冲量动量定理.docx

冲量动量定理.docx

《冲量动量定理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲量动量定理.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

冲量动量定理

教学基本信息

课名

冲量动量定理

是否属于

地方课程或校本课程

否

学科

物理

学段

第四学段

年级

高二

授课日期

2016年6月

教材

书名：

《物理》必修3-5出版社：

教育科学出版社出版日期：

2006年7月

北京市中小学“京教杯”青年教师教学设计大赛

教学设计参与人员

姓名

单位

联系方式

设计者

孙力

北京市第八中学大兴分校

实施者

孙力

北京市第八中学大兴分校

指导者

朱志勇、包建娇

大兴区教师进修学校

其他参与者

指导思想与理论依据

本节课以创设“从扑克牌盒下面抽出纸条”这一简单的问题情境为切入点，采用教师引导下的理论与实验探究相结合构建动量定理的教学方案，教师提供实验器材，通过教师引导、学生思考讨论交流、参与探究过程、师生一起进行归纳总结得出并验证结论。

学生在亲历探究的过程中，感受概念的建立与规律的形成过程，体会用规律解释现象后成功的喜悦。

本节课凸显了“从生活走向物理”的新课程理念。

如何引入冲量概念直接影响学生对冲量概念的接受和理解。

先让学生从实例中定性认识，同时启发学生用已学的牛顿运动定律来推导不同物理情境中物体运动状态的变化，发现引起动量变化的因素，从而很自然地引出新的物理量——冲量，再将问题一般化，得到动量定理的表达式。

这样的设计从感性到理性，从定性到定量，从特殊到一般，体现了概念和规律教学应有的意境。

在认识了冲量的基础上，学生根据现有的器材设计出验证恒力作用下动量定理的实验，通过获取、分析实验数据，用实验的方法验证了恒力作用下动量定理。

教师引导学生应用实验器材验证变力作用下的动量定理是否成立，完善了动量定理的适用范围，在验证过程中，通过获取F-t图像，类比v-t图像求位移的方法求解冲量，渗透物理科学思维和方法的教育。

最后用动量定理解释生活中的问题，将理论应用于生活。

教学背景分析

1、教学内容：

冲量、动量定理这部分内容在北京高考考试说明中，属二类要求。

冲量是力对时间的积累，动量定理则反应了这种积累产生的效果是改变物体的动量，它为解决打击、碰撞等力学问题开辟了新的途径。

动量定理建立了动量和冲量间的关系，并为动量守恒定律的学习奠定了基础。

我们可以用动量定理解释生活中的很多现象，因此学习这部分知识有广泛的现实意义。

冲量概念及动量定理的建构既是本节课的重点也是难点。

通过前面的学习，学生已经具备建立冲量、动量定理所需的知识，如动量、动量的变化、牛顿运动定律及运动学公式等。

本节课是通过创设学生熟悉的物理情景，以日常生活现象为依托，引导学生从特殊到一般的思路进行理论推导，建立冲量概念，获得动量定理的表达式；然后用气垫导轨、小车、传感器等实验器材分别对在恒力和变力作用的两种情况下动量定理进行验证；最后引导学生应用动量定理解释生活中的实际问题。

整节课，学生在教师的引导下，通过观察、推理、实验探究、分析、归纳总结等思维活动建构了冲量的概念和动量定理，学生的科学探究能力、思维能力、应用能力、科学态度都获得了发展。

2、学生情况：

通过本章前面的学习，学生对动量、动量变化的概念及其矢量性已经有了较深入的认识和理解，知道了动量是描述物体运动状态的物理量，物体运动状态变化则动量就会变化，但还不知道动量的变化具体跟哪些因素有关；另外学生已经能熟练使用牛顿运动定律及运动学公式分析、解决问题，且高二的学生已经具备一定的推理、探究、设计实验、观察、归纳总结等能力。

本节课用到的实验仪器，包括气垫导轨、光电门、数字传感器、滑块等，在本章第一节学生已经接触过，对仪器的操作和功能已有了初步的了解和体验。

对于生活中的一些现象，如“从同一高度鸡蛋落到水泥地上易坏，而落到软垫上不易坏”，“从高处向低处蹦时双腿自然弯曲”等，学生已经有了生活经验和体验，但还不能用所学知识进行恰当解释。

尽管从高一到现在，学生已经学习过大量的矢量，对矢量运算的方法也多次接触，也遇到过像牛顿第二定律这样的矢量表达式，学生仍可能在冲量及动量定理的矢量性的理解上遇到困难。

3、教学方式：

运用实验探究和物理情境分析相结合的教学模式实施教学，穿插小组讨论，学生观察实验。

4、教学手段：

演示实验引导、探究定量实验相结合，传感器数字实验室以及多媒体辅助

5、技术准备：

Dislab数字实验室及其应用软件，光电门传感器、力传感器、气垫导轨、计算机等

教学目标

1、知识与技能

①理解冲量的概念，知道冲量的定义，理解冲量的矢量性及其方向。

②能从牛顿第二定律出发，在一般的场景中推导出动量定理的表达式。

③理解动量定理的确切含义，知道动量定理适用范围。

④会用动量定理解释物理现象。

2、过程与方法

①通过观察演示实验的不同效果，锻炼学生对实验的观察、思考和定性分析能力；

②通过对合外力的冲量与物体动量的变化量之间的关系的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题。

③通过生活中与动量有关的实例分析，培养学生将物理知识应用于生活的习惯和能力，并能够运用动量定理解释相关现象。

3、情感态度与价值观

①通过对动量定理的探究学习，培养学生有参与物理学习的热情，

②通过学生对实验现象的观察与思考，培养学生有积极主动思考的意识。

建立从生活到物理，从物理到生活的基本意识。

教学流程示意

教学过程

教学阶段

教师活动

学生活动

设置意图

技术应用

时间安排

创设情境

新课讲解

提出任务：

用不同的时间抽取扑克牌下的纸条。

提示学生回忆原有知识：

物体运动状态的变化和什么因素有关？

并分析这两次物体的受力情况。

我们可以猜想力、时间、动量的变化量三者之间存在某些联系。

这三个物理量之间到底有什么联系呢？

下面我们共同寻找他们之间的联系。

尝试用我们学过的运动学的相关公式和牛顿运动定律来推导。

假设光滑水平面上一个质量为m的物体以速度v1运动，某一时刻给物体施加一个力F经过一段时间t速度变为v2。

请同学们根据牛顿第二定律推导F的表达式。

F=ma=m

=m

整理得到Ft=mv2-mv1=△p

如果物体受摩擦力

则：

（F-f）t=mv2-mv1=△p

即F合t=mv2-mv1=△p

等式的右边是动量的改变量，等式的左边是力乘以力作用的时间的就叫做这个力的冲量。

F合t在物理上叫合力的冲量。

F乘t就叫F的冲量，摩擦力乘摩擦力作用的时间就叫摩擦力的冲量。

观察纸条上方压着的物体哪一次速度变化大？

动量变化大？

根据实验现象思考物体动量变化和什么因素有关系？

观察思考

自己动手推导具体过程，整理后分析

自己动手推导具体过程，整理后分析

结合得到的表达式观察发现引起动量变化的因素

学生记笔记

演示实验引入

提出问题

引导学生思考：

运动状态和物体受力以及受力时间到底有什么样的关系？

5分

8——10分钟

实验操作

得出结论

创设情景引出新的问题

得出结论

用气垫导轨装置验证合外力的冲量与物体动量变化之间的关系的实验。

1、验证动量定理（恒力）

介绍实验器材：

计算机，光电门传感器，滑块，I型挡光片，砂桶以及配重片的作用。

提前将气垫导轨调节水平，把研究对象滑块放于导轨上，细线跨过定滑轮连接滑块和钩码，引导学生思考哪个力能够充当合外力（当砂桶的质量远远小于滑块质量的时候，我们认为滑块所受拉力为恒力）。

竖直下垂的砂桶的重力表示滑块受到的水平恒力的大小；通过光电门传感器记录滑块依次通过两个光电门的时间，利用平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度；同时传感器能记录滑块在两个光电门之间的时间。

教师引导学生，根据实验获得的数据，比较滑块所受合力的冲量与滑块动量变化后，发现在误差允许范围内相等，则物体在恒力作用下的动量定理得到验证。

准备一个生鸡蛋，从桌面上一定高度让鸡蛋自由下落，第一次下落接触面为沙子表面，实验前请学生猜测鸡蛋是否破碎；第二次下落接触面为桌子表面，依然请学生猜测鸡蛋是否破碎。

根据动量定理能否解释演示实验的结论。

同时引导学生思考在变力的作用下是否还符合定量的关系。

2、验证动量定理（变力）

应用力的传感器记录碰撞过程中变化的力的数值。

根据数据记录情况，直接计算出滑块的动量变化，通过传感器记录的碰撞时的“F-t”图线回放，选取有效区域后，启用“其它处理”中的“积分”功能，计算出力与时间的积分值（即冲量Ft）

得出动量定理的适用范围：

既适用于恒力，也适用于变力。

根据实验需要测量的物理量以及所提供的器材设计实验环节。

学生通过大屏幕看到数字计时器的变化，直接看到所有实验计算过程。

学生明确实验目的，理解实验原理，弄清如何采集实验数据

学生通过大屏幕看到数字计时器的变化，直接看到所有实验计算过程。

观察、思考为什么鸡蛋掉落在不同的材质上会有不同结果，并找同学发表自己的看法

学生明确实验目的，理解实验原理，弄清如何采集实验数据

学生在教师引导下，将学过的科学方法迁移，探寻处理实验数据的方法

实验验证不同情况下的力的冲量与物体动量变化的关系是否相等？

思考，分析并理解实验原理依据所提供的实验器材设计如何测量实验所需的物理量

用气垫导轨和光电门验证合外力的冲量和动量变化量的关系

Dislab数字实验室系统

气垫导轨

光电门传感器

Dislab数字实验室系统

气垫导轨

光电门传感器

20分

1、

在结论得到验证之后，请同学依据动量定理来解释上课开始做的抽取纸牌的现象。

2、

观看视频：

飞鸟撞汽车

展示暴力分拣快递屈肘接球、码头趸船、跳远落地屈膝

学生尝试用动量定理来定性地解释这些现象并体会生活中相类似的现象

用动量定理解释现象

7分

学习效果评价设计

评价方式

1、通过提问的方式让学生体会冲量概念引入的必要性

2、通过学生完成学案的方式让学生动手自己根据牛顿第二定律推导动量定理的过程

3、通过学生参与探究实验中的设计与分析结论部分，让学生参与实验，完善规律的建立过程和适用范围。

4、通过解释生活中的一些常见现象，让学生熟悉动量定理。

评价量规

1、观察小实验并回答问题

（1）观察实验中物体哪一次速度变化大？

动量变化大？

（2）分析动量变化和什么因素有关系？

2、将上述实验过程简化为以下场景，请同学根据牛顿第二定律来推导动量的变化。

假设光滑水平面上一个质量为m的物体以速度v1运动，某一时刻给物体施加一个力F经过一段时间t速度变为v2。

冲量概念的提出

（1）定义：

（2）定义式：

（3）单位：

（4）___量，____量

3、学生能积极参与教学全过程，能够充分的动手操作，自主的探索与合作交流。

动量定理

表达式

适用范围

4、用动量定理解释物理现象，课堂气氛活跃，学习积极性高，愉快地完成了教学任务

（1）飞鸟撞玻璃视频的解释

（2）暴力分拣快递

（3）曲肘接球、跳远落地屈膝、码头趸船

本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点（300-500字数）

本节课是教科版高中物理选修3-5中第一章的内容。

但是动量定理并未出现在课程正式内容中，而是出现在发展空间中，但是学生对这部分总有各种认识上的问题。

在教学时，往往很容易忽略这部分的教学，且在高考的考试说明中，冲量、动量定理都是二类要求，动量定理本身也为解决力学问题开辟了新的途径，所以在教学中我仍然对这部分内容进行了精心的教学设计。

对于本节课设计的特点剖析：

本节课以创设“从扑克牌盒下面抽出纸条”这一简单的问题情境为切入点，采用教师引导下的理论与实验探究相结合构建动量定理的教学方案，教师提供实验器材，通过教师引导、学生思考讨论交流、参与探究过程、师生一起进行归纳总结得出并验证结论。

学生在亲历探究的过程中，感受概念的建立与规律的形成过程，体会用规律解释现象后成功的喜悦。

本节课凸显了“从生活走向物理”的新课程理念。

先让学生从实例中定性认识，同时启发学生用已学的牛顿运动定律来推导不同物理情境中物体运动状态的变化，发现引起动量变化的因素，从而很自然地引出新的物理量——冲量，再将问题一般化，得到动量定理的表达式。

这样的设计从感性到理性，从定性到定量，从特殊到一般，体现了概念和规律教学应有的意境。

在认识了冲量的基础上，学生根据现有的器材设计出验证恒力作用下动量定理的实验，通过获取、分析实验数据，用实验的方法验证了恒力作用下动量定理。

教师引导学生应用实验器材验证变力作用下的动量定理是否成立，完善了动量定理的适用范围。

最后用动量定理解释生活中的问题，将理论应用于生活。

将一些重要推导过程写在黑板上让学生能够时刻看到动量定理的理论推导部分，不仅能突出重点，而且方便学生最后做课堂总结。

能在课堂上动手做的实验，就不用视频或仿真实验。

这样才能让学生更信服实验现象的真实性，更能激发学生的好奇心，更能激发学生的学习的热情。

并且让学生参与到实验的设计和数据分析中，尤其是能够通过实验演示变力作用下的动量定理，让学生更加信服。

这节课的设计没有涉及任何一道题目的练习，而且从理论到实验验证的方式基本还原完善了学生对于冲量概念引入的认识，以及对于动量定理建立的过程有了逐步的建构性的认识过程，与原有的知识进行了有益而顺畅的补充。

摒弃了原来直接给出结论的方法，让学生自然而然地建立概念与规律。