高一物理动量：实验：探究碰撞中的不变量教学建议教案人教版.doc

第1节 实验：探究碰撞中的不变量

思路：碰撞是常见的现象，宏观、微观

P2演示
A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开后A与B碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。
换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验。

一般情况下是否也有不变的量？

在实验中寻找不变的量。器材可选：气垫导轨、平板小车、线悬的小球……

P2课文，描述思路：

……质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。速度在碰撞前后是变化的……物体的质量与它的速度的乘积也在变化……
那么，两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？
m1 v1 + m2v2 = m1 v1’ + m2 v2’ ？
或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？
m1 v12 + m22 = m1 v1’2 + m2 v2’2 ？
也许，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？
+ = + ？
……

P3课文，进一步讨论可能的情况：

碰撞可能有很多情形……两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞，两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞……
……碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开……碰后也可能粘在一起不再分开……
我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才符合要求。

P3需要考虑的问题，讨论操作和数据处理中的技术性问题：

●……要保证碰撞是一维的，即保证两个物体在碰撞之前沿直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动……
●质量可以用天平测量……怎样测量物体的速度。
●关于实验数据的处理，下面的表格可供参考……
对于每一种碰撞的情况都要填写一个类似的表格。

参考用的记录表格

碰撞前
碰撞后
质量
m1
m2
m1
m2

速度
v1
v2
v1'
v2'

mv
m1v1 + m2 v2
m1 v1' + m2 v2'

mv2
m1v12 + m2v22
m1v1' 2 + m2v2' 2

+
+

…
…
…

●……举例来说，如果每个表格中v/m那一行第二列和第三列的求和的值都相等，那么v/m很可能就是我们寻找的不变量。

P4～P5参考案例：给学生一定的设计空间

P5课文：
通过这个实验，你是否找到了碰撞前后的“不变量”？即使找到了，它也仍然带有猜想和假设的性质，但你对自己的猜想与假设会增加几分把握。
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，它才能成为一条定律。尽管如此，本节实验还是很有意义的，它让我们再一次体验了探究自然规律的过程。

科学方法的教育

P6第1题，重现探究的过程：
1．光滑桌面上有两1、2两个小球。1球的质量为0.3 kg，以速度8 m/s跟质量0.1 kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为9 m/s，1球的速度变为5 m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。
（1）碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，2球增加的速度是9 m/s，1球减小的速度是3 m/s，因此，这种猜想不成立。
（2）碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，2球增加的动能是4.05 J，1球减小的动能是5.85 J，这种猜想也不成立。
（3）请你根据以上实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2球所增加的这个量与1球所减小的这个量相等？请计算表明。
用心 爱心 专心