《第1節(jié)動(dòng)量定理》教學(xué)設(shè)計(jì)(陜西省縣級(jí)優(yōu)課)x-物理教案

16.2《動(dòng)量和動(dòng)量定理》教學(xué)設(shè)計(jì)西電中學(xué)李星【教材分析】《動(dòng)量和動(dòng)量定理》選自高中物理選修3-5第十六章第二節(jié)。教學(xué)對(duì)象為高二學(xué)生，本節(jié)的主要內(nèi)容是動(dòng)量、沖量概念和動(dòng)量定理的推導(dǎo)、理解及其應(yīng)用。從教材內(nèi)容上看，《動(dòng)量和動(dòng)量定理》是牛頓第二定律的另一種表述，但它比牛頓第二定律的適用范圍更廣，不但適用低速宏觀，還適用于高速微觀的粒子，可以求變力的沖量，不考慮中間過(guò)程，還可以解決復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)中有關(guān)問(wèn)題動(dòng)量定理可以解釋生活中的很多現(xiàn)象，因此學(xué)習(xí)這部分知識(shí)有著重要意義。【學(xué)情分析】在高一時(shí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了牛頓第二定律，動(dòng)能和動(dòng)能定理的相關(guān)內(nèi)容，這些知識(shí)為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。此外，經(jīng)過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)建立起一定的實(shí)驗(yàn)操作、觀察能力、抽象思維能力和探究學(xué)習(xí)能力等，在這樣的知識(shí)基礎(chǔ)、能力水平和物理思維與方法的基礎(chǔ)上，加上他們對(duì)未知新事物有較強(qiáng)的探究欲望，所以要掌握動(dòng)量定理是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的?！驹O(shè)計(jì)思想】本節(jié)課用實(shí)驗(yàn)引入課題，激發(fā)學(xué)生的積極性、好奇心、熱情，點(diǎn)燃課堂，之后以常見(jiàn)的圖片創(chuàng)設(shè)物理情境引入動(dòng)量的概念，用乘積法定義物理量的方法認(rèn)識(shí)動(dòng)量，學(xué)生易于接受，之后又用實(shí)驗(yàn)法引入沖量的概念，同樣用乘積法分析沖量，使知識(shí)水到渠成，還是用這個(gè)實(shí)驗(yàn)引出沖量大，動(dòng)量的變化大，那么沖量與動(dòng)量的變化間有沒(méi)有具體定量關(guān)系呢？然后引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手推導(dǎo)動(dòng)量定理的表達(dá)式，并對(duì)其進(jìn)行理解。運(yùn)用動(dòng)量定理解釋前面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、日常生活中的物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)探究、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐，在教師合理、有效的引導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分體現(xiàn)探究的過(guò)程與實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生探究能力培養(yǎng)的過(guò)程?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能（1）．理解和掌握動(dòng)量的概念，并能正確計(jì)算一維空間內(nèi)物體動(dòng)量的變化。（2）．理解和掌握沖量的概念，強(qiáng)調(diào)某個(gè)力沖量的方向性。（3）．學(xué)習(xí)動(dòng)量定理，會(huì)用動(dòng)量定理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、生活中的有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問(wèn)題。2、過(guò)程與方法（1）．通過(guò)對(duì)動(dòng)量定理的探究過(guò)程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，認(rèn)識(shí)物理模型在物理學(xué)中的作用。（2）．用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問(wèn)題，培養(yǎng)在分析、解決問(wèn)題的能力。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）有參與實(shí)驗(yàn)操作的熱情，有從生活到物理，從物理到生活的意識(shí)。（2）有善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的精神，并具有解決問(wèn)題的能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀和人生觀，明白只有勤奮努力才可能有豐碩的收獲?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】（1）動(dòng)量、沖量的矢量性（2）用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問(wèn)題【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)演示、啟發(fā)探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)【教學(xué)過(guò)程】（一）新課引入實(shí)驗(yàn)引入：請(qǐng)同學(xué)親自操作，燈泡用力砸鐵皮，觀察結(jié)果。燈泡完好無(wú)所。燈泡摔在地板上，碎了。為什么呢？要解釋這個(gè)問(wèn)題，必須學(xué)習(xí)今天的內(nèi)容：動(dòng)量和動(dòng)量定理（二）新課教學(xué)展示問(wèn)題情景圖片一：小女孩頭頂足球，表情痛苦，換作質(zhì)量較小的玩具足球，表情愉悅。說(shuō)明運(yùn)動(dòng)物體的作用效果跟什么物理量有關(guān)？學(xué)生很容易回答：質(zhì)量。展示問(wèn)題情景圖片二：輕輕拋來(lái)一顆子彈，你敢接嗎？回答：敢。如果子彈是從槍口射出，你還敢接嗎？答：不敢。說(shuō)明運(yùn)動(dòng)物體的作用效果還跟什么物理量有關(guān)？答：速度。老師總結(jié)：可見(jiàn)，要更準(zhǔn)確、更全面地反應(yīng)運(yùn)動(dòng)物體的作用效果，必須同時(shí)考慮其速度與質(zhì)量，為此我們引入一個(gè)新的物理量——?jiǎng)恿?。板?shū)一、動(dòng)量1、定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積，叫做物體的動(dòng)量。通常用小寫(xiě)符號(hào)p來(lái)表示。2、表達(dá)式：p=mv回憶之前學(xué)過(guò)的比值法定義物理量，例電容，定義式：C=Q/U,C與Q、U無(wú)關(guān)，決定式：C=εS/4πkd。乘積法定義物理量，定義式與決定式相同，也就是說(shuō)物體的動(dòng)量是由物體的質(zhì)量和速度共同決定的，同時(shí)決定了單位，板書(shū)動(dòng)量的單位3、單位：國(guó)際單位制中是m·kg/s.動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”與“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，得出動(dòng)量是狀態(tài)量4、動(dòng)量是狀態(tài)量，也就是說(shuō)計(jì)算物體的動(dòng)量時(shí)速度應(yīng)該是瞬時(shí)速度。p=mv是矢量表達(dá)式，然后板書(shū)矢量性：p與v方向一致。5、矢量性例：物體與水平地面發(fā)生碰撞，碰前與碰后動(dòng)量是否相同？答：不同，速度方向不同。規(guī)定向下為正方向，p1=mv1，p2=-mv2，介紹物理學(xué)史：動(dòng)量這個(gè)概念最早是由法國(guó)的科學(xué)家笛卡爾提出來(lái)的，但他沒(méi)有指明動(dòng)量的方向性，荷蘭的物理學(xué)家惠更斯明確了動(dòng)量的方向性，，最后是由著名的科學(xué)家牛頓明確了用質(zhì)量和速度的乘積定義動(dòng)量?？梢?jiàn)我們的前輩們就是在不斷努力中，逐漸建立了動(dòng)量的概念。上面例題中，若v1和v2大小相同，碰前與碰后比較動(dòng)量變了沒(méi)？答：變了。其實(shí)我們強(qiáng)調(diào)更多的是動(dòng)量的變化。引入動(dòng)量的變化概念。5、動(dòng)量的變化①定義：某運(yùn)動(dòng)物體在某一過(guò)程的末動(dòng)量P′和初動(dòng)量P的矢量差。②表達(dá)式：△p=p′－p.強(qiáng)調(diào)不一定是大減小，也就是說(shuō)動(dòng)量的變化可能是正的也可能是負(fù)的，負(fù)號(hào)表示什么意思？答：方向與規(guī)定的正方向相同。也就是說(shuō)同一直線上動(dòng)量變化的運(yùn)算要選定正方向，動(dòng)量變化可簡(jiǎn)轉(zhuǎn)化為帶正負(fù)號(hào)的代數(shù)運(yùn)算。③矢量性、過(guò)程量。計(jì)算如圖動(dòng)量的變化，△p=0，強(qiáng)調(diào)求動(dòng)量變化時(shí)明確研究過(guò)程的初末位置?；貞浺郧皩W(xué)過(guò)那個(gè)物理量與質(zhì)量和速度有關(guān)？答：動(dòng)能。找同學(xué)回答動(dòng)能與動(dòng)量的區(qū)別，并回答如圖，小球與豎直墻壁碰撞過(guò)程沒(méi)有機(jī)械能的損失，動(dòng)量變了沒(méi)？動(dòng)能變了沒(méi)？動(dòng)能與動(dòng)量的大小關(guān)系是什么呢？請(qǐng)同學(xué)們自己推導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)演示：用同樣的力去吹放在長(zhǎng)吸管口的牙簽和放在短吸管口的牙簽現(xiàn)象：牙簽射出長(zhǎng)吸管口時(shí)速度大，射出短吸管口時(shí)速度小分析：牙簽在吸管中運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短不同，受力相同，力在時(shí)間上的積累效應(yīng)不同，所以有不同的結(jié)果，從而引入沖量的概念。二、沖量1、定義：力與力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量，常用字母I表示。同樣是乘積法定義物理量的特點(diǎn)，得到2、公式：I=Ft——適用于恒力沖量的計(jì)算3、單位：國(guó)際單位制中，其單位是牛·秒，符號(hào)是N·s。4、矢量性，方向與恒力力方向一致。過(guò)程量，反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)例：如圖，質(zhì)量為m的小球從高為h1處自由下落，與地面碰撞時(shí)間t,后反彈高度為h2,求整個(gè)過(guò)程各力的沖量？學(xué)生討論計(jì)算，明確那個(gè)力的沖量分析：IG=mg(t1+t2+t3),由h=gt2/2得IG=mg[(2h1/g)1/2+t+(2h2/g)1/2]方向向下，反彈上升過(guò)程重力的沖量是向下的，與速度方向無(wú)關(guān)IFN=-FNt2,方向向上。事實(shí)上碰撞過(guò)程彈力是變力，先增大后減小，所以在這里FN指的是平均值我們回頭再分析實(shí)驗(yàn)：可以看到，相同的吹力，長(zhǎng)吸管沖量大，動(dòng)量變化也大，沖量與動(dòng)量的變化之間具體有什么定量關(guān)系嗎？設(shè)置物理情景：在水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在合力F作用下運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間t后，其速度由v增加為v，試求合力的大小。請(qǐng)同學(xué)上黑板推導(dǎo)變形得：于是得到動(dòng)量定理，并板書(shū)三、動(dòng)量定理1、內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的變化2、公式：3、理解：（1））表明合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因；（2）動(dòng)量定理是矢量式例題分析：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量為m，從A到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中合力的沖量為多少？從而總結(jié)動(dòng)量定理的優(yōu)點(diǎn)：1、求變力的沖量2、不考慮中間過(guò)程，只考慮初末狀態(tài)。3、可以解決復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問(wèn)題4、告訴、低速，宏觀微觀都適用學(xué)以致用用動(dòng)量定理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)一：燈泡用力砸鐵皮，完好無(wú)損：燈泡摔在地板上碎了，為什么？同學(xué)思考并回答，燈泡用力砸鐵皮，燈泡與鐵皮從聽(tīng)聲音就知道接觸時(shí)間長(zhǎng)，作用力小，沒(méi)碎；燈泡摔在地板上，聽(tīng)聲音，作用時(shí)間短，作用力大，所以碎了。實(shí)驗(yàn)二：用同樣的力去吹放在長(zhǎng)吸管口的牙簽和放在短吸管口的牙簽，由Ft=ΔP可知：F一定，t長(zhǎng)則△P大，v大，拋的遠(yuǎn)，t短則△P小，v小，拋的近。用動(dòng)量定理解釋生活現(xiàn)象：玻璃杯從同一高度下落，在水泥地板上易碎而落在草地上不易碎？同學(xué)積極踴躍回答：△P一定，t短則F大，易碎；t長(zhǎng)則F小，不易碎。總結(jié)：生活中的很多緩沖裝置都是這個(gè)原理，同時(shí)圖片圖片1：網(wǎng)購(gòu)時(shí)代，長(zhǎng)途運(yùn)輸，需要緩沖圖片二：體育運(yùn)動(dòng)中的緩沖學(xué)以致用：高空墜物蘋(píng)果砸在牛頓頭上發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力，若蘋(píng)果從高層落下砸在人頭上會(huì)怎么樣呢？播放高空墜落下蘋(píng)果傷人事件的視頻。我們來(lái)一起估算一下殺傷力到底有多大？例：一顆蘋(píng)果質(zhì)量m=300克，從15層高樓落下，與地面碰撞時(shí)間t=0.01s,試估算蘋(píng)果與地面的平均撞擊力？找同學(xué)上黑板作答，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題當(dāng)面糾錯(cuò)。計(jì)算得到作用力是重力的三百多倍，所以作用力之大，傷人是肯定的。播放高空墜物的具體殺傷力，引起震撼，同時(shí)進(jìn)行思想教育。并總結(jié)應(yīng)用動(dòng)量定理解決問(wèn)題的一般方法。呈現(xiàn)鳥(niǎo)撞飛機(jī)圖片，找同學(xué)敘述相關(guān)事件。估算：鳥(niǎo)的質(zhì)量為1kg，飛機(jī)的速度為600m/s，鳥(niǎo)對(duì)飛機(jī)的撞擊時(shí)間2.5×10-4s.求:撞擊所產(chǎn)生壓力的大??？進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，體會(huì)撞擊力之大，威力可以與一顆炮彈相比擬?！菊n后作業(yè)】1、閱讀課本P9科學(xué)漫步：汽車的碰撞試驗(yàn)2、高空砸雞蛋小制作要求：雞蛋從五樓高的地方落到地面上完好無(wú)損，且體積越小越好。做一做？3、完成導(dǎo)學(xué)稿P12-14內(nèi)容【課堂總結(jié)】找同學(xué)帶著大家一起回憶本節(jié)內(nèi)容【板書(shū)】δ16.2動(dòng)量和動(dòng)量定