高二《探究碰撞中的不變量》導學案
一、生產、生活中的碰撞現象
舉出幾個你所遇到的生產、生活中的碰撞現象的例子：
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）分析等質量小球的碰撞實驗
a、引導學生分析出觀察到的現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）。引導學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）進行質量大的球碰質量小的球的實驗
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）思考兩次碰撞的結論，猜想第二次碰撞前后的不變量。
顯然產生不同結果的原因是因為兩次碰撞中球的質量發生變化了，在質量相等的情況下速度是不變量，但是質量不等時卻不是了。那么是不是會有個包含了質量和速度的物理量，在碰撞前后保持不變呢？猜想這個包含了質量和速度的不變量。
這時學生可能會無從下手，也可能會猜到mv等，根據學生的反應來進行下面的分析。
如果學生猜不到，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，因為他之前已經有第谷的觀察數據和開普勒的對數據的研究，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量速度的數據，通過觀察數據再來進行猜想。
如果學生猜想到了，那么也不要盲目表揚學生，要問學生猜想的根據是什么，有什么理由。當然學生可能說不上來，也沒有關系，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，雖然沒有數據，但是也可以以此為依據猜出一些，只是這種猜想可能準確性不高。為了驗證猜想的準確性，就要開始進行實驗測量。
三、設計實驗來驗證我們的猜想
1）實驗中需要測量的物理量：
質量和速度
2）測量物理量的方法：
質量：天平
速度：光電門，擺球到最高點的擺角，打點計時器……..
3）如何設計一個一維碰撞的實驗：
實際中的碰撞非常復雜，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,如果學生沒有猜到mv等，則只顯示質量速度的表格，如果猜到了，則同時顯示mv等表格。