人教版高中物理選擇性必修1第1章第1節(jié)實驗：探究碰撞中的不

變量—動量教學設計

課題實驗：探究碰撞中的不變量單元1學科物理年級高二

——動量

本節(jié)教材以“尋求碰撞中的不變量”為線索，通過演示兩個完全相同鋼球的對心碰撞，

讓學生對碰撞中的不變量提出猜想。為了判斷猜想是否正確，改變實驗條件，再進行兩個質(zhì)

量不同、大小相同的鋼球的對心碰撞。當猜想被否定之后，再設計新的實驗方案進行研究。

通過從特殊到一般，從定性到定量的多輪“問題——猜想——實驗方案設計——證據(jù)收集一

數(shù)據(jù)分析——得出結(jié)論”的科學探究過程，逐步達到對不變量的正確認識。教材的這一編寫

教材

思想體現(xiàn)了科學探究的基本方法與嚴謹求真的科學態(tài)度。教學時要引導學生充分經(jīng)歷和體驗

分析

這一探究過程。

教材的主要意圖在于體現(xiàn)尋求守恒量是科學研究的一條路徑，沿著這一路徑，定義動

量概念就是水到渠成的。學生在學習初中和高中物理時，已經(jīng)了解了動能、速度、質(zhì)量等相

關(guān)概念和質(zhì)量守恒、電荷守恒、機械能守恒等相關(guān)規(guī)律，這為學生尋求碰撞中的不變量提供

了扎實的基礎(chǔ)。

物理觀念：通過學習動量和動量變化量的概念及其矢量性，會計算一維情況下的動量變

教學化量。

目標

科學探究：通過實驗用不同的方法探究碰撞中的不變量。

與核

科學思維：通過實例掌握在同一直線上運動的兩個物體碰撞前、后速度的測量方法。

心素

養(yǎng)科學態(tài)度與價值觀：通過實驗得到一維碰撞中的不變量表達式，培養(yǎng)實事求是的探究精

神。

重點動量和動量變化量的概念及其矢量性，會計算一維情況下的動量變化量。

難點通過實例掌握在同一直線上運動的兩個物體碰撞前、后速度的測量方法。

教學過程

教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖

導入新課用兩根長度相同的線繩，分別懸掛兩個完全相

同的鋼球A、B,且兩球并排放置。通過觀察視

拉起A球，然后放開，該球與靜止的B球發(fā)生觀看汽車頻，讓學生對碰

碰撞。可以看到，碰撞后A球停止運動而靜止，B碰撞實驗視撞產(chǎn)生感性認

球開始運動，最終擺到和A球拉起時同樣的高度。頻。識。

為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢?

講授新課一、尋求實驗中的不變量

思考：碰撞有什么特點呢？提高學生思

碰撞的特點:思考總結(jié)考觀察的能力。

1、相互作用時間極短；碰撞的特點。

2、相互作用力極大，即內(nèi)力遠大于外力；

3、速度都發(fā)生變化．

思考討論：

(1)用兩根長度相同的線繩,分別懸掛兩個完全

相同的鋼球A、B,且兩球并排放置，拉起A球，然

后放開，球與靜止的B球發(fā)生碰撞。可以看到,碰撞

后A球停止運動而靜止,B球開始運動，最終擺到

和A球拉起時同樣的高度。

(2)將上面的A球換成大小相同的C球，使C結(jié)合實驗采用問題的方

球的質(zhì)量大于B球，拉起C球至某一高度后釋放，現(xiàn)象，總結(jié)實式，增加學生對

撞擊靜止的B球。可以看到，碰撞后B球獲得較大驗規(guī)律，提出實驗的思考深

的速度，擺起的最大高度大于C球被拉起時的高度。實驗猜想。度。

為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢?

實驗如圖,兩輛小車都放在滑軌上，用一輛運動

的小車碰撞一輛靜止的小車，碰撞后兩輛小車粘總結(jié)測速方

在一起運動。小車的速度用滑軌上的光電計時器測法，提高學生的

量。下表中的數(shù)據(jù)是某次實驗時采集的。其中,m1知識歸納總結(jié)能

是運動小車的質(zhì)量,m2是靜止小車的質(zhì)量;v是運力。

動小車碰撞前的速度，v'是碰撞后兩輛小車的共同結(jié)合思考

速度。問題，梳理實

驗方法和步

驟。

回顧梳理

學習過的測量

速度的方法。學生動手實驗，

思考討論：

提高學生的實驗

①計算比較碰撞前后兩輛小車動能之后是否

操作能力。

變化;

②計算比較碰撞前后兩輛小陣質(zhì)量與速度的

乘積之和是否變化。

結(jié)論：

vvvv

m11m22m11'm22'

在碰撞前后系統(tǒng)各部分的“mv”（矢量，要考

慮方向）的總和是一個定值，我們給“mv”一個名

稱叫動量P。

二、動量

1.定義：在物理學中，把物體的質(zhì)量m和速

度?的乘積叫做物體的動量p，用公式表示為p=通過實驗，

m?總結(jié)出碰撞過程

2.單位：中的不變量，讓

在國際單位制中，動量的單位是千克?米每秒，學生更好的理解

符號是kg?m/s動量的含義。

3.對動量的理解

(1)矢量性:方向由速度方向決定，與該時刻的

速度方向相同

(2)瞬時性:是狀態(tài)量，與某一時刻相對應。速

度取瞬時速度。

(3)相對性:與參考系的選擇有關(guān)，一般以地球

為參考系。速度v為物體的對地速度

4.動量的變化（Δp）

（1）定義：在某個過程中，物體的末動量與

初動量的矢量差叫做物體動量的變化。

（2）表達式：Δp=p2-p1=m?2-m?1=m

Δ?

①動量的變化等于末狀態(tài)動量減初狀態(tài)的動

量，其方向與Δ?的方向相同：（在同一直線上，

采用代數(shù)運算）

②動量的變化也叫動量的增量或動量的改變

量。

不在同一直線上的動量變化的運算，遵循平行

四邊形定則：

5.試討論以下幾種運動的動量變化情況

（1）物體做勻速直線運動

（2）物體做自由落體運動

（3）物體做平拋運動

（4）物體做勻速圓周運動

完成實

課堂練習：

驗，記錄并處

例題1：一個質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的

理數(shù)據(jù)。

速度水平向右運動，碰到一塊堅硬的障礙物后被彈

回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，

碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？

方向如何？

解：取水平向右的方向為正方向，碰撞前鋼球

的速度v1=6m/s,碰撞前鋼球的動量為

p1=mv1=0.1×6kg·m/s=0.6kg·m/s.

碰撞后鋼球的速度為v2=-6m/s，碰撞后鋼球

的動量為：p2=mv2=-0.1×6kg·m/s=-0.6kg·m/s

學習動量通過對不同形式

p=p2-p=-0.6kg·m/s-

的含義及性動量的思考，更

0.6kg·m/s=-1.2kg·m/s,且動量變化的方向向左。

質(zhì)。思考幾種好的掌握動量的

對比動量和動能

常見的運動形含義。

式的動量的變

化情況。

動量發(fā)生變化時，動能不一定發(fā)生變化，動能發(fā)生

變化時，動量一定發(fā)生變化。

課堂練習1、如圖所示,利用氣墊導軌和光電門

研究碰撞中的不變量,已知遮光片的寬度為L,兩滑對比動能和動對比易混淆的物

塊質(zhì)量分別為mA和mB,開始時滑塊A和B相向運量。理量，讓學生更

動,經(jīng)過光電門的時間各自為ΔtA和ΔtB，碰撞后，好的區(qū)分動能和

滑塊B和A先后以ΔtB′和ΔtA′經(jīng)過右側(cè)光動量。

電門，如果實驗中測出碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量和速

度乘積之和保持不變，則可用題中條件寫出所滿足

的關(guān)系式是_____________________________

課堂練習2、某同學利用如圖所示的裝置探究完成課堂

碰撞中的不變量，則下列說法正確的是練習。

()

A.懸掛兩球的細繩長度要適當，且等長。

B.由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前

的速度。

C.兩小球必須都是鋼性球，且質(zhì)量相同。

D.兩小球碰后可以粘合在一起共同運動。

答案：ABD

拓展提高1、某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞通過拓展提高和

過程中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，完成拓展做一做，鞏固基

推動小車A使之做勻速運動．然后與原來靜止在前提高練習題和礎(chǔ)知識。

方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，做一做。

他設計的具體裝置如圖所示．在小車A后連著紙帶，

電磁打點計時器電源頻率為50Hz，測得小車A的質(zhì)

量(包括橡皮泥)為310g，小車B的質(zhì)量為205g，

計算可知，兩小車相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之

和為_______kg·m/s；兩小車相互作用以后質(zhì)量與

速度的乘積之和為_______kg·m/s(保留三位有效

數(shù)字)。兩結(jié)果不完全相等的主要原因是

___________________________________________

___

0.20m

解析：小車的A速度v2m/s

10.10s