《第1節(jié)動量定理》教學設計(陜西省縣級優(yōu)課)x-物理教案

16.2《動量和動量定理》教學設計西電中學李星【教材分析】《動量和動量定理》選自高中物理選修3-5第十六章第二節(jié)。教學對象為高二學生，本節(jié)的主要內(nèi)容是動量、沖量概念和動量定理的推導、理解及其應用。從教材內(nèi)容上看，《動量和動量定理》是牛頓第二定律的另一種表述，但它比牛頓第二定律的適用范圍更廣，不但適用低速宏觀，還適用于高速微觀的粒子，可以求變力的沖量，不考慮中間過程，還可以解決復雜的曲線運動中有關(guān)問題動量定理可以解釋生活中的很多現(xiàn)象，因此學習這部分知識有著重要意義?！緦W情分析】在高一時，學生已經(jīng)掌握了牛頓第二定律，動能和動能定理的相關(guān)內(nèi)容，這些知識為本節(jié)內(nèi)容的學習奠定了基礎(chǔ)。此外，經(jīng)過前面的學習，學生已經(jīng)建立起一定的實驗操作、觀察能力、抽象思維能力和探究學習能力等，在這樣的知識基礎(chǔ)、能力水平和物理思維與方法的基礎(chǔ)上，加上他們對未知新事物有較強的探究欲望，所以要掌握動量定理是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的?！驹O計思想】本節(jié)課用實驗引入課題，激發(fā)學生的積極性、好奇心、熱情，點燃課堂，之后以常見的圖片創(chuàng)設物理情境引入動量的概念，用乘積法定義物理量的方法認識動量，學生易于接受，之后又用實驗法引入沖量的概念，同樣用乘積法分析沖量，使知識水到渠成，還是用這個實驗引出沖量大，動量的變化大，那么沖量與動量的變化間有沒有具體定量關(guān)系呢？然后引導學生自己動手推導動量定理的表達式，并對其進行理解。運用動量定理解釋前面的實驗現(xiàn)象、日常生活中的物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。在課堂上鼓勵學生主動參與、主動探究、主動思考、主動實踐，在教師合理、有效的引導下進行學習，充分體現(xiàn)探究的過程與實現(xiàn)對學生探究能力培養(yǎng)的過程。【教學目標】1、知識與技能（1）．理解和掌握動量的概念，并能正確計算一維空間內(nèi)物體動量的變化。（2）．理解和掌握沖量的概念，強調(diào)某個力沖量的方向性。（3）．學習動量定理，會用動量定理解釋實驗現(xiàn)象、生活中的有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問題。2、過程與方法（1）．通過對動量定理的探究過程，嘗試用科學探究的方法研究物理問題，認識物理模型在物理學中的作用。（2）．用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問題，培養(yǎng)在分析、解決問題的能力。3、情感態(tài)度與價值觀（1）有參與實驗操作的熱情，有從生活到物理，從物理到生活的意識。（2）有善于發(fā)現(xiàn)問題的精神，并具有解決問題的能力。（3）培養(yǎng)學生正確的價值觀和人生觀，明白只有勤奮努力才可能有豐碩的收獲?！窘虒W重點、難點】（1）動量、沖量的矢量性（2）用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)問題【教學方法】實驗演示、啟發(fā)探究式教學、多媒體輔助教學【教學過程】（一）新課引入實驗引入：請同學親自操作，燈泡用力砸鐵皮，觀察結(jié)果。燈泡完好無所。燈泡摔在地板上，碎了。為什么呢？要解釋這個問題，必須學習今天的內(nèi)容：動量和動量定理（二）新課教學展示問題情景圖片一：小女孩頭頂足球，表情痛苦，換作質(zhì)量較小的玩具足球，表情愉悅。說明運動物體的作用效果跟什么物理量有關(guān)？學生很容易回答：質(zhì)量。展示問題情景圖片二：輕輕拋來一顆子彈，你敢接嗎？回答：敢。如果子彈是從槍口射出，你還敢接嗎？答：不敢。說明運動物體的作用效果還跟什么物理量有關(guān)？答：速度。老師總結(jié)：可見，要更準確、更全面地反應運動物體的作用效果，必須同時考慮其速度與質(zhì)量，為此我們引入一個新的物理量——動量。板書一、動量1、定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積，叫做物體的動量。通常用小寫符號p來表示。2、表達式：p=mv回憶之前學過的比值法定義物理量，例電容，定義式：C=Q/U,C與Q、U無關(guān)，決定式：C=εS/4πkd。乘積法定義物理量，定義式與決定式相同，也就是說物體的動量是由物體的質(zhì)量和速度共同決定的，同時決定了單位，板書動量的單位3、單位：國際單位制中是m·kg/s.動量包含了“參與運動的物質(zhì)”與“運動速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運動狀態(tài)，得出動量是狀態(tài)量4、動量是狀態(tài)量，也就是說計算物體的動量時速度應該是瞬時速度。p=mv是矢量表達式，然后板書矢量性：p與v方向一致。5、矢量性例：物體與水平地面發(fā)生碰撞，碰前與碰后動量是否相同？答：不同，速度方向不同。規(guī)定向下為正方向，p1=mv1，p2=-mv2，介紹物理學史：動量這個概念最早是由法國的科學家笛卡爾提出來的，但他沒有指明動量的方向性，荷蘭的物理學家惠更斯明確了動量的方向性，，最后是由著名的科學家牛頓明確了用質(zhì)量和速度的乘積定義動量?？梢娢覀兊那拜厒兙褪窃诓粩嗯χ?，逐漸建立了動量的概念。上面例題中，若v1和v2大小相同，碰前與碰后比較動量變了沒？答：變了。其實我們強調(diào)更多的是動量的變化。引入動量的變化概念。5、動量的變化①定義：某運動物體在某一過程的末動量P′和初動量P的矢量差。②表達式：△p=p′－p.強調(diào)不一定是大減小，也就是說動量的變化可能是正的也可能是負的，負號表示什么意思？答：方向與規(guī)定的正方向相同。也就是說同一直線上動量變化的運算要選定正方向，動量變化可簡轉(zhuǎn)化為帶正負號的代數(shù)運算。③矢量性、過程量。計算如圖動量的變化，△p=0，強調(diào)求動量變化時明確研究過程的初末位置?；貞浺郧皩W過那個物理量與質(zhì)量和速度有關(guān)？答：動能。找同學回答動能與動量的區(qū)別，并回答如圖，小球與豎直墻壁碰撞過程沒有機械能的損失，動量變了沒？動能變了沒？動能與動量的大小關(guān)系是什么呢？請同學們自己推導。實驗演示：用同樣的力去吹放在長吸管口的牙簽和放在短吸管口的牙簽現(xiàn)象：牙簽射出長吸管口時速度大，射出短吸管口時速度小分析：牙簽在吸管中運動時間長短不同，受力相同，力在時間上的積累效應不同，所以有不同的結(jié)果，從而引入沖量的概念。二、沖量1、定義：力與力的作用時間的乘積叫做力的沖量，常用字母I表示。同樣是乘積法定義物理量的特點，得到2、公式：I=Ft——適用于恒力沖量的計算3、單位：國際單位制中，其單位是?！っ?，符號是N·s。4、矢量性，方向與恒力力方向一致。過程量，反映了力對時間的積累效應例：如圖，質(zhì)量為m的小球從高為h1處自由下落，與地面碰撞時間t,后反彈高度為h2,求整個過程各力的沖量？學生討論計算，明確那個力的沖量分析：IG=mg(t1+t2+t3),由h=gt2/2得IG=mg[(2h1/g)1/2+t+(2h2/g)1/2]方向向下，反彈上升過程重力的沖量是向下的，與速度方向無關(guān)IFN=-FNt2,方向向上。事實上碰撞過程彈力是變力，先增大后減小，所以在這里FN指的是平均值我們回頭再分析實驗：可以看到，相同的吹力，長吸管沖量大，動量變化也大，沖量與動量的變化之間具體有什么定量關(guān)系嗎？設置物理情景：在水平面上，一個質(zhì)量為m的物體在合力F作用下運動，一段時間t后，其速度由v增加為v，試求合力的大小。請同學上黑板推導變形得：于是得到動量定理，并板書三、動量定理1、內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化2、公式：3、理解：（1））表明合外力的沖量是動量變化的原因；（2）動量定理是矢量式例題分析：勻速圓周運動的物體質(zhì)量為m，從A到B的運動過程中合力的沖量為多少？從而總結(jié)動量定理的優(yōu)點：1、求變力的沖量2、不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。3、可以解決復雜的曲線運動中的有關(guān)問題4、告訴、低速，宏觀微觀都適用學以致用用動量定理解釋實驗現(xiàn)象：實驗一：燈泡用力砸鐵皮，完好無損：燈泡摔在地板上碎了，為什么？同學思考并回答，燈泡用力砸鐵皮，燈泡與鐵皮從聽聲音就知道接觸時間長，作用力小，沒碎；燈泡摔在地板上，聽聲音，作用時間短，作用力大，所以碎了。實驗二：用同樣的力去吹放在長吸管口的牙簽和放在短吸管口的牙簽，由Ft=ΔP可知：F一定，t長則△P大，v大，拋的遠，t短則△P小，v小，拋的近。用動量定理解釋生活現(xiàn)象：玻璃杯從同一高度下落，在水泥地板上易碎而落在草地上不易碎？同學積極踴躍回答：△P一定，t短則F大，易碎；t長則F小，不易碎?？偨Y(jié)：生活中的很多緩沖裝置都是這個原理，同時圖片圖片1：網(wǎng)購時代，長途運輸，需要緩沖圖片二：體育運動中的緩沖學以致用：高空墜物蘋果砸在牛頓頭上發(fā)現(xiàn)了萬有引力，若蘋果從高層落下砸在人頭上會怎么樣呢？播放高空墜落下蘋果傷人事件的視頻。我們來一起估算一下殺傷力到底有多大？例：一顆蘋果質(zhì)量m=300克，從15層高樓落下，與地面碰撞時間t=0.01s,試估算蘋果與地面的平均撞擊力？找同學上黑板作答，發(fā)現(xiàn)問題當面糾錯。計算得到作用力是重力的三百多倍，所以作用力之大，傷人是肯定的。播放高空墜物的具體殺傷力，引起震撼，同時進行思想教育。并總結(jié)應用動量定理解決問題的一般方法。呈現(xiàn)鳥撞飛機圖片，找同學敘述相關(guān)事件。估算：鳥的質(zhì)量為1kg，飛機的速度為600m/s，鳥對飛機的撞擊時間2.5×10-4s.求:撞擊所產(chǎn)生壓力的大?。窟M行相關(guān)計算，體會撞擊力之大，威力可以與一顆炮彈相比擬?！菊n后作業(yè)】1、閱讀課本P9科學漫步：汽車的碰撞試驗2、高空砸雞蛋小制作要求：雞蛋從五樓高的地方落到地面上完好無損，且體積越小越好。做一做？3、完成導學稿P12-14內(nèi)容【課堂總結(jié)】找同學帶著大家一起回憶本節(jié)內(nèi)容【板書】δ16.2動量和動量定