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小D以上说法均不正确11、试写出下列物理过程中的不变量：（1）一物体做自由落体；（2）一个物体在竖直方向做匀速直线运动；（3）一物体沿光滑曲面自由下滑。12、用气垫导轨做实验时，某一滑块通过光电门时，双挡光片两次挡光的记录为284.1ms和294.6ms，测得挡光片的挡光距离为5cm，则此滑块的速度多大？13、在气垫导轨上有两个质量均为m的滑块，两个滑块都带有尼龙搭扣，使一滑块以速度v运动，和静止的另一滑块相碰，碰后两滑块以共同速度v运动，请猜测这一过程中的守恒量和不守恒量。14、物理量分哪两类，怎么样描述它们的变与不变？