高二物理教案-高二《探究碰撞中的不變量》導(dǎo)學(xué)案

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1、高二《探究碰撞中的不變量》導(dǎo)學(xué)案 一、生產(chǎn)、生活中的碰撞現(xiàn)象 舉出幾個(gè)你所遇到的生產(chǎn)、生活中的碰撞現(xiàn)象的例子： 用錄像片段和實(shí)驗(yàn)展示幾種生活中的碰撞,并展示兩個(gè)等大等質(zhì)量小球的碰 撞實(shí)驗(yàn) . 二、猜想一維碰撞中的不變量 1 ）分析等質(zhì)量小球的碰撞實(shí)驗(yàn) a、引導(dǎo)學(xué)生分析出觀察到的現(xiàn)象中包含了幾個(gè)運(yùn)動過程：三個(gè) 1:小球 1 下擺的過程 2:小球 1 和 2 碰撞的過程（很短暫） 3:小球 2 上擺的過程（注意得出小球2 上擺的角度和小球1 下擺前的角度相等） b 、碰撞前后的運(yùn)動狀態(tài)的變化 小球 1 速度減少，小球2 速度增加。減少的量等于增加的量（小球1 把速 度傳遞

2、給了小球2 ）。引導(dǎo)學(xué)生想到這樣的碰撞中仿佛有什么量在保持不變， 并找到這個(gè)量。顯然在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中碰撞前的速度之和等于碰撞后的速度之和。 這個(gè)不變量是速度。 2）進(jìn)行質(zhì)量大的球碰質(zhì)量小的球的實(shí)驗(yàn) 分析這次碰撞前后小球1 、 2 的速度變化關(guān)系，小球1 速度減少，小球2 速度增加，通過小球2 上擺的角度超過小球1 下擺前的角度可以開到在這次碰 撞中，碰撞前的速度之和明顯大于碰撞后的速度之和。 3）思考兩次碰撞的結(jié)論，猜想第二次碰撞前后的不變量。 顯然產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是因?yàn)閮纱闻鲎仓星虻馁|(zhì)量發(fā)生變化了，在質(zhì)量 相等的情況下速度是不變量，但是質(zhì)量不等時(shí)卻不是了。那么是不是會有個(gè)包

3、 含了質(zhì)量和速度的物理量，在碰撞前后保持不變呢？猜想這個(gè)包含了質(zhì)量和速 度的不變量。 這時(shí)學(xué)生可能會無從下手，也可能會猜到 mv 等，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)來進(jìn)行 下面的分析。 如果學(xué)生猜不到，則講述猜不到是正常的，就像牛頓不可能只是被蘋果打 到頭后就想到了萬有引力一樣，因?yàn)樗耙呀?jīng)有第谷的觀察數(shù)據(jù)和開普勒的 對數(shù)據(jù)的研究，才使牛頓得到了萬有引力定律。所以就開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測量幾 組碰撞前后的質(zhì)量速度的數(shù)據(jù)，通過觀察數(shù)據(jù)再來進(jìn)行猜想。 如果學(xué)生猜想到了，那么也不要盲目表揚(yáng)學(xué)生，要問學(xué)生猜想的根據(jù)是什 么，有什么理由。當(dāng)然學(xué)生可能說不上來，也沒有關(guān)系，只要敢猜，也值得表 揚(yáng)。但是要說

4、明物理中的猜想并非盲目的猜想，我們通過前面的碰撞例子，雖 然沒有數(shù)據(jù)，但是也可以以此為依據(jù)猜出一些，只是這種猜想可能準(zhǔn)確性不 高。為了驗(yàn)證猜想的準(zhǔn)確性，就要開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量。 三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證我們的猜想 1 ）實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量： 質(zhì)量和速度 2）測量物理量的方法： 質(zhì)量：天平 速度：光電門，擺球到最高點(diǎn)的擺角，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器…….. 3）如何設(shè)計(jì)一個(gè)一維碰撞的實(shí)驗(yàn)： 實(shí)際中的碰撞非常復(fù)雜，像桌球的碰撞，碰前的速度和碰后的速度可能根 本不在一條直線上（二維碰撞），所以這樣的碰撞太過復(fù)雜，我們可以先從簡 單的碰撞研究起，比如在一條直線上的碰撞（一維碰撞），碰后兩物體粘在一 起的碰撞（完全非彈性碰撞）研究起。 1 、氣墊導(dǎo)軌上小車的碰撞，用光點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測速 2、擺球的碰撞（碰撞前一瞬間和后一瞬間速度都在同一直線上），通過測角度 來測速 3、小車的碰撞，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速（碰后必須粘在一起，并且開始一小車必需 先靜止） 五、用氣墊導(dǎo)軌和光電計(jì)時(shí)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 注意碰撞前后速度填寫的時(shí)候還必須考慮到速度的方向 ,如果學(xué)生沒有猜到 mv 等表格。 mv 等，則只顯示質(zhì)量速度的表格，如果猜到了，則同時(shí)顯示