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本文以玩转碰撞小球(牛顿摆)为列，说明社团活动过程中激发学生兴趣和引导探究方向的重要性。

1.玩具-不屑风波

张老师拿来四盒balance balls(平衡球)让大家组装，我们姑且叫它碰撞小球吧。

“你们小时候可能都玩过这个，够简单吧，给点时间，看哪组能找到最多的小球碰撞方式？仔细观察这些现象的特征。”

“这还不简单。”同学们惊讶于中学生社团活动居然摆弄小朋友的玩具。

你还别说，他们开始从无视逐渐转变，各种玩法花样百出：

有的小组弄出各种碰撞：1撞4,2撞3,3撞2,4撞1，最后一种难度不小，他们轮番上手尝试，操作起来小心翼翼。

还有两边各1撞中间的3，各2撞1，包括小球开始摆动的高度相同或不等。

也有的还没怎么玩，或者是嗨过头了，悬挂小铁球的细绳绕在一起，像无法破解的线团纠缠不清。

但比较明确的一点，这帮高中生很快就感觉到无所事事，百无聊赖，有的直接抬头眺望窗外的篮球场。

2.引导-头脑风暴

“大家玩得不错，我们以其中一组碰撞为例，1撞4，结果中间三颗基本不动，最外面那颗等速弹起；2幢3右二弹起，还有3幢2，4幢1……”

张老师巡视中看出他们有点不屑一顾的眼神，“这些碰撞有什么类似的地方？”

有同学笑容诡异：“不就是速度等效传递嘛。”其他人连连点头附和，异口同声表示支持。

“说得好，那推而广之，如果不同的小球碰撞，速度传递需要满足什么条件？”

这里黎明静悄悄，沉默是金。

上图视频，在不影响和干扰真实效果的情况下，我们把碰撞过程慢放、快放混剪，以便捕捉更多细节。

稍晚有人打破境况，开始嘟囔：“当然是没有阻力的理想状态。”

两个小球的碰撞动图效果如下：

“嗯，他指出了物理学科非常重要的近似性，1撞4，中间三颗基本不动，实际上静止吗？我们鼓励表扬一下。”

人们赞许的掌声刚落，张老师意犹未尽，“同学们想想，除此之外还有没有别的条件？理想状态，实心铁球，小撞大行么，侧碰呢？”

大家由一片哗然变得沉默起来，明白这种碰撞想要等速传递，需要质量相等的前提之下，对心正碰才行。

“都打过台球吧—碰撞。”大多男生眼神闪亮，放出耀眼的光芒，她顿了顿，

“小球摆动过程以及碰撞前后，团队合作看能找到什么规律？比如从我们学过的力学、能量，包括运动的角度入手。”

他们反复摆弄碰撞小球，像故地重游一样，只是再次开始，多了层探求未知的感悟。

同学们的猎奇心理还是很强的，后面活动玩得更有方向，或许这就是我们所说的探索欲和求知欲吧。

物理社团活动-碰撞小球，学生自鄙夷无趣至玩转碰撞，从嗨翻全场到思考探究，一个小时的时间过得飞快。

3.分享-展示成果

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。

还有的同学推广碰撞过程，撞击前后小球的运动情况与质量有关，还和速度有关。

王苠豪同学登台演讲，利用微积分理论推导有关能量守恒和动量守恒，赢得热烈掌声。

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：碰撞有什么样的形式？发动学生寻找玩法；之后老师引导活动方向并参与答疑讨论；最后学生总结摆动及碰撞规律，小组分享成果。

插句题外话，记得某小组细绳纠缠在一起，重新分组后，有个同学精通各种玩法，他自告奋勇，耐心破解，终获成功。

我们送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)活动探索

牛顿摆这个碰撞小球实验，学生或许小学幼儿园就玩过了，我们怎么挖掘其兴趣内涵呢？

从这样几个维度：力学、能量、动量。

但力学维度不能说Ft=mv'-mv(动量定理)，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。

那这个实验到底要干什么？

从力的角度来说，小球摆下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牛顿第二定律的外化。

能量角度，小球从重力势能转化为动能，通过撞击这种形式把能量传递出去，当然能量损耗(转化为内能)也容易理解。

也就是说，我们设定这个探究实验，是基于他们没有学习过高中的机械能守恒、动量定理及动量守恒这个前提。

有人说，这不是拔苗助长吗？

学生合作玩转这个碰撞小球(牛顿摆)的趣味活动，目的是让他们在活动过程中思考，从而为总结和发现规律奠定基础，即便这个开放式探究不成功也没有关系。

因为他们学过力，可以从力学的角度提出问题，学过能量从能量角度思考，但需要点到为止，不能多说。

如果总结规律，撞击前后小球运动的情况或规律与m和v都有关，至于是什么，以后我们学到动量再说。

(2)守恒思想

我们回归牛顿建立经典力学体系的本源：力——是改变物体运动状态的原因。

也就是说，物体运动状态(v)的改变是因为受到非平衡力的外力的结果，描述运动状态的v改变就意味着产生了加速度a。

由此推理，不难理解F合=ma的因果关系，但这与能量、动量有什么关系呢？

如果把公式展开，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，但理解需要一个过程。

至于机械能守恒，学生初中学过，但他们只是知道重力势能和动能转化过程中总量不变，但未必清楚本质原因，即除重力或弹力以外的力没有做功。

因为重力、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分。

除此以外的力做功就意味着能量发生转化，转化过程就会有机械能的增加或减少，学生最有感触的就是摩擦生热。

当然到机械能守恒章节可提出类似“E守恒需要满足什么条件”等问题，所以这里点到为止很重要，包括动量概念。

这里不易引入新的概念和定量关系，因为只有如此才能培养他们发现总结规律的探究精神。

至于物理近似性的理想状态或者模型，这是一种很重要的研究方法，学生会有所感悟。

(特别说明：本文纯属个人观点，部分图片源于网络，仅供参考，谢谢观赏。精彩继续，敬请期待！)