动量定理探究式教学设计).doc

动量定理的教学设计
（一）教学目标
1.知识目标:
(1)进一步理解动量的概念;
(2)初步理解冲量的概念;
(3)初步掌握动量定理,并能应用这个定理讨论和解释一些简单的问题。
2.能力目标:
(1)通过问题研究,培养学生研究实际问题的能力和创新精神;
(2)通过阅读教材和分析、讨论问题，培养学生自主学习的能力；
(3)通过演示实验、学生分组实验和电脑操作，培养学生的观察能力和实践能力。
3.情感目标:
培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性、主动性，领悟科学研究的基本方法。
（二）教学重点：动量定理的来龙去脉。
（三）教学难点：应用动量定理解释实际问题。
（四）教学器材： CAI教学软件、演示实验和学生分组实验仪器等。
（五）课 型：新授课。
（六）教学过程：
1. 设疑激趣，创设研究情境
设置悬念：鸡蛋是我们每天都需要的营养食品，如果我将两只生蛋从相同高度自由释放，一只鸡蛋直接落在地面上，另一只鸡蛋落在软垫上，那这两只鸡蛋的命运会怎样？
学生猜想。
教师进行实验演示。
提问:你观察到什么现象?
学生:落在桌面上的破的，落在软垫上的没破。
激疑:两种情况下鸡蛋落地作用前的动量可以认为是相同的,作用后的动量变为零，鸡蛋的动量变化是相同的。但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不同的结局呢?
教师:再请大家看一段录象。
教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象（在节奏感强烈的音乐背景下依次出现亚运会跳高、拳击、跳马、吊环等比赛镜头）。
提问:看完这段录象后，我们可能会提出很多问题，比如跳高、跳马、吊环运动员落地时为什么要落在软垫上？激烈的拳击比赛中，运动员为什么要戴拳击手套？以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题，也正是本节课我们要研究的问题。
课件显示: 二、动量定理
2. 分层展开,引导自主探究
(1)关于物体动量的变化跟哪些因素有关的研究
①提出假说
教师:要解决刚才提出的问题,必须首先研究、解决物体的动量变化跟哪些因素有关这一问题。你们先猜一猜看,物体的动量变化与哪些因素有关?
学生甲猜想:可能与物体的质量和它受到的力有关。
学生乙猜想:可能与物体受到的力的大小和力的作用时间有关。
②定性验证
教师:同学们提出的假说是否正确?请看下面两个实例进行定性讨论，由此你能得出什么结论？
课件显示：讨论题——
ⅰ.一辆以某一速度行驶的汽车，关闭发动机后，要使汽车停下来即使它的动量为零，如果你是驾驶员可以采取哪些措施？
ⅱ.静止的足球，要使它运动起来即使它获得一定的动量，可用哪些方法？
学生回答对讨论题的分析结果：……
学生归纳:物体动量的变化跟物体所受力的大小和作用时间的长短有关。
③定量验证
提问:你得出的这一结论是否正确?你如何验证?
学生提出观点:可以采用数学推导的方法。
教师:很好！数学推导的方法也称定量分析法，请大家继续研究。
课件显示：一个质量为m 的物体，初速度为v ，在合外力F 的作用下，经过时间t，速度变为v'，该物体动量的变化与什么有关？
v v'

F F
图1
学生先自己在下面推导（教师进行提示），然后找一学生上台写出其推导过程。
学生： F = ma = m(v' - v) / t
Ft = mv' – mv
让学生讨论此表达式的含义。
学生甲：合外力的冲量等于物体动量之差。
学生乙：合外力的冲量等于物体的动量相减。
学生丙：合外力的冲量等于物体的动量变化。
教师归纳:根据 Ft = mv' - mv ,只要力和力的作用时间的乘积 Ft 相同,物体的动量变化就相同。由此可以证明，物体的动量变化确实与物体所受合外力和作用时间有关，而且它们有确定的关系。
④实验验证
激疑:同学们定量分析的结论是否真的可靠?如何进一步验证?
学生:可以用实验验证。
教师：很好！实验是物理学研究问题的基本方法，下面我们亲自动手做一个实验来验证一下刚刚得到的结论是否正确。请大家利用提供的纸条和砝码做抽纸条实验，注意观察现象并讨论该实验能否验证上述结论？
学生分组实验：抽纸条(一次慢抽,一次快抽)。
学生解释实验现象：慢抽和快抽纸条，物块受到的摩擦力可认为相同。慢抽时物块受到的摩擦力作用时间长，物块的动量变化大；快抽纸条时物块受到的摩擦力作用时间短，物块的动量变化小，物块几乎不动。
⑤得出结论
教师归纳:我们从提出假说到定性分析到定量分析再到实验验证,应用物理学的研究方法可以得出结论:物体的动量变化的确决定于物体所受力的大小F 和力的作用时间t,而且跟两者的乘积相同。
提问: Ft = mv' - mv中等号右边的物理意义是什么?
学生: mv' - mv是物体动量的变化。
提问:引起物体动量变化的因素是什么?
学生：合外力的冲量。
课件显示: 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,这个
结论叫做动量定理。即: F t = p' - p
教师:动量定理揭示了物体动量变化的规律,它虽然是由牛顿第二定律推导出来,但比牛顿第二定律有着更为广泛的应用,可以证明，动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力。如果是变力，此时所得的力是平均合外力。
3. 应用训练，强化定理理解
在物理中我们学习一个规律不仅要理解它的确切含义，更关键的是要用它来解决实际问题。动量定理在物理中主要有两个方面的应用。一是定性分析，解释现象，二是通过定量计算，解决问题。
（1）定性分析，解释现象
提问:至此,我们可以利用刚刚学习的知识来解决本节课开始提出的鸡蛋问题了?
学生讨论并回答，教师总结。
课件显示： 据 F = △p /△t ,在△p 一定的情况下
①要得到较大的力,应减小作用时间;
②要减小力的作用,应延长作用时间。
通过几个小实验，加强对上述结论的理解。
a.利用铁架台固定一个玻璃片,分两次用细线悬于铁架台上的小球对玻璃片进行撞击。一次用海绵套在玻璃片上，一次将海绵取下直接撞击。保证两次小球拉起足够高度，并且高度一样。（通过学生讨论分析原因后，将此实验现象推广到现实生活中，如跳高运动员为什么要落在软垫上，为什么船头前要固定个橡胶轮台？并课件显示图片）
b.在玻璃杯中放入海绵，然后再放入一个鸡蛋，然后将杯子从一定高度自由释放落在水泥板上。让学生分析实验现象。（然后将实验现象推广到为什么苹果外要用软包装，为什么电器运送时要加入塑料泡沫？并课件显示图片）
c.用实验模拟杂技节目：胸口碎大石。（方法：在桌面上放四个鸡蛋，在鸡蛋上放入一软包装盒，在包装盒上再放三块砖，在砖上再放一个弓形瓦砾。用铁锤猛击瓦砾，发现瓦破，而鸡蛋完好无损。
（2）定量计算，解决问题。
课件显示：
例1．一个质量为10Kg物体静置于水平面上，现用一个100N的水平力作用在物体上，使物体运动。问：①若水平面光滑，则力F作用2S时物体的速度是多大？
②若水平面不光滑，且物体所受摩擦力为40N，则力F作用2S时物体的速度是多大？
请两位同学用两种法完成此题，然后教师总结，并强调动量定理中等式左边是合外力的冲量。
例2．一个质量为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？
教师分析：球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时间很短．在这个短时间内，力的大小先是急剧地增大，然后又急剧地减小为零，在冲击、碰撞一类问题中，相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点．在前面已经讲了动量定理也适用于变力，因此，可以用动量定理来求球棒对垒球的平均作用力。如果此题用牛顿第二定律，以我们目前所掌握的知识是解决不了的。由此比较出动量定理比牛顿第二定律优越之处。
请一位同学上黑板用动量定律做此题。
教师强调：动量定律的矢量性。
通过以上两个例题，由学生总结应用动量定理应注意哪些问题，最后由教师总结补充。
课件显示：
应用动量定理解题应注意以下几个方面：
1． 式中F指的是合外力。
2． 动量定理的矢量性。
3． 动量定理既适用于恒力，也适用于变力。
课外探究：学生分组实验，缓冲装置的模拟，并尝试解决生活中一项充满刺激的运动——蹦极。
4. 归纳总结,形成认知结构
课件显示:本节主要知识结构。

5. 布置作业,拓展学习时空
课后作业详见后页。

注：教材系人民教育出版社物理室编著高级中学试验课本物理第一册（修订本）
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