《实验：探究碰撞中的不变量》教案2

实验 探究碰撞中的不变量实验 探究碰撞中的不变量 教案教案 一 教材分析一 教材分析 动量守恒定律是自然界最普遍 最基本的规律之一 它不仅适用于宏观物体的低速运动 也适用于微观物体的高速运动 小到微观粒子 大到宇宙天体 无论内力是什么性质的 力 只要满足守恒条件 动量守恒定律总是适用的 动量守恒定律是研究粒子所必需 的知识 它在生产 生活和科学技术中也得到了广泛的应用 如 喷灌装置 章鱼的运动 火箭发射等 普通高中物理课程标准 对于本节的要求是 探究物体弹性碰撞的一些 特点 知道弹性碰撞和非弹性碰撞 这便要求教师通过课堂的演示实验让学 生总结出物体在弹性碰撞过程中的一些特点 并且能简单得区分出弹性碰撞和 非弹性碰撞 实验 探究碰撞中的不变量 是人民教育出版社2005年出版的普通高中 课程标准实验教科书选修3 5第一章第一节的内容 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 教材中先通过猜想假设出碰撞前后的不变量 然后结合具体实际问题 依 据三个参考案例实验总结确定出不变量到底是哪些 让学生体验了探究自然规 律的过程 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 学情分析二 学情分析 通过前面教材的学习 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 高中生已经具备了初步的实验设计能力和实验操作技能 而且对物体通过 碰撞这种相互作用从而产生的运动类型也有生活感性认知 但是在探究过程中 学生对于不变量的猜想可能比较困难 这不同于以往学习中的规律猜想 如 果没有一定的逻辑推导 提出物体的质量和速度的乘积是不变量是很突兀的 教师应由浅入深 设计出符合学生认知水平的逻辑猜想台阶 让学生更好地进 行总结反思和实验探究 得到正确的结论 三 教学目标三 教学目标 1 知识与技能知识与技能 1 了解碰撞的不同类型以及一维碰撞的实验方法 2 知道探究碰撞中的不变量的基本思路 3 知道质量改变的方法 掌握物块碰撞前后速度的测量方法 4 掌握实验数据的处理 合理分析实验数据与猜想相结合 并得出结论 2 2 过程与方法过程与方法 1 通过分析教材提供的实验方案 学习根据要求设计实验的方法 2 通过实验过程提高学生的动手操作能力和分析数据的能力 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 3 情感态度与价值观情感态度与价值观 1 通过实验的设计 提高学生的创新意识 培养学生实事求是的科学态度 体验探索自然规律的艰辛与喜悦 2 通过科学的实验探究 培养学生的科学探究兴趣以及主动与他人合作的 精神 四 教学重点及难点四 教学重点及难点 重点 碰撞中的不变量的探究 难点 实验数据的采集和处理 实验方案的设计 五 教学方法五 教学方法 本节内容主要通过实验法 探究法 讨论法从实验观察现象入手 引导 学生确定研究的问题 并提出猜想 进而引导学生提出多种实验方案 并按选 定的实验方案收集实验数据得出结论 六 教学媒体六 教学媒体 计算机 投影仪 教科书 PPT课件 实验器材 如 气垫导轨 光电计 时器 滑块 打点计时器等 七 教学设计过程七 教学设计过程 1 创设问题情境 引入新课教学创设问题情境 引入新课教学 实验 探究碰撞中的不变量 是对于动量守恒定律的引入 教师可以结 合学生原有认知结构 利用实验创设问题情境 让学生主动地得到关于碰撞前 后具体的不变量 事件事件1 1 教师利用视频软件向学生播放一些关于碰撞的视频 例如 1 汽车 相撞 2 天体星体碰撞等 激发学生探究碰撞现象的兴趣 进而让学生列举出 自己了解的碰撞实例 教师说明 碰撞是一种非常常见的现象 且种类繁多 变化多端 事件事件2 2 教师提出问题 生活中碰撞现象是极其普遍的 大到天体小到微观粒 子 因此 碰撞很值得我们去研究 通过刚才的视频我们发现碰撞中物体的运 动状态总是要改变的 那么物体的运动状态的改变有什么规律呢 今天我们就 一起来探究这个问题 教学设计说明教学设计说明 通过视频的播放 为学生创设问题情境 引发学生探究实验 规律的积极性 从而引入本节教学 2 2 讲授新课讲授新课 1 利用实验展示不同情况的碰撞 事件事件3 3 教师提出 生活中的碰撞变化多端 我们从最简单的一位碰撞进行研 究 并指明 两个物体碰撞前后均沿同一条直线运动 这种碰撞叫做一维碰撞 演示实验 如上图所示 将不同质量的小球之间进行碰撞 观察出以下实验现象 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 mA mB 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 mA mB B球静止 拉起乒乓球A 放开后A与B 碰撞 乒乓球A差不多以等速反弹摆起 B球仍静止 事件事件4 4 教师提出问题 两个物体碰撞前后速度都发生变化 变化的情况却又各 不相同 现象1 现象3提示我们碰撞前后有什么物理量保持不变 现象2更加一 般性 是否也具有共同的 不变量 呢 教学设计说明教学设计说明 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 引导学生提出自己的猜想 2 根据实验情景 提出问题猜想 事件事件5 5 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 但一个物体的质量与他的乘积是不是不变量 如 果不是 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 事件事件6 6 教师引导学生提出猜想后 让学生自己设计表格处理实验数据 并将学 生每四个人分成一组 利用实验器材 气垫导轨和光电记时器 进行自主实验 实验过程中 教师巡查 发现问题及时指导 并将实验数据记录到如下的表格 中 教学设计说明教学设计说明 根据简单的实验引导学生提出合理的猜想 不至于太过仓促 并 使学生能够更好的理解实验内容 教师通过分组的方式让学生进行自主实验 提高了学生的动手能力和团结合作精神 3 分析实验数据 总结实验规律 事件事件7 7 待同学们整理好实验数据后 让同学们分组讨论自己的实验结论 并总 结出碰撞前后的不变量是什么 事件事件8 8 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 教学设计说明教学设计说明 学生经过自己的分析讨论得到自己的实验结论 结合教师总结的 最终结论 可以更好的牢记实验过程 掌握实验原理 3 3 课堂小结课堂小结 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 教学设计说明教学设计说明 让学生自主总结本节收获 充分调动学生主动性 教师给予引导 让学生不光从知识角度总结 而且应重视科学的研究思路与方法 要逐步养成 科学的情感态度与价值观 4 4 布置作业布置作业 1 根据教材中参考案例二和参考案例三进行实验 观察实验结论是否与之 前的结论一致 2 课后练习题1 3 通过互联网或翻阅资料查找其他探究物体碰撞的实验 深入了解碰撞过 程 教学设计说明教学设计说明 通过课后题目的练习提高了学生的动手能力和实际操作能力 以 及学生收集与整理信息的能力 同时也增强了学生对这一节课的理解 八 板书设计八 板书设计 1 1 1 1 实验 探究碰撞中的不变量实验 探究碰撞中的不变量 一 一维碰撞一 一维碰撞 二 探究碰撞中的不变量二 探究碰撞中的不变量 实验猜想 两个物