“实验探究碰撞中的不变量”创新教学设计摘要：新课程标准下的高中物理教科书关于动量的设计，与以往相比变化很大，主要突出了探究精神和物理学中的“不变量”的思想。笔者本着“科学探究”与“实验探究”两种教学模式相结合的宗旨，让学生体验关于碰撞中不变量的猜想认知过程，并在实验探究和实践中收获“不变量”的猜想成果，体验探究过程，激发学习兴趣，培养学生的实验探究能力和交流协作能力。关键词：一维；碰撞；不变量：G633.7文献标识码：A：1003-6148（2015）5-0009-41教材分析本节课为新课标人教版高中物理选修3-5《动量守恒定律》一章的第一节内容，与原必修加选修《动量》相比变化非常大。首先，动量这一概念的引入，与过去完全不同。在教学中如何引入动量这一概念，并对其展开教学，是需要广大一线教师研究的问题。原来的教材当中，本章通过几个碰撞案例，得到表达式：Ft=mv，并由此引入冲量概念、动量概念。教学过程中，我们的思维也受到教材编排的影响，直接通过生活中的形象生动的例子引出：质量和速度的乘积越大，作用效果越明显，并由此定义动量。新教材---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---遵循物理科学的发展历程，由探究碰撞中的“不变量”的实验作为基础，师生共同探究出在碰撞前后，质量和速度乘积这一矢量保持不变。从实验中发现质量和速度的乘积是某个特殊量，因此，将其定义为动量，这更加符合人类的认知逻辑，并且能够更加清晰地说明动量的来龙去脉，最大程度地避免学生对物理概念产生的机械认知。教师在教学过程中，在注重知识技能目标的同时，应更加关注“实验事实+逻辑推理”的科学方法，以及科学态度、价值观本身。“守恒”不但包含了“不变”，而且包含了守恒条件和讨论守恒的必要性。新课程教学用书一再强调“不变量”并不是“守恒量”。不变是指状态值的大小恒定，守恒则对应变化的过程。“不变”只是“守恒”中数量关系的一种表达，并不能作为“守恒”的等效表述，“保持不变”才意味“守恒”。而要在碰撞实验中让学生追寻“始终不变的量”是不现实，也是没有必要的。所以，指导用书意以新的观点追寻“不变量”的过程，而不是追寻“保持不变量”的过程。学生需要在教师的引导下自己体验，关注碰撞中的规律：在碰撞中，有某个物理量在碰撞前后保持不变。尽管对于高中的学生来讲，要形成“守恒”的思想是困难的，但在碰撞前后“不变”的想法是非常珍贵的，这正体现了我们---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---对学生的科学探究精神的培养。2学情分析通过必修一、必修二的学习，学生已经知道物体通过相互作用产生的运动类型、物理研究方法和遵循的一般规律；学生也初步具备了探究实验的思维；学生对物体通过碰撞这种相互作用产生的运动类型也有感性认知，并且在必修二的《机械能及其守恒定律》一章中有过类似的探究经历和体验。学生可能遇到的困难主要表现为以下方面：碰撞情境的一维化实验案例比较简单，使得学生的追寻“不变量”思维的落脚点很抽象。碰撞中的“不变量”的追寻对学生而言是陌生的，并且动量是一个矢量。不像追寻“机械能及其守恒定律”的时候，动能■mv2和势能mgh相互转化的过程中机械能守恒学生有基础，并且动能和势能是标量。此外，学生对一维碰撞情境的基本认知一般是碰撞前后的速度大小之和不变，或碰撞前后的速度存在某种数学关系。没有这样的逻辑递进过程，提出物体的质量与各自速度的乘积是不是不变量的猜想是比较困难的，而且很唐突，容易进入验证性实验的教学循环。而且，学生设计实验测量碰撞前后物体的速度时会遇到很大困难。学生需要的学习策略主要有：教师设计由浅入深，符合学生认知水平的逻辑猜想台阶并提供必要的情境数据，创设---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---悖论的实验情景，让学生进行总结反思和实验探索，最后分组在不同实验情境中实验，进行类比和归纳。3教学设计思路本节课本着从特殊到一般的宗旨，从最简单的一维碰撞入手，寻找碰撞中的规律。通过介绍物理科学发展史，指出...