2014年6月3日 星期二

碰撞與物理

網路在教學上的應用 教案一
教學主題
彈性碰撞、非彈性碰撞
教學年級
高中二年級
單元名稱
碰撞
教學節數
1
教學設計者
張盛硯
教學者

教具準備
模擬軟體*1
學生先備
知識技能
動量與能量的概念,也知道在無外力狀況下動量會守恆
設計理念
利用模擬軟體,讓學生在接觸到數字與計算之前,先對物理情境有所認識,並對結果先有預測的能力,培養物理直覺。
能力指標
在認知方面,學習預測、提出假設與觀察研判;然後培養科學方法,培養學生有推理預測的能力。
也利用學習單的安排,從定性的分析推展到定量的分析,讓學生不會一開始就碰到數學,然後再從無意中紀錄的數據裡找到規律,引起好奇心之後便能開始進入能量守恆、動量守恆的課程中。
教學目標
學習兩物體碰撞之後的運動狀態改變,動量、能量守恆的狀況,並能預測出質量大小不同的物體碰撞後的結果。

課程摘要
教學時間
備註
教學內容
(包括評量及學習診斷之方式)
首先告訴大家這單元要教的是碰撞,生活中常常出現,像是撞球、橄欖球等都是碰撞的例子,以下討論的是基本的兩個物體碰撞,前他情況都可以用這來推廣。
[以生活中的例子作為開頭,讓大家知道學碰撞物理可以知道許多現象的起因、結果]

簡單複習能量守恆與動量守恆,用問答的方式讓大家自己回想其守恆的條件,然後介紹彈性碰撞與非彈性碰撞。
[確保學生的基礎知識足夠,並在複習一次讓學碰撞時不需要花太多時間回想]

讓大家開啟模擬碰撞軟體,老師在台上操作示範改變質量、速度,然後讓學生操作一分鐘熟悉。

發下學習單(如附件),講解學習單的目的與步驟,並實際示範一個題目給大家看,然後讓大家完成學習單。
[學習單中會先有許多情境,然後引導學生先在腦海中推演寫出自己預想的結果,是定性的分析,再運用模擬軟體實際跑一次看看是不是對了,培養物理直覺、預測能力]

對照學生紀錄的答案與正確答案是否相符,如果有疑問就在前面操作一次軟體。

開始定量的分析,利用能量守恆與動量守恆,講解兩物體分別用有v1v2初速,相撞之後會有的速度各為多少。
[學習定量的分析,解釋出為什麼剛剛眾多碰撞情形會有這般結果,讓學生在之後對預測結果不確定時可以自己檢驗]

討論非彈性碰撞,能量不守恆但是動量仍然守恆,再次用軟體模擬一個同樣初始狀態,但結果會與彈性碰撞會有甚麼差別。

介紹完全非彈性碰撞,以黏土為例,並利用軟體模擬實顯示能量與質心位置來加深大家的印象。
2min






5min





3min



20min







5min


10min






10min



5min


教材資源
(包括學習及檢測工具)
學習單一份,附在教案下方

網路資源




















學習單:

第一頁

情境
模擬前你的推測
(不須量化,寫方向就好)
你給的參數:
兩顆球的質量與速度
模擬後實際結果
(末速度)
與想像中的相符打勾
大球撞
靜止小球
大球追撞
運動中的小球
大球小球
等速率對撞
小球撞靜止大球
小球追撞
運動中的大球
同大小球等速率對撞
同大小球追撞
同大小球一顆靜止被撞


第二頁

情境
初速度
初速度差
動量
能量
末速度
末速
度差
後來
動量
後來
能量
m1=5
m2=5
v1=10
v2=5
m1=5
m2=5
v1=10
v2=0
m1=5
m2=5
v1=10
v2=-10
m1=5
m2=8
v1=10
v2=-10
m1=5
m2=8
v1=10
v2=-3
m1=5
m2=8
v1=5
v2=-10
m1=10
m2=1
v1=1
v2=-20
m1=10
m2=1
v1=10
v2=-1