高中物理选修3-5：《动量和动量定理》教学设计

 《动量和动量定理》教学设计 一、教学内容分析： 《动量和动量定理》选自人教版高中物理3-5第十六章第二节，教学对象为高二学生。从教材编排上看，它位于《探究碰撞中的不变量》之后，《动量守恒定律》之前。不仅是对牛顿第二定律运动学公式等知识的巩固运用，同时也为后面学习动量守恒定律打下了坚实的基础。 从教材内容上看，《动量定理》是牛顿第二定律的进一步展开。它侧重于力在时间上的累积效果，为解决力学问题开辟了新的途径，尤其是打击和碰撞类的问题。所以动量定理知识与人们的日常生活，生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着重要意义。 二、学生情况分析： 在高一时，学生已经利用了牛顿第二定律和运动学公式以及动能定理解决力学问题，此外，经过前面的学习，学生已经建立起一定的实验观察能力、抽象思维能力和探究学习能力，而且还掌握了通过建立物理模型探究物理现象的方法。由于学生具有这样的知识基础、能力水平和物理思维与方法，再加上他们对未知新事物有较强的探究欲望，所以要掌握动量定理是完全能够实现的。 三、教学目标： 1.知识与技能 ①能从牛顿运动定律和运动学公式，推导出动量定理的表达式。 ②理解动量定理的确切含义，知道动量定理使用用于变力。 ③会用动量定理解释有关现象和处理有关问题。 2.过程与方法 ①通过对动量定理的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学中的应用。 ②通过动量定理的定量讨论，增强学生应用数学方法处理物理问题的能力。 3.情感态度与价值观 ①培养学生有参与科技活动的热情，有从生活到物理，从物理到生活的意识。 ②培养学生有主动与他人合作的精神，有团队意识。 四、学习目标： 1、理解动量和冲量的概念及它们的矢量性； 2、知道动量的的变化也是矢量，会计算一维的动量变化； 3、理解动量定理，会用定理解决实际问题，知道动量定理也适用于变力； 五、教学重难点及解决措施： 能够通过物理现象，抽象为物理模型，利用旧知识得出新结论，是探究物理的基本方法，所以在本节教学中，要把动量定理的导出定为本节教学重点。先通过物体在光滑水平面上在力的作用下运动一段时间的情境进行推导，再通过物体在粗糙水平面上在力的作用下运动一段时间的情境进行推导，体现物理从特殊到一般的研究方法，以及正确理解动量定理中的冲量为合力的冲量。     高一学生的思维具有单一性，定势性，他们以前学习过动能定理，因为动能定理不设计方向。受动能定理的影响，他们普遍会感到动量定理的矢量性有些困难。所以我们把本节课难点定为动量定理的矢量性。课上学生完成两个计算题通过出错、纠错体会动量定理的矢量性。 六、课时安排：3课时，本节为第1课时 七、教学策略及媒体选择： 结合教学目标和学情，在教学中需要以一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，主要采用小组学习、问题研讨、案例分析等方式来实现本课的教学目标并采用多媒体、课件等设备。 八、教学环节： 教学过程设计   教学环节 教师活动 学生活动 设计意图与依据 （一） 生活 实例 、 引入 新课 (3 - 5分钟) 【设疑激趣，导入新课】 演示实验：两个鸡蛋，从同样的高度释放，一个下落在桌面上，一个下落到软垫上。 观察：两个鸡蛋下落的情况。 问题1：两个鸡蛋的命运不同，原因是什么？ 导入新课：要准确解释刚才这个问题，我们就需要进入对动量定理的学习     学生仔细观察实验，猜想实验结果，积极思考导致结果的原因。       老师通过小实验，在激发学生的学习兴趣的同时，引导学生从生活走向物理，从而导入新课。 (二） 创 设 情 境 ， 探 究 规 律 (15-20分钟） 【创设情景，建立模型】 一个物体质量为m 放在光滑水平面上，在恒力F 作用下，经过一段时间t物体的速度由v1变为v2，         问题2：物体的速度发生变化，原因是什么？ 问题3：物体的速度发生变化会使物体的动能发生变化，那物体的动能发生变化的原因是什么？ 问题4：物体的速度发生变化也会使物体的动量发生变化，那物体的动量发生变化的原因是什么？   提示1：物体的加速度a=( V2-V1)/t 提示2：牛顿第二定律F =ma     问题5：若接触面粗糙，情况如何？     教师归纳总结：等式左边表示物体受到合外力的冲量，mV1和mV2是物体初、末状态的动量，而mV2-mV1是物体动量的变化量，得到了表达式的物理含义。       学生交流讨论，并回答问题。                   利用牛顿第二定律及运动学知识推导出动量定理的表达式：Ft=mV2-m V1 学生再次利用牛顿第二定律和运动学知识进行推导得： (F-f)t=mV2-m V1 学生思考问题并回答：等式的左边表示物体所受合外力的冲量，等式的右边表示物体动量的变化。       通过创设物理情境、建立物理模型，复习解决力学问题的重要手段。并让学生体会不同物理量的变化有不同的原因，学会根据题意确定解题依据。             引导学生合理推导，启发学生思维，培养学生分析信息、运用所学知识解决新问题的能力。 【问题探究 内化新知】   问题6：表达式中的冲量指的是哪一个力的冲量？ 问题7:表达式中的力F 可以是恒力，可以是变力吗？若为变力的情况，应如何理解？ 问题8：表达式中的动量和冲量都为矢量，因此在应用此表达式时，应该注意什么问题？目的是什么？ 学生思考问题，讨论交流，内化知识。 1、合力的冲量 2、动量定理比牛顿第二定律的适用范围更广。 3、动量定理的表达式是一个矢量式，通过规定正方向，将矢量运算简化为代数运算。   提出问题，活化学生思维，学生合作交流解决问题，教师引导分析答案，加深学生对动量定理的矢量性以及适用于变力情况的理解。   (三) 运 用 规 律 、 巩 固 新 知 (10-15分钟)   【精选典例，学以致用】 例2：如图所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间 为0.01s。求球棒对垒球的平均作用力。             练习：水平地面上有一木块，质量为m=2Kg，它与地面间的动摩擦因数为μ=0.2，在水平恒力F=20N作用下由静止开始运动，经过时间t=3s，则此时物体的速度为多少？     【问题再现，释疑解惑】 再现鸡蛋掉落的问题情景     【运用新知，解释现象】 展示生活图片，分别列举两类应用定理的生活现象，让学生运用动量定理逐一解释。     学生积极分析问题、合作交流、求解问题。                   学生自己独立完成，展示交流。       学生合作交流，运用动量定理解释现象，巩固内化，加深理解。   学生运用动量定理，通过合作交流，解释现象， 并归纳总结：在生活中 ，我们有时需要通过延长作用时间来减小作用力，而有时又需要通过缩短作用时间来增大作用力。 精选例题，帮助学生理清解题思路，让学生学会应用定理解决问题的一般过程和方法，达到学以致用的目的，增强学生运用数学方法解决物理问题的能力。 体会对于恒力问题既可以用牛顿第二定律结合运动学公式求解，也可以利用动量定理解决。   引导学生运用动量定理解释课前提出的问题，使学生体会到学习的乐趣、成功的喜悦。   让学生运用动量定理解释大量生活现象，并从中发现动量定理知识在生活和生产实践中的广泛应用。  (四)  回  归  生  活 、  拓  展  延  伸 (3-5分钟) 【创设情景，回归生活】 高处作业是指人在一定位置为基准的高处进行的作业。国家标准GB3608—93《高处作业分级》规定：“凡在坠落高度基准面2m以上（含2m）有可能坠落的高处进行作业，都称为高处作业。”根据这一规定,进行高处作业的工人都要使用安全绳，以保障人身安全。 问题：高处作业的工人使用的安全绳，应选择什么材质？你能用本节所学的动量定理说说其中的道理吗？   回顾本节知识、交流讨论、合作互助、利用动量定理进行研究。     思考问题，小组讨论分析其中的物理原理       课后收集资料、并用所学知识解释生活现象，体会物理来源于生活又必将回到生活为生活服务。体现从生活到物理再从物理回到生活的教学理念。   九、教学评价设计： 1、自我评价 2、小组评价：组内评价和组间评价制定学生学习用的学案，用来记录学生的学习情况。 3、教师评价：（1）通过课堂中学生讨论总结的发言中检验学生的学习掌握情况；（2）通过课后巩固课后检测进行评价（3）作业评价；（4）教师进行教学反思。 十、板书设计：动量  动量定理 一. 动量 1．定义：物体质量和速度的乘积叫做物体的动量。 2．公式：  3．单位为 4．对动量的理解 （1）．矢量性：动量的方向与速度方向相同 （2）．瞬时性：状态量 （3）．相对性：相对于地面的速度 5．动量的变化：△P：  矢量：平行四边形定则 一维：△P= P2 –P1 二．冲量             1．定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。 2．公式：    3．单位为 4．条件：恒力或平均作用力 5．意义：力对时间的累积效应 6．冲量是矢量，方向与合力方向一致 三．动量定理 1．内容：物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受力的冲量。    2．公式： 3．理解： (1)I指合力的冲量，及所有力的冲量的矢量和 (2)合力为恒力，若合力为变力，指合力的平均作用力 (3)矢量式：规定正方向，确定初、末状态的动量的正负。 四．动量定理的应用 1、有关计算： 2、解释现象：