动量定理探究式教学设计.docx

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动量定理探究式教学设计

“动量定理”探究式教学设计

"Momentumtheorem"InquiryTeachingDesign

“动量定理”探究式教学设计

前言：

小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。

作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。

理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。

本教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是高中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。

便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。

本节课以学生为主体，运用“引导→探究”模式进行教学。

在课堂上鼓励学生主动参与、主动探究、主动思考、主动实践，在教师合理、有效的引导下进行高效率学习，以充分体现探究的过程和实现对学生探究能力培养的过程。

为此本人在下面的三方面进行了尝试。

1．变演示实验为实验设计，培养学生的创新能力。

课堂演示实验一般以教师为主体，学生仅仅是旁观者，没有直接参与，不利于其创新能力的培养。

教材上“鸡蛋落地不破”为课堂演示实验，本人在教学中将其改为探索性实验，让学生在课前设计各种不同的方法举行“鸡蛋落地不破，看谁举得高”设计比赛，在课堂上演示。

让学生充分地动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发。

2．设计探索性实验，培养学生探索知识、发现问题的能力。

传统的--中在讲完“动量定理”时，让学生动手做这样一个小实验，如：

课本上提到的“缓冲装置的模拟”，以加深对动量定理的理解。

本人在教学过程的一开始就让同学两人一组做实验：

“在课桌边上放一张纸，再在纸上放一块橡皮（或钢笔套），请同学做一个实验，把纸从橡皮（或钢笔套）下拉出，但不能把橡皮（或钢笔套）拉落下。

边做边思考，怎样做才能完成这个实验，谈一谈自己的感受。

”通过实践，充分体验纸对橡皮（或钢笔套）摩擦力的作用时间对其运动状态改变的影响。

3．从学生的生活实际出发，感受和体验动量定理在生活实际中的应用。

充分体现新课程标准中提出的“从生活走向物理，从物理走向社会”的要求。

二、课前准备

课前布置思考题：

一个质量为60g的鸡蛋，从3m高处落到水泥地面上，要求着地后完整无损。

请你设计一种可行的方案，并能演示。

其理论依据是什么？

能否根据你所学过的知识加以论证呢？

三、教学目标

（1）基础知识：

理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理适用于变力；

会用动量定理解释现象和处理有关的问题。

（2）思想教育：

学会用辩证的观点分析问题。

（3）能力培养：

用理论分析实际问题。

四、重点与难点

用动量定理解释有关现象，动量、冲量的方向问题，是使用动量定理的难点。

五、教具

鸡蛋，沙，橡胶锤，铁锤，细线，橡皮筋，小铁球，铁架台，宽约2cm，长约20cm的纸条，橡皮一块和投影片等。

六、教学过程设计

（一）创设问题情境，引入新课题。

以10m/s的速度运动的球，能不能用头去顶？

（足球，就能去顶；铅球，则不能。

）

质量为20g的小物体运动过来，能不能用手去接？

（速度小，就能去接。

速度大，如子弹，就不能。

）

动量决定于物体质量m与速度v的乘积。

板书：

p=mv

有人说动量大的不能接，动量小的能接。

还有人说如果是质量不太大，速度又不太快的物体就敢接了。

那么如果是50g的鸡蛋以5m/s的进度向你飞来，你敢接吗？

（头接鸡蛋时要用力，作用力大时，头对鸡蛋有作用冲量作用，鸡蛋会破的。

）

板书：

i=ft

对于这个问题可以通过我们今天的学习，讨论冲量与动量的关系，进一步探索其答案。

（二）做中学探究物理规律。

师：

请同学先思考这样一个问题：

【投影片1】

一个质量为60g的鸡蛋，从3m高处落到水泥地面上，要求着地后完整无损。

请你设计一种可行的方案。

理论依据是什么？

能否根据你所学过的知识加以论证呢？

学生讨论并提出多种方案：

①在地上放一层海绵；

②用海绵把鸡蛋包住；

③做一个降落伞带着鸡蛋往下放；

④在地上放一盆水（或沙）。

师：

我们请提出方案四的同学上讲台把实验做给同学们看一看。

（学生上讲台站在凳上做这个实验）

【演示实验】让鸡蛋从高3m处自由下落到沙地上。

师：

能不能讲一讲你这样做的理由？

生：

减少地面对鸡蛋的作用力。

师：

能不能从理论上加以论证呢？

由学生自己推导，老师总结。

板书：

设一个质量为m的物体，初速度为v，在恒力f作用下在时间t内速度变化到v'。

由于物体作匀加速运动，则有a＝（v'－v）/t

再根据牛顿第二定律，有f＝ma，可得

ft＝mat＝mv'－mv

f＝（mv'－mv）/t

由上式可知在从相同高度落下的情况下，（mv'－mv）是一个定值，要使f减少，只有增加力的作用时间。

所以上述方案中都是为了增加作用时间t。

师：

大家回过来讨论表达式ft＝mv'－mv。

式子左侧是物体受到所推外力合力的冲量，用i表示。

mv'和mv是冲量作用前、作用后的动量。

分别用p和p'表示。

p'－p是物体动量的改变，又叫动量的增量。

等式的物理意义是：

物体动量的改变，等于物体所受外力冲量的总和。

这就是动量定理。

用公式表示：

板书：

i＝p'－p

即物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化，这个结论叫做动量定理。

ft＝p'－p或ft＝mv'－mv

说明：

（1）上述公式是一矢量式，其运算遵循平行四边形定则。

若各量的方向在同一直线上，则应首先规定正方向，将矢量运算简化为代数运算。

（2）在动量定理的上述推导中，我们是根据牛顿第二定律f＝ma和运动学公式vt＝v0+at，即在设定力是恒定情况下推导出来的。

实际上，物体所受的力通常不是恒定的。

例如在乒乓球与拍碰撞过程中，用球棒打击垒球，用铁锤钉钉子等，乒乓球、垒球和钉子所受的力就不是恒定的。

但可以证明，动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间而变化的变力。

对于变力的情况，动量定理中的f应理解为变力在作用时间内的平均值。

【投影片2】

例：

一个质量为0．18kg的垒球，以2m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0．01s。

球棒对垒球的平均作用力有多大？

【投影片3】

应用步骤：

①先选定正方向。

②对物体（一般为单个物体）进行过程分析和受力分析，弄清各力在各过程中的冲量，求出合冲量，且注意各量的正负。

③对物体进行状态分析，写出初、末状态的动量，并求出研究过程中的动量的变化量。

④应用动量定理列式求解。

师：

学习了动量定理后，对上面同学的实验方案就能理解，并希望能自觉地运用。

下面请每一个同学自己亲自来感受一下动量定理的应用。

【投影片4】

【小实验】在课桌边上放一张纸，再在纸上放一块橡皮，请同学做一个实验，把纸从橡皮下抽出，但不能把橡皮拉落下。

边做边思考，怎样做才能完成这个实验，谈一谈自己的感受。

（请一个实验失败的同学讲做不成功的感受，再请一个实验成功的同学到讲台上做给全班同学看。

）

（三）学中做揭示生活现象。

师：

请同学们举例动量定理在实际生活中的应用：

例如：

①跳远时跳落在沙坑里；

②在搬运易碎物品时，在箱子里放一些碎纸、泡沫等；

③轮船码头上装有橡皮轮胎；

④打篮球接球时有缓冲动作；

⑤蹦极；

⑥杂技节目：

胸口碎大石；

⑦钉钉子用铁锤，而不用橡皮锤；

师：

懂得动量定理的原理在生活中也应该注意其有害性。

（四）课堂，总结。

（略）

（五）布置作业。

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