有小组总结:无阻力的情况下,小球摆动是机械能守恒,重力势能转化为动能;撞击过程实际有能量损失。
还有的同事推广碰撞过程,撞击前后小球的运动情况与质量有关,还和速率有关。
王苠豪朋友同台讲演,借助微积分理论推论有关能量守恒和动量守恒,博得热烈掌声。
我们来看一下他在笔记中的推理过程。
小结:
老师首先提出问题:碰撞有哪些样的方式?发动中学生找寻玩法;然后老师引导活动方向并参与答疑讨论;最后中学生总结摆动及碰撞规律,小组分享成果。
插句正题,记得某小组细绳纠缠在一起,重新分组后,有个朋友精通各类玩法,他自告奋力,耐心破解,终获成功。
我们献给他一套牛顿摆作为奖励,鼓励他的耐心细致,这是一种难能可贵的品质。
4.启发-守恒思想
(1)活动探求
牛顿摆这个碰撞小球实验,中学生其实高中幼儿园就玩过了,我们如何挖掘其兴趣内涵呢?
从这样几个维度:热学、能量、动量。
但热学维度不能说Ft=mv'-mv(动量定律),能量维度不能说机械能E守恒,动量维度不能说碰撞前后动量P守恒。
那这个实验究竟要干哪些?
从力的角度来说,小球摆出来对另一静止小球有瞬时的撞击力(碰撞时间极短),使其他小球运动情况发生改变,这是F=ma牛顿第二定理的外化。
能量角度动量定理小球碰撞实验,小球从重力势能转化为动能,通过撞击这些方式把能量传递出去,其实能量耗损(转化为内能)也容易理解。
也就是说,我们设定这个探究实验,是基于她们没有学习过小学的机械能守恒、动量定律及动量守恒这个前提。
有人说,这不是拔苗助长吗?
中学生合作玩转这个碰撞小球(牛顿摆)的趣味活动,目的是让她们在活动过程中思索,因而为总结和发觉规律奠定基础,虽然这个开放式探究不成功也没有关系。
由于她们学过力,可以从热学的角度提出问题,学过能量从能量角度思索,但须要点到为止,不能多说。
假如总结规律,撞击前后小球运动的情况或规律与m和v都有关,至于是哪些,之后我们学到动量再说。
(2)守恒思想
我们回归牛顿构建精典热学体系的本源:力——是改变物体运动状态的诱因。
也就是说,物体运动状态(v)的改变是由于遭到非平衡力的外力的结果,描述运动状态的v改变就意味着形成了加速度a。
由此推理,不难理解F合=ma的因果关系,但这与能量、动量有哪些关系呢?
假如把公式展开,F合=ma=m(v'-v)/t,不难得出F合t=mv'-mv的关系,说明外力在时间上的积累效应,但理解须要一个过程。
至于机械能守恒,中学生中学学过,但她们只是晓得重力势能和动能转化过程中总数不变,但未必清楚本质缘由,即除重力或弹力以外的力没有做功。
由于重力、弹力做功对应重力势能、弹性势能的改变,它们是机械能的组成部份。
除此以外的力做功就意味着能量发生转化,转化过程都会有机械能的降低或降低,中学生最有感慨的就是磨擦生热。
其实到机械能守恒章节可提出类似“E守恒须要满足哪些条件”等问题动量定理小球碰撞实验,所以这儿点到为止很重要,包括动量概念。
这儿不易引入新的概念和定量关系,
由于只有这么能够培养她们发觉总结规律的探究精神。
至于数学近似性的理想状态或则模型,这是一种很重要的研究方式,中学生会有所领悟。
(非常说明:本文纯属个人观点,部份图片始于网路,仅供参考,感谢观赏。精彩继续,敬请期盼!)