16.1《实验：探究碰撞中的不变量》教案(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★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。

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。

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。

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。

高二物理选修3-5第十六章 动量守恒定律第一节 实验：探究碰撞中的不变量教学目标：1.通过实验使学生了解到两个物体碰撞前后，它们各自的质量与自己速度的乘积之和是不变的。

2.进一步熟悉气垫导轨和光电计时器的工作原理和使用方法。

3.知道几种不同衍射现象的图样教学重点：探究碰撞中的不变量教学难点：不同碰撞下，需设计可行性较大的实验，探究普遍规律教学过程：一、导入新课、板书课题回顾：生活中碰撞的一些实例，撞车、击球等导入：碰撞是生活中常见的现象，很多碰撞的结果具有一定的规律性，在这个碰撞的前后，各物体的有关物理量到底都都发生了什么样的变化呢？二、出示目标、明确任务1．理解探究碰撞中的不变量的基本思路。

2．掌握直线测速和实验数据处理的方法。

三、学生自学、独立思考阅读课本2-5页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点四、自学指导、紧扣教材1.阅读课本2-3页演示和实验的基本思路部分和需要考虑的问题部分 ①阅读课本2页实验的基本思路部分第1段，找到什么是一维碰撞？②阅读课本2页实验的基本思路部分第2、3段，找到在一维碰撞中有哪些物理量？其中有哪些物理量是不变的？那些是变化的？③阅读课本3页1-4段，找到书上列举出来的“不变量”的猜想，你有哪些猜想呢？④当设计的表格满足什么样的条件后就可以证明我们的猜想是正确的？2.阅读课本3-5页参考案例1.2.3以及最后两段①在这三个案例中，都是如何保证碰撞是一维碰撞的？②在这三个案例中，都是如何测量两个物体碰撞前后的速度的？五、自学展示、精讲点拨1.①两个物体碰撞前沿同一条直线运动，碰撞后仍沿着这条直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞②有关的物理量只有物体的质量和速度。

在碰撞前后物体的质量是不变的，速度时变化的。

③22112211v m v m v m v m '+'=+ 222211222211v m v m v m v m '+'=+ 22112211m v m v m v m v '+'=+③一行第二列和第三列的求和的值都相等，那么这行是我们寻找的“不变量”。

《实验探究碰撞中的不变量》教学设计一、教学目标：1.了解碰撞中的动能守恒和动量守恒定律；2.掌握用动量定律和动能定律解决碰撞问题的方法；3.锻炼学生的科学思维和动手能力。

二、教学准备：1.实验设备：弹簧测量仪、小车、弹簧、精密天平等；2.实验材料：木块等；3.实验环境：宽敞明亮的实验室；4.实验内容：碰撞中的不变量；5.实验指导书：详细记录实验过程和结果。

三、教学过程：1.引入：通过举例介绍碰撞中的不变量，引导学生了解碰撞过程中的能量变化和动量变化；2.实验前准备：清除实验环境，准备好实验设备和材料；3.实验步骤：（1）将弹簧测量仪固定在桌面上，将小车放在弹簧上；（2）调整弹簧测量仪的位置，使其可以测量小车的动量和动能；（3）给小车一个初速度，让其碰到墙上，记录碰撞前后小车的动量和动能；（4）反复进行实验，改变小车的质量和初速度，分析结果；（5）通过实验数据，探究碰撞中的不变量。

4.结论总结：根据实验数据和分析结果，总结出碰撞中的动量守恒和动能守恒定律，并进行讨论。

5.实验总结：学生可以用笔记本记录实验过程和结果，总结出实验的结论和启示，加深对碰撞中的不变量的理解。

四、实验结果分析：1.实验数据：根据实验结果，可以得出碰撞中的动量和动能确实是守恒的；2.结论讨论：学生可以通过讨论实验结果，解释碰撞中的不变量是如何起作用的，深入理解碰撞的物理规律。

五、拓展延伸：1.学生可以尝试设计不同类型的碰撞实验，探究碰撞中的不同现象；2.学生可以通过电脑模拟软件来模拟碰撞过程，加深对碰撞物理规律的理解；3.学生可以展开碰撞实验的研究，探索碰撞的更多规律和应用。

六、课堂反思：1.实验设计：实验设计是否合理、有效，是否能有效引导学生探究碰撞中的不变量；2.实验过程：实验中是否出现问题，学生是否能独立思考、解决问题；3.实验结果：实验结果是否符合理论预期，学生是否能正确理解和分析实验结果；4.实验效果：学生对碰撞中的不变量是否有了更深入的认识，是否提高了科学思维和动手能力。