16.1《实验：探究碰撞中的不变量》教案(新人教版选修3-5)
高中物理16.1实验：探究碰撞中的不变量课件新人教版选修3-5
易错警示培优
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课堂对点练习
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课后课时精练11谢谢观看！ Nhomakorabea4
1．怎样才能保证碰撞是一维的？ 提示：利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动， 也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动，或使两物体重 心连线与速度方向共线。
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课堂合作探究
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探究碰撞中的不变量实验的设计思路 1．保证碰撞是一维的。 2．由于一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有 物体的质量和速度，而质量可以通过天平测得，所以实验设计 的关键所在是碰撞前后物体的瞬时速度的测量。
第十六章 动量守恒定律
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第1节 实验：探究碰撞中的不变量
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课前自主学习
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一、实验的基本思路 1．两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线 运动，这种碰撞叫做 一维 碰撞。在这种碰撞中，与物体运动 有关的物理量有物体的 质量 和 速度 。 2．我们寻找的物理量必须在各种碰撞的情况下 都 不改变 ，这样才称得上是“不变量”。
高中物理 16.1 实验：探究碰撞中的不变量教案(1) 新人教版选修3-5
16.1 实验：探究碰撞中的不变量第一课时[目的要求]通过这节课的学习，让学生掌握科学探究的思维方法，从最简单的关系开始寻找，利用身边的资源及已学过的原理，来完成该实验的探究过程。
[重难点分析]一、重点本节课的重点在于如何让学生掌握科学探究的方法。
如何真正实现探究的过程。
二、难点本节课的难点在于，如何启发学生利用身边的一切可利用资源，来自行设计可行性较强的实验方案。
[新课教学]一、新课引入碰撞是自然界中常见的现象。
比如，两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞相连，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。
两个迎面而来的人相撞后会相仰而倒，或者各自后退。
在微观粒子之间，更是由于相互碰撞而改变能量，甚至由于撞击而使得一种粒子转化为其他粒子。
二、新课教学由很多例子可知，两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，物体的质量不同时速度变化也不一样。
那么，碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？这节课主要介绍研究这个问题的实验。
（一）实验的基本思路研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。
这种碰撞叫做一维碰撞。
思考一下，在一维碰撞的情况下，与物体有关的物理量有哪些？（学生答：质量m ，速度v ）为什么与质量m 有关？（学生答：相互作用力下，质量越大的物体速度改变越慢）设两物体质量分别为m 1、m 2，碰撞前速度分别为v 1、v 2，碰撞后速度分别为1v '、2v '。
速度为矢量，因而需规定正方向。
问题是：物体的质量和速度在碰撞前后有什么不变的关系？质量必定是不变的，但质量只是惯性的量度，无法描述物体的运动状态。
而速度却是在碰撞前后改变的，那么，可否有一个物理量为质量与速度的某种关系，却又恰好能在碰撞前后保持不变呢？可能关系： ①22221122221121212121v m v m v m v m '+'=+ →这个关系不可能。
碰撞前后能量必有损失，只是多少的问题。
而我们要寻找的物理量是在任何一种碰撞中都不变的量。
《实验：探究碰撞中的不变量》教案设计
实验：探究碰撞中的不变量教案★新课标要求（一）知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路.2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法.3、掌握实验数据处理的方法.（二）过程与方法1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
★教学重点碰撞中的不变量的探究★教学难点速度的测量方法、实验数据的处理.★教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块、打点计时器等★课时安排1课时★教学过程（一）引入新课课件（投影片）演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球运动状态不同）。
（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子.师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后, 速度都发生变化•例：两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接。
师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样.师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）.（二）进行新课1. 实验探究的基本思路1.1 一维碰撞师：我们只研究最简单的情况一一两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动.这种碰撞叫做一维碰撞.课件：碰撞演示如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a,放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B 球摆幅为B角.如两球的质量叭=咱，碰后A球静止，B球摆角B =a,这说明A B两球碰后交换了速度；如果m>m,碰后A B两球一起向右摆动；如果m<m,碰后A球反弹、B球向右摆动.师：以上现象可以说明什么问题？结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同.1. 2追寻不变量师：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度.设两个物体的质量分别为m、m,碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为V i、v.规定某一速度方向为正.碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：(1) m1v1m2v2m1v1m2v2(2) 2m"2m" m?V2m?V2 2 2V1V2V|V2(3)m2mi m2分析:①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”.②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量.2. 实验条件的保证、实验数据的测量2.1实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动；2. 2用天平测量物体的质量；2. 3测量两个物体在碰撞前后的速度.师：测量物体的速度可以有哪些方法？生：讨论。
高中物理选修3-5教学设计7：16.1 实验：探究碰撞中的不变量教案
16.1 实验：探究碰撞中的不变量一、教学设计思路1、本节课的教学围绕实验设计、实验操作与实验数据处理三个环节引导学生展开探究过程。
考虑到本节课的内容较多，实验的设计较为开放，并且学生在实验技能上已经具备了一定的条件，故将一些探究任务安置在课前。
本节课的着眼点不是过分强求学生的实验做得多么精准，而是着重于如何根据提出的问题通过已经具备的知识与能力去探究未知规律的过程。
2、通过小组讨论、课件演示、动手实验和实验数据处理等一系列活动激发学生主动参与的学习热情。
教师根据知识发生、发展与变化的过程，积极引导学生进行探索性学习。
教学中注重引导学生积极思考，激发创造性思维的欲望，增强问题研究的意识，提高科学探究的素养和合作学习的能力。
3、采用“问题—讨论—实验—归纳”的探究性教学模式，使学生在获得知识的同时，学会科学研究的方法，经历伴随着探究活动的深入而产生的情感体验。
4、根据学生的基础条件，将本节课的实验设定为分组实验。
二、课程标准（1）知道什么是一位碰撞。
（2）如何设计实验方案，如何测量物体的速度。
（3）能够猜想碰撞中的不变量，并用设计的实验进行验证。
三、教学目标（1）知识与技能：能够领会“探究碰撞中的不变量”实验的设计思路，并初步知道物体碰撞过程的不变量。
（2）过程与方法：能够设计实验方案并能独立进行实验操作，会采集实验数据。
能够对实验数据进行分析，寻找物体碰撞前后的不变量。
（3）情感、态度与价值观：让学生经历自主探究、合作学习的情感体验。
四、教学重点、难点碰撞中不变量的探究；实验数据的处理。
五、教学方法启发、引导，学生分组实验，讨论、交流学习成果。
六、教学过程：（一）引入（1）播放视频：通过生活中的车祸视频引入，调动起学生的兴趣；从而引出本节的内容——碰撞过程中遵循什么样的物理规律？（2）生活中的碰撞是很复杂的，而物理规律的研究都是由简到繁、由易到难的方法研究的。
（3）通过同学们做玻璃球的碰撞小实验，让学生体会出直线碰撞是最简单的碰撞；由此为切入点引出本节内容——探究碰撞中的不变量。
16.1 实验：探究碰撞中的不变量
普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版]第十六章动量守恒定律新课标要求1．内容标准（1）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。
（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律。
能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。
知道动量守恒定律的普遍意义。
例1 火箭的发射利用了反冲现象。
例2 收集资料，了解中子是怎样发现的。
讨论动量守恒定律在其中的作用。
（3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
2．活动建议制作“水火箭”。
新课程学习16．1 实验：探究碰撞中的不变量★新课标要求（一）知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路．2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法．3、掌握实验数据处理的方法．（二）过程与方法1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作高温烘箱探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
★教学重点碰撞中的不变量的探究 ★教学难点 实验数据的处理．★教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 课件演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。
（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子． 师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样．师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）．（二）进行新课 1．实验探究的基本思路 1．1 一维碰撞师：我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞． 课件：碰撞演示如图所示，A 、B 是悬挂起来的钢球，把小球A 拉起使其悬线与竖直线夹一角度a ，放开后A 球运动到最低点与B 球链轮发生碰撞，碰后B 球摆幅为β角．如两球的质量m A =m B ，碰后A 球静止，B 球摆角β=α，这说明A 、B 两球碰后交换了速度；如果m A >m B ，碰后A 、B 两球一起向右摆动； 如果m A <m B ，碰后A 球反弹、B 球向右摆动． 师：以上现象可以说明什么问题？结论：以上现象说明A 、B 两球碰撞后，速度发生了变化，当A 、B 两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同．1．2 追寻不变量师：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量电加热管和物体的速度． 设两个物体的质量分别为m 1、m 2，碰撞前它们速度分别为v 1、v 2，碰撞后的速度分别为1v '、2v '． 规定某一速度方向为正．碰撞前后速度的变化和物体的质量m 的关系，我们可以做如下猜测：（1）22112211v m v m v m v m '+'=+ （2）222211222211v m v m v m v m '+'=+ （3）22112211m v m v m v m v '+'=+ 分析：①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”． ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量． 2．实验条件的保证、实验数据的测量2．1 实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动;2．2 用天平测量物体的质量； 2．3 测量两个物体在碰撞前后的速度． 师：测量物体的速度可以有哪些方法？ 生：讨论。
2019-2020学年人教版选修3-5 16.1实验：探究碰撞中的不变量 教案
1 实验：探究碰撞中的不变量一、实验目的1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路．2．探究一维碰撞中的不变量．二、实验原理1．碰撞中的特殊情况——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．追寻不变量在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有物体的质量和物体的速度，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′.如果速度与规定的正方向一致，则速度取正值，否则取负值．依据猜想与假设，通过实验探究寻找碰撞前后的不变量，可能是下列的哪些关系？(1)可能是质量与速度的乘积，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.(2)可能是质量与速度的二次方的乘积，即m1v21＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2.(3)也许是物体的速度与质量的比值，即v1m1＋v2m2＝v1′m1＋v2′m2.…探究以上各关系式是否成立，关键是准确测量碰撞前后的速度v 1、v2、v1′、v2′.因此，利用气垫导轨和与之配套的光电计时装置，可保证两物体碰撞是一维碰撞，并可比较准确地测量出碰撞前后的速度．3．实验方案设计方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞实验装置如图所示：(1)质量的测量：用天平测量质量．(2)速度的测量：利用公式v ＝ΔxΔt ，式中Δx 为滑块(挡光片)的宽度，Δt 为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间．(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量． (4)实验方法．①用细线将弹簧压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧弹开，两个滑块随即向相反方向运动(图甲)．②在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙)，可以得到能量损失很小的碰撞．③在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损失很大的碰撞．方案二：利用等长悬线悬挂等大小的小球实现一维碰撞 实验装置如图所示：(1)质量的测量：用天平测量质量．(2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度．(3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失． 方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞另一辆静止的小车实现一维碰撞 实验装置如图所示：(1)质量的测量：用天平测量质量． (2)速度的测量：v ＝ΔxΔt，式中Δx 是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量．Δt 为小车经过Δx 所用的时间，可由打点间隔算出．这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况．(3)碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等．四、实验步骤不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：1．用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2.2．安装实验装置．3．使物体发生一维碰撞．4．测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度．5．改变碰撞条件，重复步骤3、4.6．进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的“不变量”．7．整理器材，结束实验．五、数据处理将实验中测得的物理量填入下表，填表时需注意物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反的情况．1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否为一维碰撞．(2)实验中是否合理控制实验条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验时是否平衡摩擦力．2．偶然误差：主要来源于对质量m 和速度v 的测量． 七、注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”． 2．方案提醒：(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．(2)若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内．(3)若利用长木板进行实验，可在长木板的一端下垫一小木片用以平衡摩擦力． 3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变.【例1】 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)质量为m2＝200 g.(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A.___________________，B．________________.②碰撞前滑块1的速度v1为________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为________m/s；滑块2的速度v3为________m/s；(结果保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)a．_______________________________________________；b．______________________________________________.[解析](2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．B．保证两个滑块的碰撞是一维的．②滑块1碰撞前的速度v1＝dΔt1＝5×10－310.01×10－3m/s≈0.50 m/s；滑块1碰撞后的速度v2＝dΔt2＝5×10－349.99×10－3m/s≈0.10 m/s；滑块2碰撞后的速度v3＝dΔt3＝5×10－38.35×10－3m/s≈0.60 m/s；③a.系统碰撞前后质量与速度的乘积之和不变．原因：系统碰撞前的质量与速度的乘积m1v1＝0.15 kg·m/s，系统碰撞后的质量与速度的乘积之和m1v2＋m2v3＝0.15 kg·m/sb．碰撞前后总动能不变．原因：碰撞前的总动能E k1＝12m1v21＝0.037 5 J碰撞后的总动能E k2＝12m1v22＋12m2v23＝0.037 5 J所以碰撞前后总动能相等．[答案](2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．B．保证两个滑块的碰撞是一维的．②0.500.100.60③a.系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变b．碰撞前后总动能不变【例2】某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图甲所示．在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的打点频率为50 Hz.甲(1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间的距离．则应选图中__________段来计算A碰前的速度，应选________段来计算A和B碰后的速度．乙(2)已测得小车A的质量m A＝0.40 kg，小车B的质量m B＝0.20 kg，则由以上结果可得碰前m A v A＋m B v B＝______kg·m/s，碰后m A v A′＋m B v B′＝______kg·m/s.(3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？[解析](1)因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B黏在一起，其共同速度比A原来的速度小．所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC 段计算A碰前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算A和B碰后的速度．(2)由题图可知，碰前A 的速度和碰后A 、B 的共同速度分别为：v A ＝10.50×10－20.02×5m/s ＝1.05 m/sv A ′＝v B ′＝6.95×10－20.02×5m/s ＝0.695 m/s故碰撞前：m A v A ＋m B v B ＝0.40×1.05 kg·m/s ＋0.20×0 kg·m/s ＝0.420 kg·m/s 碰撞后：m A v A ′＋m B v B ′＝(m A ＋m B )v A ′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s ＝0.417 kg·m/s.(3)数据处理表明，m A v A ＋m B v B ≈m A v A ′＋m B v B ′，即在实验误差允许的范围内，A 、B 碰撞前后总的物理量m v 是不变的．[答案] (1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)见解析。
探究碰撞中的不变量教案
探究碰撞中的不变量教案教案标题：探究碰撞中的不变量教学目标：1. 了解碰撞中的动能、动量和动量守恒定律2. 理解碰撞中的不变量及其在物理学中的应用3. 能够运用碰撞中的不变量解决实际问题教学重点：1. 碰撞中的动能和动量2. 动量守恒定律3. 碰撞中的不变量教学难点：1. 碰撞中不变量的概念和应用2. 如何运用不变量解决碰撞问题教学准备：1. 实验器材：小车、弹簧、测量仪器等2. 教学课件：包括碰撞中的动能、动量和动量守恒定律的相关内容3. 实验指导书：用于学生进行实验操作教学过程：引入：通过一个简单的实验或示例引入碰撞中的不变量的概念，引发学生对这一概念的兴趣。
讲解：1. 讲解碰撞中的动能和动量的概念，以及动量守恒定律的表达式和应用条件。
2. 介绍碰撞中的不变量的概念，包括弹性碰撞和非弹性碰撞中的不变量。
3. 分析不同类型碰撞中的不变量，以及如何运用不变量解决碰撞问题。
实验操作：让学生进行实验操作，观察和测量碰撞中的动能和动量的变化，以及验证动量守恒定律和不变量的存在。
讨论：引导学生讨论实验结果，总结碰撞中的不变量的特点和应用方法。
练习：布置练习题，让学生运用不变量解决碰撞问题，加深对不变量的理解和运用能力。
作业：布置作业，要求学生对碰撞中的不变量进行总结和归纳，以及解决相关问题。
教学反思：总结本节课的教学内容，查漏补缺，为下节课的教学做准备。
教学延伸：引导学生进行更多的实际应用探究，拓展碰撞中不变量的应用领域。
教学评价：通过课堂练习和作业，评价学生对碰撞中不变量的掌握程度和应用能力。
教学反馈：根据学生的表现和反馈情况，及时调整教学方法和内容，提高教学效果。
教学资源：提供相关教学资料和参考书目，帮助学生深入学习和探究碰撞中的不变量。
教学环节设计灵活，根据学生的实际情况和反馈进行调整，确保教学效果。
实验探究碰撞中的不变量教案设计
实验探究碰撞中的不变量教案设计教案设计：探究碰撞中的不变量一、教学目标1.了解碰撞中的动量守恒定律及其应用；2.了解碰撞中的动能守恒定律及其应用；3.掌握碰撞中的不变量的计算方法；4.培养学生分析和解决实际问题的能力。
二、教学准备1.教具：小球、弹簧、运动轨道、计时器等；2.教材：教科书相关章节、课外资料、实验报告等。
三、教学过程【引入】1.显示一个小球和一个弹簧，让学生观察小球在弹簧上的运动；2.引导学生思考：在碰撞过程中，有哪些物理量是不变的？3.引导学生回顾并总结动量和动能的定义。
【探究】1.实验一：弹簧碰撞法a.布置实验任务：利用弹簧进行碰撞实验，观察碰撞前后的物理量变化。
b.学生完成实验，并记录实验数据。
c.学生分析数据并得出结论：在碰撞过程中，动量守恒，动能守恒。
d.教师引导学生推导动量守恒定律和动能守恒定律的数学表达式。
2.实验二：小球碰撞法a.布置实验任务：利用小球进行碰撞实验，观察碰撞前后的物理量变化。
b.学生完成实验，并记录实验数据。
c.学生分析数据并得出结论：在碰撞过程中，动量守恒，动能守恒。
d.教师引导学生通过动量和动能的计算，验证碰撞中的不变量。
3.实验三：运动轨迹法a.布置实验任务：利用运动轨道进行碰撞实验，观察碰撞前后的物理量变化。
b.学生完成实验，并记录实验数据。
c.学生分析数据并得出结论：在碰撞过程中，动量守恒，动能守恒，并通过运动轨迹的变化研究不同类型碰撞形式的规律。
d.教师指导学生认识不同类型碰撞所遵循的不变量。
【归纳】1.教师引导学生归纳总结碰撞中的不变量：动量、动能；2.教师解释和概括碰撞中的不变量及其应用。
【练习】1.教师提出一些碰撞实际问题，并让学生分组进行讨论和解决；2.每组向全班汇报讨论结果。
【拓展】1.教师提供一些更复杂的碰撞问题，让有兴趣的学生进行探究，并向全班分享；2.鼓励学生了解碰撞在实际生活和工程中的应用。
四、教学反思通过本节课的实验和讨论，学生从实验中直观地观察到碰撞过程中的动量和动能守恒，并掌握了碰撞中的不变量的计算方法。
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物理：16.1《实验：探究碰撞中的不变量》学案物理名言：想象远比知识重要，知识有涯，而想象能环抱整个世界——爱因斯坦台球的碰撞、火箭的起飞、微观粒子的散射，这些运动似乎有天壤之别，物理学的研究表明，它们遵从相同的科学规律——动量守恒定律。
动量守恒是自然界中最普遍的规律之一。
新课标要求1、内容标准（1）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；（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律，能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题，知道动量守恒定律的普遍意义；例1：火箭的发射利用了反冲现象。
例2：收集资料，了解中子是怎样发现的。
讨论动量守恒定律在其中的作用。
（3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
16.1 实验：探究碰撞中的不变量三维教学目标1、知识与技能（1）明确探究碰撞中的不变量的基本思路；（2）掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；（3）掌握实验数据处理的方法。
2、过程与方法（1）学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法；（2）学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
3、情感、态度与价值观（1）通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性；（2）通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识；（3）在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力；（4）在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
教学重点：碰撞中的不变量的探究。
教学难点：实验数据的处理。
教学方法：启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等。
教学过程：第一节探究碰撞中的不变量（一）引入演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。
（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。
碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。
两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。
物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）。
（二）进行新课1、实验探究的基本思路（1）一维碰撞我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。
这种碰撞叫做一维碰撞。
演示：如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为β角。
如两球的质量m A=m B，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度；如果m A>m B，碰后A、B两球一起向右摆动；如果m A<m B，碰后A球反弹、B球向右摆动。
以上现象可以说明什么问题？结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同（碰撞过程中，速度的变化与质量的大小有关）。
（2）追寻不变量分析：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”。
必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量。
在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度。
设两个物体的质量分别为m 1、m 2，碰撞前它们速度分别为v 1、v 2，碰撞后的速度分别为1v '、2v '，规定某一速度方向为正。
碰撞前后速度的变化和物体的质量m 的关系，我们可以做如下三种猜测：22112211v m v m v m v m '+'=+222211222211v m v m v m v m '+'=+22112211m v m v m v m v '+'=+2、实验条件的保证、实验数据的测量（1）实验必须保证碰撞是一维的即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动（对心碰撞）； （2）用天平测量物体的质量； （3）测量两个物体在碰撞前后的速度。
问题：测量物体的速度可以有哪些方法？提示：速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
参考案例――一种测速原理如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L ，气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。
当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t ，则滑块相当于在L 的位移上运动了时间t ，所以滑块匀速运动的速度v=L/t 。
3、实验方案（1）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）实验记录及分析（a-1）碰撞前 碰撞后质量 m 1=4 m 2=4 m 1=4m 2=4速度 v 1=9v 2=01v '=3 2v '=6 mv =+2211v m v m='+'2211v m v m mv2=+222211v m v m='+'222211v m v m v/m=+2211m v m v ='+'2211m v m v 实验记录及分析（a-2）碰撞前 碰撞后质量 m 1=4 m 2=2 m 1=4m 2=2速度 v 1=9v 2=01v '=4.5 2v '=9 mv =+2211v m v m='+'2211v m v m mv2=+222211v m v m='+'222211v m v mv/m=+2211m v m v ='+'2211m v m v 实验记录及分析（a-3）碰撞前 碰撞后质量 m 1=2 m 2=4 m 1=2m 2=4速度 v 1=6v 2=01v '= -2 2v '=4 mv =+2211v m v m='+'2211v m v m mv2=+222211v m v m='+'222211v m v m v/m=+2211m v m v ='+'2211m v m v 实验记录及分析（b ）碰撞前 碰撞后质量 m 1=4 m 2=2 m 1=4m 2=2速度 v 1=9v 2=01v '=6 2v '= 6 mv =+2211v m v m='+'2211v m v m mv2=+222211v m v m='+'222211v m v m v/m=+2211m v m v ='+'2211m v m v（2） 用小车研究碰撞将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。
让小车A 运动，小车B 静止。
在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。
通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
4、结论：第一种猜测是对，即22112211v m v m v m v m '+'=+课后练习1、在一个物理过程中始终保持不变的物理量叫不变量，也叫_____________量。
2、在气垫导轨上进行探究实验时，用的仪器除了光电门、滑块、挡光片外，还有_____________________________。
3、在气垫导轨上进行实验时，首先应该做的是( )A ．给气垫导轨通气B ．给光电计时器进行归零处理C ．把滑块放到导轨上D ．检查挡光片通过光电门时是否能挡光计时 4、在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是( ) A ．滑块的质量 B ．挡光的时间 C ．挡光片间的距离 D ．光电门的高度5、若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作是正确的是 ( ) A ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量 B ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起 C ．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车 D ．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源6、关于打点计时器使用的电源，下列说法正确的是( )A ．火花式打点计时器使用低压交流电源，电磁式打点计时器使用低压直流电源B ．火花式打点计时器使用低压交流电源，电磁式打点计时器使用220V 交流电源C ．火花式打点计时器使用220V 交流电源，电磁式打点计时器使用低压交流电源D ．火花式打点计时器使用220V 交流电源，电磁式打点计时器使用220V 直流电源 7、对于实验最终的结论m 1v 1＋m 2v 2＝m 1 v 1′＋m 2 v 2′ ，下列说法正确的是 ( ) A ．仅限于一维碰撞 B ．任何情况下m 1v 12＋m 2v 22＝m 1 v 1′2＋m 2 v 2′2也一定成立C ．式中的v 1、v 2、v 1′、v 2′ 都是速度的大小D ．式中的不变量是m 1和m 2组成的系统的总动量8、如图所示，两个质量相同的小钢球，按图示方式悬挂，让其中一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放，下列说法正确的是 ( ) A ．碰撞后，两球相互交换速度，入射球静止，被碰球以入射球碰前的速度运动 B ．碰撞后，入射球被反弹，被碰球以入射球碰前2倍的速度运动 C ．碰撞前后，两球有mv 1＝mv 2（v 1和v 2分别表示两球相碰前后的速度） D ．碰撞前后，两球有mv 1≠mv 2（v 1和v 2分别表示两球相碰前后的速度）9、在气垫导轨上的两个滑块P 、Q ，质量分别为m 1、m 2，已知它们碰撞后的速度分别为v 1′、v 2′，碰撞前P 的速度为v 1，则碰撞前Q 的速度v 2为 ( ) A ．0 B ．v 1′＋v 2′－ v 1C ．222211)(m v v m v m -'+'D ．211122)(m v v m v m -'+'10、在光滑水平桌面上有两个小球，甲球的质量为2kg ，乙球的质量为1kg ，甲球以4m/s 的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是 ( ) A ．碰撞后甲球的速度为零，乙球的速度为8m/s ，方向与甲球原来的速度方向相同 B ．碰撞后甲球的速度一定变小C ．仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小D ．以上说法均不正确11、试写出下列物理过程中的不变量： （1）一物体做自由落体；（2）一个物体在竖直方向做匀速直线运动；（3）一物体沿光滑曲面自由下滑。