动量(教学设计)-2024-2025学年高二物理同步备课系列(人教版2019选择性必修第一册).docx

1.1 动量
教学设计
备课人

学科
物理
课题
1.1 动量
教学内容分析
动量是用来描述物体运动状态的物理量，它对时间的变化率即为力，是物理学中的重要概念。动量还是适用范围最广的概念之一。大量事实表明，无论是宏观物体的低速运动及相互作用，如台球的碰撞、火箭的发射，还是微观粒子的高速运动和相互作用，都可以用动量概念加以描述。
本节教材以“寻求碰撞中的不变量”为线索，通过演示两个完全相同钢球的对心碰撞，让学生对碰撞中的不变量提出猜想。为了判断猜想是否正确，改变实验条件，再进行两个质量不同、大小相同的钢球的对心碰撞。当猜想被否定之后，再设计新的实验方案进行研究。通过从特殊到般，从定性到定量的多轮“问题—猜想—实验方案设计—证据收集—数据分析—得出结论”的科学探究过程，逐步达到对不变量的正确认识。教材的这一编写思想体现了科学探究的基本方法与严谨求真的科学态度。教学时要引导学生充分经历和体验这一探究过程。
教材的主要意图在于体现寻求守恒量是科学研究的一条路径，沿着这一路径，定义动量概，念就是水到渠成的。学生在学习初中和高中物理时，已经了解了动能、速度、质量等相关概念和质量守恒、电荷守恒、机械能守恒等相关规律，这为学生寻求碰撞中的不变量提供了扎实的基础。
学情分析
学生在过往学习中，学习了质量、速度、动能等概念和质量守恒、电荷守恒、机械能守恒等相关规律，这些为学生寻求碰撞中的不变量提供了扎实的基础，有利于学生接受动量这一新概念。动量概念的引入是以碰撞实验为基础的，引入动量概念要注意做好钢球碰撞实验，观察钢球上升的高度判断钢球碰撞前、后的速率大小，让学生经历动量概念的科学探究过程。
教学目标
1.了解生产生活中的各种碰撞现象。
2.经历寻求碰撞中不变量的过程，体会探究过程中猜想、推理和证据的重要性。
3.知道动量概念及其单位，会计算动量的变化量。
4.认识动量是描述物体运动状态的物理量，深化运动与相互作用的观念。
教学重难点
1. 重点：动量的概念、计算动量的变化量
2. 难点：设计实验并分析数据寻找碰撞中的不变量
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
开篇点明碰撞是生活中常见的现象，请同学们举出碰撞例子，课件展示碰撞动图如下：
提问：
（1）以上的碰撞现象有什么共同特点？（提示：尝试从作用时间、速度变化、力的变化等角度去思考。）
（2）碰撞现象中是否遵循什么相同规律？
总结：在物理学的发展历程中，物理学家逐渐形成了这样的观念：物理学的任务是发现普遍的自然规律；自然过程中包含着某种物理量的不变性，即存在守恒量，是物理规律最基本的表现形式之一，所以对碰撞规律的研究从遵循一个不变量开始。

举碰撞的例子

回答碰撞的共同特点：碰撞时间极短、速度和力瞬间变化
... ...
思考并尝试回答碰撞可能遵循规律
从学生实际生活出发，让学生举例，引导学生学会从观察生活，提问让学生寻找共同特点到思考追寻规律，让学会体验物理问题的研究过程，在总结中告诉学生知道守恒思想在物理研究中的作用。
新课教学
一、寻求碰撞中的不变量

（一） 实验演示
现在请同学们观察以下演示实验，猜想以下碰撞中的不变量可能与哪些因素有关？
【实验步骤】如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开A后与B碰撞。将上面实验中的A球换成大小相同的C球，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。然后拉起B至某一高度后放开，撞击静止的B球。观察两球碰撞后速度变化。

实验现象：
（1）AB质量相等时，碰撞后 A 球停止运动而静止，B 球开始运动，最终摆到和 A 球拉起时同样的高度。说明A、B两球碰撞后，A的速度传递给了B。
（2）B与C碰撞后，B摆起的最大高度大于C球被拉起时的高度，碰撞后B球获得较大的速度。
（二） 实验设计
提出问题：
（1） 要想验证猜想，需要测量些物理量？
（2） 为实验方便操作和结果分析，我们在测量速度时，可以怎么办？

介绍：这种碰撞叫做一维碰撞。
（3）实验需要哪些实验器材？

(4)请简述测量速度的方案设计？

（三） 实验操作
展示实验操作步骤视频。

（四） 数据分析
展示实验数据表：

提问：以下是某组同学实验后得出的数据记录，根据数据猜想以下碰撞中的不变量是什么？

提问：如何验证猜想？

实验结论:从实验数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但质量与速度的乘积之和却基本不变。

学生，观察演示实验，在老师引导下提出这一个不变量与物体的质量和速度有关。

回答：
（1）需要测量两个相互碰撞物体的质量和速度。
（2）需保证两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。
（2）实验器材：天平、测速度仪器（打点计时器、光电门...）
方案一：利用光电门测速
两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动 的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的光电计时器测量。v=∆x∆t ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。

方案二：利用打点计时器测速
将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车 A 运动，小车B 静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。

学生观看视频，学习规范操作实验。

猜想1：两个物体碰撞前后动能之和不变，所以质量小的球速度大；

猜想2：两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能是不变的……
也许还有……

学生分析计算：

得出实验结论。

让学生直接设计如何追寻碰撞中的不变量时比较难的，教师采用小球碰撞演示实验，让学生切实感受到碰撞中质量和速度对实验介个会有影响，从而简化寻找不变量的实验设计难度。

利用视频可以引导学生规范操作实验。
二、动量
总结：上面的实验提示我们，对于发生碰撞的两个物体来说，它们的mv之和在碰撞前后可能是不变的。这使我们意识到，mv 这个物理量具有特别的意义。
提问：请同学们阅读课文“动量”部分，看看物理上赋予mv怎样的物理意义？
待学生看完后带领学生一起总结动量的知识：
1.动量的定义：在物理学中，把物体的质量 m 和速度 ʋ 的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p=mv 。
2.动量单位：千克米每秒(kg•m/s)
提问：若质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大?方向如何?当他以恒定的速率做曲线运动时,他的动量是否变化?若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量多大?动量的变化量的方向如何?
总结：
4.动量的性质
(1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=mv表示。
(2)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。
5.动量的变化量：动量的变化量是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
提问：动量和动能有什么区别联系？

阅读课文并总结动量的相关知识，然后总结享。

学生计算得出动量：
p=mv=300 kg·m/s,方向向东，分析回答物体以恒定速率做曲线运动时，动量大小不变，但是方式时刻在变，故动量发生改变。计算得出动量变化量Δp=p2-p1=0-mv=-300kg·m/s故动量大小为300kg·m/s，方向向西。

在老师引导向从矢标性、大小、变化情况、联系情况总结。

学生在探究后知道mv有非常重要的物理意义，然后让学生在求知欲满满的情况下自行阅读课文总结知识，培养学生总结能力。

以情境问题的分析让学生感受动量与时刻对应，感受动量的瞬时性，好引导学生分析动量的瞬时性。同时学会计算动量变化量的方法。

加深学生对动量、动能的理解，提升学生对物理知识的系统性理解。
课堂总结
定义及单位
矢标性
瞬时性
动量变化量

动量

实验演示
方案设计
实验操作
数据分析

寻求碰撞中的不变量

动量

板书设计
第1节 动量
一、寻求不变的量
二、动量
１、动量定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量，用符号P表示。公式表示为 p=mv
2、动量单位：在国际单位制中，动量的单位是千克·米/秒，符号是 kg·m/s
3、动量是矢量，其方向有速度方向决定。
4、动量具有瞬时性。
5、动量的变化量：某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p ′跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即Dp = p' - p
6、动量与动能的区别与联系
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
“动量”建立是比较难得，与日常生活观念有一定的距离。突出重点和突破难点的重要方法采用的是展示生活情境--提出问题--演示实验引导猜想--设计实验，引导学生通过实验推理得出规律。教师应注意不要把推理分析过程包办过多，要通过情境设疑，适当提问，引导学生思考，更好地训练学生的思维能力和学习能力。
1. 关于动量概念教学，可以通过学生感受日常生活中身边的各种碰撞现象，让学生感受碰撞的复杂性，从而告诉学生研究复杂物理问题寻求守恒量的思想方法。
2．通过实验证设计过程。体验实验研究思路。
采用演示实验引导学生猜想旨在将猜想的目的具体化，实验设计过程是追寻专家思维的过程，它远比实验操作本身更加重要。