人教版选修35 实验：探索碰撞中的不变量 第1课时 教案.docx

16.1实验：探究碰撞中的不变量【教学目标】 一、知识与技能 1知道碰撞有不同类型，知道一维碰撞的实验方法选择。 2知道质量改变的方法，会测量物体的质量。 3会猜想两个物体碰撞前后可能不变的物理量。 4知道物块碰撞前后速度的测量方法。 5知道两个原来连在一起的物体相互作用而分开也是一种碰撞。 6会选择实验方案，安排操作步骤，知道实验所需物理量的测量和器材操作。 7知道实验数据的记录，合理分析实验数据与猜想相结合，并得出结论。 二、过程与方法 1培养学生猜想能力，合理选择实验方案和熟练操作的能力。 2理解物块速度测量的转换替代思想是常用方法，会用转换方法测碰前，碰后的速度。 3经历实验探究过程，发现规律，让学生认识到科学探究的意义； 三、态度情感与价值观 1运用实验方法探究一维碰撞中存在的不变量，体验到物理学习的科学价值。 2通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。体验到探索自然规律的艰辛与喜悦；培养学生主动与他人合作的精神。 【重点难点】 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？ 难点：1如何创设从特殊到一般实验情境让学生能够猜想两个物体碰撞前、后保持不变的物理量表达形式。 2运用转换替代思想测量碰撞前后物块的速度。 【教学方法和教学手段】 1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。 2教学手段：演示实验引导、分组定量实验相结合，多媒体辅助。 【课前准备】 1深入体会特级教师黄国龙著作新课程背景下中学物理探究教学模式构建和策略探讨 2学习人民教育出版社物理室苗元秀老师“课程标准高中物理教科书（人教版）选修3-5编写思想”一文。 3教学环境：物理实验室，将准备好的分组实验器材先放置于学生桌下。 4教学用具：演示视频，自制半定量研究一维碰撞实验装置，特大号象棋四个（配重后质量相等），用光具座纸盒子填细沙长槽，多媒体课件。 【教学过程】 1关注自然，观察实践，提出探究问题情境。 观察视频图像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天体星体碰撞；4微观粒子碰撞（强子对撞机宇宙大爆炸试验模拟动画）；5实验室碰撞球等。 课堂互动演示：学生观察如图所示的碰撞球现象。 这个实验一上来就能吸引学生眼球。分别拉起1个，2个，3个，4个放开后让其相碰撞，观察碰撞前后的对称运动现象。可以让学生用自已的物理语言来描述以上现象。学生会提出运动小球的速度，运动小球的动能，运动小球的高度，运动小球的能量可能不变的想法。 引入新课：揭示自然生活中的各种碰撞现象的普遍性。学习和探究并且发现这类碰撞中蕴涵的物理规律是很具有科学价值和社会意义的。 （1）从实际碰撞到一维碰撞，简化研究模型。 师生对话与实际碰撞现象相比较，一维碰撞是简单的，基本的。 1一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。 （2）利用对比实验，结合物理学的研究方法，揭示碰撞中运动状态变化的特点，提出猜想课题 对比性实验 师生对话 通过对比实验发现： 现象1：质量相等的a、b球（ma=mb），b球静止，拉起a球，放开后a与b碰撞，a球静止，b球差不多以a球的速度摆起，摆到与a初时等高。 现象2：质量不等的a、b球（mamb），b球静止，拉起a球，放开后a与b碰撞，a，b球以不同速度摆起。 现象3：乒乓球a与铁球b球（mamb，rarb(3)图中m、p、n分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是()a.maonmaopmbomb.maopmaonmbomc.maopmaommbond.maommaopmbon解析(1)在此实验装置中两球的飞行时间相同，实验中可用平抛时间作为时间单位，从而变比较速度大小为比较水平位移的大小。(2)此实验要求两小球平抛，所以应使斜槽末端点的切线是水平的，选项b正确；要使碰撞时入射小球的速度不变，只要使入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放即可，与轨道是否光滑无关，选项c正确，a错误；为使入射小球不返回且碰撞时为对心正碰，应使mamb且rarb，选项d正确。(3)实验中要验证mav1mav1mbv2，取平抛时间为时间单位，则变为mamamb，即maopmaommbon。答案(1)平抛时间(2)bcd(3)c7.如图4所示，在实验室用两端带竖直挡板c、d的气垫导轨和带固定挡板的质量都是m的滑块a、b做探究碰撞中的不变量的实验：图4(1)把两滑块a和b紧贴在一起，在a上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住a和b，在a和b的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当a和b与挡板c和d碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下a运动到c的时间t1，b运动到d的时间t2。(3)重复几次取t1、t2的平均值。请回答以下几个问题：(1)在调整气垫导轨时应注意_；(2)应测量的数据还有_；(3)作用前a、b两滑块的速度与质量乘积之和为_，作用后a、b两滑块的速度与质量乘积之和为_。解析(1)为了保证滑块a、b作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试。(2)要求出a、b两滑块在卡销放开后的速度，需测出a至c的时间t1和b至d的时间t2，并且要测量出两滑块到两挡板的运动距离l1和l2，再由公式v求出其速度。(3)设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为va，vb。碰前两滑块静止，v0，速度与质量乘积之和为0；碰后两滑块的速度与质量乘积之和为(mm)m。若设向右为正方向，同理可得碰后两滑块的速度与质量的乘积之和为m(mm)。答案(1)用水平仪测量并调试使得气垫导轨水平(2)a至c的距离l1、b至d的距离l2(3)0(mm)m或m(mm)8.用如图5所示的装置进行以下实验：图5a.先测出滑块a、b的质量m、m及滑块与桌面间的动摩擦因数，查出当地的重力加速度gb.用细线将滑块a、b连接，使a、b间的弹簧压缩，滑块b紧靠在桌边c.剪断细线，测出滑块b做平抛运动的落地点到重垂线的水平距离x1和滑块a沿桌面滑行的距离x2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母： _。(2)若mv为不变量，需验证的关系式为_。解析(1)要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块质量及各自的速度。取向右方向为正方向，剪断细线后，