案例5　从三个角度构建碰撞模型

（一）合作学习任务

从动力学关系、动量关系、能量关系三个角度构建碰撞模型。

（二）合作原因

由于国内大部分班级人数超过60人，在高三物理备考复习课堂上，教师基本上采用的是讲授式，为了赶进度，扩展学生的知识面，教师不停地讲，没有留给学生充分思考时间，往往学生第一个问题还没有听明白，老师就讲到第二个问题了，造成学生学习效率低下，模型建构能力较差，科学推理逻辑不严谨。采用小组合作学习使学生主动思考，更善于归纳总结，利用课堂有限的时间，将认知上升到一个新高度，通过生生之间的交流合作，构建出自己的物理模型框架，这对培养学生核心素养中的科学思维有很大的帮助。

本案例从三个角度（动力学、动量、能量）构建“碰撞模型”复习教学为例，谈谈基于核心素养背景下高中物理学科备考教学设计与思考。力学中三大观点是指动力学观点、动量观点和能量观点。动力学观点主要是牛顿运动定律和运动学公式，动量观点主要是动量定理和动量守恒定律，能量观点包括动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律。类碰撞问题过程复杂、综合性强，能较好地考查应用有关规律分析和解决综合问题的能力。通过对碰撞问题的重新认识，通过典型例题→模式→模型的运用，达到在课堂上多题归一，提炼模型本质，课后举一反三，形成能力的目的。

（三）合作目标、学情分析、合作方法（见表3-1-12）

表3-1-12　合作目标、学情分析和合作方法

续表

（四）合作类型

正式的大合作。

（五）合作时型

40分钟。

（六）合作方法

目标协同结构法。

（七）基于核心素养的合作学习教学过程

分组：以64人大班为例，全班分为8行8列，每一行为一个小组，共8个小组。每一列也为一个小组，也为8个小组，每一位同学充当两个角色，既是横行小组组员又是纵列小组组员，每一列的第一位同学为列长，每一横行的第一位同学为行长。

1.前置性自主合作探究学习：复习运动小球撞静止小球的模型（见图3-1-13，课前完成，教师课堂聚焦知识方法5分钟，不评价）

图3-1-13　运动小球撞静止小球模型

（1）弹性碰撞模型。

运动学关系：

动量关系：

能量关系：

【教学参考】

运动学关系：

由于碰撞时间极其短暂，可认为碰撞过程中两球位置几乎不变。

动量关系：

动量定理　　m1：-F1t=m1v1-m1v0

　　　　　　m2：Ft=m2v2

动量守恒　　m1v0=m1v1+m2v2

能量关系：

能量守恒　　

（2）完全非弹性碰撞。

运动学关系：

动量关系：

能量关系：

【教学参考】

运动学关系：

由于碰撞时间极其短暂，可认为碰撞过程中两球位置几乎不变。

动量关系：

动量定理　　m1：-Ft=m1v共-m1v0(www.xing528.com)

　　　　　　m2：Ft=m2v共

动量守恒　　m1v0=(m1+m2)v共

能量关系：

能量守恒　　

2.课堂合作与探究学习（30分钟）

第一步：独立思考，从动力学、动量、能量三个角度探究同一个模型。根据教室布置（以64人教室为例，8行8列），每一排8位同学，同一横排同学思考表3-1-13中同一种场景，每一纵列的同学思考表3-1-13中不同的场景，共8个场景。（5分钟）

表3-1-13　合作学习任务清单

续表

第二步：每一排坐在原位相互左右交流，弄清楚同一个模型，保证每一排的同学将同一场景弄清楚。（5分钟）

第三步：每一列8位同学就近集中进行交流，向组内其他组员汇报、讲解你学到的，其他同学倾听、理解和记录，并轮流进行。汇报讲解时简洁明了，不要说与问题无关的话，直到全组成员都理解你的讲解为止。（20分钟）

第四步：汇报合作学习成果：老师随机抽查某一列的一位同学汇报你组的合作学习结果，其他小组补充。教师总结，多场景归一，回归课本“运动小球撞静止小球”的模型，使学生拨云见日，豁然开朗。（10分钟）

【教学参考】

表3-1-14　合作学习任务参考

续表

续表

续表

3.小组评估与评价（见表3-1-15，依据课堂表现及学习任务完成情况）

表3-1-15　小组评价表

4.练习（时间不够可以留在课后）

如图3-1-14所示，滑板A放在水平面上，长度为L＝2 m，滑块质量mA＝1 kg、mB＝0.99 kg，A、B间粗糙，现有mC＝0.01 kg的子弹以v0＝200 m/s速度向右击中B并留在其中，求

（1）子弹C击中B后瞬间，B速度多大？

（2）若滑块A与水平面固定，B被子弹击中后恰好滑到A右端静止，求滑块B与A间动摩擦因数μ。

（3）若滑块A与水平面光滑，B与A间动摩擦因数不变，试分析B能否离开A，并求整个过程A、B、C组成的系统损失的机械能。

图3-1-14

答案：（1）2 m/s；（2）　0.1μ=；（3）B不能离开A，199 J。

设计意图：

（1）让学生分析守恒情况及列方程。

（2）让学生分别运用动能定理、牛顿第二定律和运动学公式、能量转化与守恒定律求解位移并比较各方法优缺点。

（八）教学设计中注意事项

（1）做题：促进学生接触不同场景的题型，运用各种力学规律，培养技能。部分学生面对新的场景有恐惧心理，找不到切入点。

解决办法：先单独做题，再同排8个同学相互讨论，最后同列8人交流。

（2）交流：带着问题讨论，培养交流能力，开阔眼界。个别同学会偏离主题。

解决办法：教师监控，发现问题及时处理。

（3）评价：部分学生不会评价，不会发现问题，不实事求是地提建议。

解决办法：教师反复强调评价的作用，建议要客观，发现错误要指出来，才能共同进步。

（4）归纳：部分学生不会归纳总结，找不出共同点。

解决办法：教师通过课件对8个场景进行总结归纳。