Algodoo物理仿真软件在物理教学中的课例应用

Algodoo物理仿真软件在物理教学中的课例应用 以弹性碰撞和非弹性碰撞为例 1、 仿真软件简介 Algodoo是瑞典Algoryx Simulation AB公司于2009年推出的趣味仿真实验平台，其前身是一款名为Phun的物理沙盒软件。Algodoo在Phun的基础上针对课堂教学做了优化，它给学生们带来了一个好玩的、卡通式的创作平台，科学地将教育与娱乐融合起来，鼓励学生发挥自己的创造力、动手能力和知识建构能力。 Algodoo的基本功能包括:使用简单的绘图工具创建和编辑场景;通过选择、拖拽、倾斜、震动等方式参与互动;显示物体运行轨迹、受力和速度:提供了刚体、流体、链条、齿轮、弹簧、铰链、锁、电机、激光射线、火箭助推工具及跟踪绘图工具等元素，这些元素可以在重力、摩擦力、弹力、浮力、空气阻力的作用下相互影响，实现精度很高的物理仿真实验。 1、软件界面 2、 菜单项 可以利用以上图标建立物理研究对象，并对研究对象进行相应操作 3、 属性操作 可以点击右键对物体的属性进行操作，例如物体的材质、质量、密度、速度等等，正下方的图标为运行及环境属性设置 2． 课例展示 1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 一、教学内容分析 经过前而四节的学习，学生已经从实验到理论，再从理论到实验，对碰撞中的动量守恒有了较为清晰的认识。碰撞是生活中常见的现象。碰撞时物体间相互作用持续时间很短，相互作用力很大，满足动量守恒条件。本节的设计以碰撞实例为载体，经历实验探究、理论推导，在其实情境中建立弹性碰撞和非弹性碰撞的相关概念。教材创设了两个小球弹性碰撞的情境，先引导学生应用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决典型的碰撞问题，推导两个小球在弹性碰撞后的速度表达式。随后，又引导学生从一般到特殊，对三种特殊情况展开讨论，得出碰后两球末速度的表达式，便于快速判断与评估生活中实际现象对应的碰撞类型。学生通过对弹性碰撞和非弹性碰撞的讨论，进一步加深对动量和动能的理解，提升运动与相互作用观及能量观。 本节课的重点内容是理解弹性碰撞与非弹性碰撞的概念及特点，并能应用两个定律解决与生产生活相关的实际问题。 2、 学情分析 学生虽然已经具备了较为完备的动量、动量定理和动量守恒定律的初步知识，并学会了相关表达式的推导，尽管如此，但由于本章知识内容的特殊性和复杂性以及学生认知水平的差异，本节课的内容对学生来讲仍然是一个不小的台阶。基于以上的教材特点和学生特点，我制定了如下的教学目标，力图把传授知识、渗透学习方法以及培养兴趣和能力有机的融合在一起，达到最好的教学效果。 3、 教学目标 1.了解弹性碰撞和非弹性碰撞。 2.会分析具体实例中的碰撞特点及类型。 3.会用动量、能量的观点解决生产生活中与一维碰撞相关的实际问题。 四、教学重难点 1.教学重点：分析处理实验数据，根据实验数据验证动量守恒定律。 2.教学难点：设计验证动量守恒定律的实验方案。 五、教学环节 v1 v2 v1’ v2' 情况1 3m/s 0 1 4 情况2 2m/s 1m/s 0.170m/s 0.170m/s 物体碰撞时，通常作用时间很短，相互作用的内力很大，因此，外力往往可以忽略不计，满足动量守恒条件。下面我们从能量的角度研究碰撞前后物体动能的变化情况，进而对碰撞进行分类。 利用Algodoo的圆形工具设置小球模型， 碰前 碰后 碰前 碰后 任务一：初步了解弹性碰撞和非弹性碰撞 根据碰撞前后的数据（如表）请回答以下问题 滑块质量m1=2kg，m2=1kg 1. 情况（1）中碰撞前后两个滑块总动量及总动能？ 2. 情况（2）中碰撞前后两个滑块总动量及总动能？ 小结： 相同点 不同点 弹性碰撞 非弹性碰撞 如图，两个小球相碰，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞。 任务二：非弹性碰撞中动能损失量的计算 例1：如图，在光滑水平面上，两个物体A、B的质量都是m，碰撞前B静止，A以速度v 向它撞去。碰撞后某一瞬间AB速度相同，问此刻该系统的总动能是否会有损失？损失的总动能为多少？ 变式：若碰撞后某时A的速度为，求： （1）此时B的速度； （2）此刻A、B的总动能，这种情况损失的动能比原题中损失的动能大还是小？ 小结： 1、非弹性碰撞前后动能损失量的计算方法： 2、非弹性碰撞中，哪种情况下损失动能最多？ 变式1.在气垫导轨上，一个质量为 400 g 的滑块以 15 cm/s 的速度与另一