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：用錄像片段和實驗展示幾種生活中的碰撞,并展示兩個等大等質(zhì)量小球的碰撞實驗 .二、猜想一維碰撞中的不變量1 ）分析等質(zhì)量小球的碰撞實驗a、引導(dǎo)學(xué)生分析出觀察到的現(xiàn)象中包含了幾個運動過程：三個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，并找到這個量。顯然在這個實驗中碰撞前的速度之和等于碰撞后的速度之和。這個不變量是速度。2）進行質(zhì)量大的球碰質(zhì)量小的球的實驗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)果的原因是因為兩次碰撞中球的質(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)量不等時卻不是了。那么是不是會有個包含了質(zhì)量和速度的物理量，在碰撞前后保持不變呢？猜想這個包含了質(zhì)量和速度的不變量。這時學(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，因為他之前已經(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。所以就開始進行實驗，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)再來進行猜想。如果學(xué)生猜想到了，那么也不要盲目表揚學(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。但是要說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。為了驗證猜想的準(zhǔn)確性，就要開始進行實驗測量。三、設(shè)計實驗來驗證我們的猜想1 ）實驗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，擺球到最高點的擺角，打點計時器.3）如何設(shè)計一個一維碰撞的實驗：實際中的碰撞非常復(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，用光點計時器來測速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，用打點計時器測速（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)軌和光電計時裝置進行實驗注意碰撞前后速度填寫的時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，則同時顯示