1.1 動(dòng)量（教學(xué)設(shè)計(jì)）-【大單元教學(xué)】（人教版2019選擇性必修第一冊）

4/4第一章動(dòng)量守恒定律第1節(jié)動(dòng)量【教學(xué)內(nèi)容分析】本節(jié)教材以“尋求碰撞中的不變量”為線索，通過演示兩個(gè)完全相同鋼球的對心碰撞，讓學(xué)生對碰撞中的不變量提出猜想。為了判斷猜想是否正確，改變實(shí)驗(yàn)條件，再進(jìn)行兩個(gè)質(zhì)量不同、大小相同的鋼球的對心碰撞。當(dāng)猜想被否定之后，再設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行研究。通過從特殊到般，從定性到定量的多輪“問題—猜想—實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)—證據(jù)收集—數(shù)據(jù)分析—得出結(jié)論”的科學(xué)探究過程，逐步達(dá)到對不變量的正確認(rèn)識(shí)。教材的這一編寫思想體現(xiàn)了科學(xué)探究的基本方法與嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生充分經(jīng)歷和體驗(yàn)這一探究過程。教材的主要意圖在于體現(xiàn)尋求守恒量是科學(xué)研究的一條路徑，沿著這一路徑，定義動(dòng)量概，念就是水到渠成的。學(xué)生在學(xué)習(xí)初中和高中物理時(shí)，已經(jīng)了解了動(dòng)能、速度、質(zhì)量等相關(guān)概念和質(zhì)量守恒、電荷守恒、機(jī)械能守恒等相關(guān)規(guī)律，這為學(xué)生尋求碰撞中的不變量提供了扎實(shí)的基礎(chǔ)?！窘虒W(xué)目標(biāo)和核心素養(yǎng)】1物理觀念：理解動(dòng)量的概念及其矢量性，理解動(dòng)量的變化，并要求學(xué)會(huì)動(dòng)量變化量的求解。2科學(xué)思維：能從引導(dǎo)探索的形式理解動(dòng)量的概念和意義，培養(yǎng)學(xué)生思考分析能力。3科學(xué)探究：通過對尋找碰撞前后守恒量的探究過程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題，認(rèn)識(shí)物理模型工具在物理學(xué)中的應(yīng)用。4科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：有將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于探索日常生活有關(guān)的物理問題?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1．通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出物體碰撞前后的不變量。2．動(dòng)量的概念?！窘虒W(xué)方法】教師由淺入深啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，小組合作探究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，討論、交流、反饋、質(zhì)疑、補(bǔ)充、展示、總結(jié)學(xué)習(xí)成果?！窘虒W(xué)用具】投影儀，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備；完成該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材，如氣墊導(dǎo)軌、滑塊等?！窘虒W(xué)過程】一、創(chuàng)設(shè)情境，引入課題教師播放打臺(tái)球的視頻（ppt展示）思考：（1）生活中常見的碰撞有哪些？（2）我們曾經(jīng)探究過哪些守恒量？演示實(shí)驗(yàn)：使用碰撞擺，拉起1個(gè)讓其與另一個(gè)小球相碰撞，觀察碰撞前后的對稱運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。為什么碰撞后小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)交換？這個(gè)現(xiàn)象提示我們碰撞前后各有什么物理量保持不變？二、新課教學(xué)（一）尋求碰撞中的不變量碰撞比較復(fù)雜，初步研究應(yīng)簡化模型（多媒體展示）簡化模型：碰前：m1，v1，m2，v2碰后：m1，v1′，m2，v2′（板書）問題：（1）要想保證碰撞v1，v2滿足什么樣的關(guān)系？（2）想讓問題更簡單，v2等于多少？我們稱簡化之后的模型為一維碰撞，請學(xué)生總結(jié)一維碰撞。問題：碰撞過程和運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量有哪些？再次猜想碰撞中的不變量（猜想假設(shè)得出與質(zhì)量、速度有關(guān)）小組討論一：測量物體的速度可以有哪些方法？小組討論二：（1）如何保證碰撞是一維的？（2）如何保證碰撞前后為勻速運(yùn)動(dòng)？如何檢驗(yàn)？（3）小車最初狀態(tài)如何？光電計(jì)時(shí)器測出的三個(gè)速度分別代表誰？（二）、實(shí)驗(yàn)方案方案一：利用光電門測速速度的測量：v=?v實(shí)驗(yàn)過程：兩輛小車都放到滑軌上，用一輛運(yùn)動(dòng)的小車碰撞一輛靜止的小車，碰撞后兩輛小車粘在一起運(yùn)動(dòng)。小車的速度永滑軌上的數(shù)字計(jì)時(shí)器測量。方案二：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速速度的測量：v=x實(shí)驗(yàn)過程：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體（如下圖所示）。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。（三）數(shù)據(jù)處理碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=m2=m1=m2=速度v1=v2=v1?=v2?=mvm1v1+m2v2=m1v1?+m2v2?=mv2m1v12+m2v22=m1v1?2+m2v2?2=v/m（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)過驗(yàn)證后可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后不變的量是物體的質(zhì)量與速度的乘積，即m1?1＋m2?2＝m1?1′＋m2?2′觀察結(jié)論，引出動(dòng)量概念。（五）動(dòng)量我們最終得出什么實(shí)驗(yàn)結(jié)論？從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以看出，此實(shí)驗(yàn)中兩輛小車碰撞前后，動(dòng)能之和并不相等，但是質(zhì)量與速度（矢量，要考慮方向）的乘積之和卻基本不變。課后小實(shí)驗(yàn)：你能否設(shè)計(jì)其它的方法進(jìn)行探究？教師：上面的實(shí)驗(yàn)提示我們，對于發(fā)生碰撞的兩個(gè)物體來說，它們的mv之和在碰撞前后可能是不變的。這使我們意識(shí)到，mv這個(gè)物理量具有特別的意義。物理學(xué)中把質(zhì)量和速度的乘積mv定義為物體的動(dòng)量，用字母p表示：p＝mv動(dòng)量的單位是由質(zhì)量的單位與速度的單位構(gòu)成的，是千克米每秒，符號(hào)是kg·m/s。動(dòng)量是矢量，動(dòng)量的方向與速度的方向相同。（六）動(dòng)量的變化p1、某段運(yùn)動(dòng)過程（或時(shí)間間隔）末狀態(tài)的動(dòng)量p′跟初狀態(tài)的動(dòng)量p的矢量差，稱為動(dòng)量的變化（或動(dòng)量的增量），即p=p'-p2、動(dòng)量變化的三種情況：大小變化、方向改變或大小和方向都改變。3、同一直線上動(dòng)量變化的運(yùn)算：同一條直線上的，可以直接相加減；不在同一直線上的動(dòng)量變化的運(yùn)算，遵循平行四邊形定則。【例題】一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到堅(jiān)硬的墻壁后彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)。碰撞前后鋼球的動(dòng)量變化了多少？分析：動(dòng)量是矢量，雖然碰撞前后鋼球速度的大小沒有變化，但速度的方向變化了，所以動(dòng)量的方向也發(fā)生了變化。為了求得鋼球動(dòng)量的變化量，需要先選定坐標(biāo)軸的方向，確定碰撞前后鋼球的動(dòng)量，然后用碰撞后的動(dòng)量減去碰撞前的動(dòng)量求得動(dòng)量的變化量。解：取水平向右為坐標(biāo)軸的方向。碰撞前鋼球的速度為6m/s，碰撞前鋼球的動(dòng)量為p＝mv＝0.1×6kg·m/s＝0.6kg·m/s碰撞后鋼球的速度v′＝－6m/s，碰撞后鋼球的動(dòng)量為p′＝mv′＝－0.1×6kg·m/s＝－0.6kg·m/s碰撞前后鋼球動(dòng)量的變化量為Δp＝p′－p＝（－0.6－0.6）kg·m/s＝－1.2kg·m/s動(dòng)量的變化量是矢量，求得的數(shù)值為負(fù)值，表示它的方向與坐標(biāo)軸的方向相反，即Δp的方向水平向左。（七）課堂小結(jié)（板書設(shè)計(jì)）１、動(dòng)量定義：物體的質(zhì)量和速度的乘積，叫做物體的動(dòng)量，用符號(hào)P表示。公式表示為p=mv2、動(dòng)量單位：在國際單位制中，動(dòng)量的單位是千克·米/秒，符號(hào)是kg·m/s3、動(dòng)量的變化量：某段運(yùn)動(dòng)過程（或時(shí)間間隔）末狀態(tài)的動(dòng)量p′跟初狀態(tài)的動(dòng)量p的矢量差，稱為動(dòng)量的變化（或動(dòng)量的增量），即p=p'-p【課堂練習(xí)】1．在“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，為了順利地完成實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量為m1，被碰球質(zhì)量為m2，二者關(guān)系應(yīng)是（D）A．m1>m2B．m1=m2C．m1<m2D．以上三個(gè)關(guān)系都可以2．兩球相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生正碰，碰撞后兩球均靜止，于是可以斷定，在碰撞以前（C）A．兩球的質(zhì)量相等B．兩球的速度大小相同C．兩球的質(zhì)量與速度的乘積之和的大小相等D．以上都不能斷定3．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示。在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力。（1）若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并將測得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選__________段來計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選_________段來計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上兩格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。（2）已測得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg，小車B的質(zhì)量m2=0.20kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前mAvA+mBvB=_________kg?m／s；碰后mAvA’+mBvB’=__________kg?m/s。并比較碰撞前后兩個(gè)小車質(zhì)量與速度的乘積之和是否相等。答案：（1）BCDE（2）0.4200.417）連續(xù)射擊時(shí)槍所受到的平均反沖作用力是多大？學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量表小組_________

姓名___________

日期___________

評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)

價(jià)

標(biāo)

準(zhǔn)評(píng)價(jià)方式備注優(yōu)（5分）良（4分）中（3分）差（2分）自評(píng)互評(píng)家長評(píng)師評(píng)學(xué)習(xí)態(tài)度1、學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，重視學(xué)習(xí)過程的反思，積極優(yōu)化學(xué)習(xí)方法2逐步形成濃厚的物理學(xué)習(xí)興趣3、保質(zhì)保量按時(shí)完成作業(yè)4、重視自主探索、自主學(xué)習(xí)，拓展視野積極，熱情，主動(dòng)積極熱情但欠主動(dòng)態(tài)度一般較差學(xué)習(xí)方式1、學(xué)生個(gè)體的自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，會(huì)傾聽、思考、表達(dá)和質(zhì)疑。2、學(xué)生普遍有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)過程中參與度高。3、學(xué)生之間能采取合作學(xué)習(xí)的方式，并在合作中分工明確地進(jìn)行有序和有效的探究。4、學(xué)生在學(xué)習(xí)中能自主反思，發(fā)揮求異、求新的創(chuàng)新精神，積極地提出問題和討論問題。自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，會(huì)傾聽、思考、表達(dá)和質(zhì)疑。自主學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，會(huì)傾聽、思考、表達(dá)。自主學(xué)習(xí)能力一般，會(huì)傾聽。自主學(xué)習(xí)能力較差，不會(huì)思考。參與程度1認(rèn)真參加物理學(xué)習(xí)活動(dòng)，積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于解決問題2逐步提高物理表達(dá)與交流能力3積極參加物理探究、物理建?；顒?dòng)，加強(qiáng)物理文化的學(xué)習(xí)4積極參加物理實(shí)踐活動(dòng)等積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于解決問題，表達(dá)能力強(qiáng)積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于解決問題能發(fā)現(xiàn)問題，俁解決問題能力一般參與意識(shí)不夠積極主動(dòng)合作意識(shí)1積極參加物理合作學(xué)習(xí)，勇于接受任務(wù)、敢于承擔(dān)責(zé)任2加強(qiáng)小組合作，取長補(bǔ)短，共同提高3樂于助人，積極幫助學(xué)習(xí)有困難的同學(xué)4公平、公正地進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，評(píng)價(jià)過程認(rèn)真、負(fù)責(zé)、有誠信合作意識(shí)強(qiáng)，組織能力好，與別人互相提高，有學(xué)習(xí)效果能與他人合作，并積極幫助有困難的學(xué)習(xí)有合作意識(shí)，但總結(jié)能力不強(qiáng)不能很好地與他人合作學(xué)習(xí)探究活動(dòng)1積極嘗試、體驗(yàn)物理研究的過程2逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，不怕困難的科學(xué)精神3勇于質(zhì)疑，善于反思，有創(chuàng)新意識(shí)4善于觀察分析物理事實(shí)，提出有意義的物理問題，猜測、探求適當(dāng)?shù)奈锢斫Y(jié)論和規(guī)律，給出解釋和證明，撰寫探究活動(dòng)報(bào)告①對事物的性質(zhì)、規(guī)律及該事物與他事物內(nèi)在聯(lián)系達(dá)到較深刻的理解②（同左①）理解較淺③（同左①）理解模糊①未理解知識(shí)和技能的應(yīng)用1認(rèn)真觀察物理與