冲量动量定理.docx

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1、北京市中小学“京教杯”青年教师教学设计大赛教学基本信息课名冲量 动量定理是否属于否地方课程或校本课程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18618269511实施者孙力北京市第八中学大兴分校18618269511指导者朱志勇、包建娇大兴区教师进修学校13651280065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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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、知识与技能理解冲量的

7、概念，知道冲量的定义，理解冲量的矢量性及其方向。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。理解动量定理的确切含义，知道动量定理适用范围。会用动量定理解释物理现象。2、过程与方法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；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。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，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。

8、建立从生活到物理，从物理到生活的基本意识。教学流程示意教师通过演示实验用不同的速度抽取重物下的纸条， 让学生观察并体会改变力的作用时间能够改变物体的运动状态。 通过学生的观察结合之前所学知识，能够认识到作用在物体上的力的作用时间的长短与物体动量变化的多少有关系。设置学生熟悉的场景， 应用学生熟悉的牛顿第二定律来推导作用在物体上的恒力 F 的表达式，并且根据数学推导得出力与时间的乘积等于物体动量变化的关系。 用所推导的结论解释刚才实验的现象。 给出冲量的定义，以及动量定理的表达式。通过实验验证在恒力作用下等式是否成立，实验过程中要改变外力的大小，以及作用时间的长短。再演示一个鸡蛋掉落碰撞的实验，

9、试用这个表达式解释一下，再通过软件和演示实验仪器验证变力作用下的冲量与物体动量的变化关系。最终完善动量定理的适用范围。动量定理的建立弥补了牛顿运动定律的不足， 可以帮助我们解释很多生活中的物理现象， 比如飞鸟能撞碎汽车玻璃。 引导学生思考当动量变化一定时，力的作用时间的长短会影响作用力的大小。 有时候，我们需要延长时间，来减小力；有时候我们需要缩短时间来增大力。 请同学们想一想生活中有哪些实际例子呢？教师引导学生一起分析生活实例。 将所学知识学以致用。教学过程教学学生活动设置意图时间教师活动技术应用阶段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

10、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。演示实验引观 察 纸条 上方 压入着 的 物体 哪一 次速 度 变化 大？ 动量变化大？提出问题根 据 实验 现象 思考 物 体动 量变 化和 什 么因 素有 关系？观察思考引导学生思5 分8 10尝试用我们学过的运动学自己动手推导具考：运动状的相关公式和牛顿运动定体过程，整理后分态和物体受析分钟律来推导。力以及受力假设光滑水平面上一个质时间到底有量为 m 的物体以速度 v1 运什么样的关动，某一时刻给物体施加一系？个

11、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错误！未找到引用源。=m 错误！未找到引用源。自己动手推导具体过程，整理后分整理得到 Ft= mv21 -mv = p 析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。结 合 得到 的表 达式 观 察发 现引 起动量变化的因素F 合 t 在物理上叫合力的冲学生记笔记量。 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。用气垫导轨装置验证合外根 据 实验 需要

12、 测实验验证不力的冲量与物体动量变化量 的 物理 量以 及同情况下的之间的关系的实验。所 提 供的 器材 设力的冲量与1、 验证动量定理（恒力）计实验环节。物体动量变介绍实验器材：计算机，光化的关系是电门传感器，滑块， I 型挡否相等？光片，砂桶以及配重片的作用。实验操作Dislab 数字实验室系统气垫导轨光电门传感器学 生 通过 大屏 幕思考，分析20 分看 到 数字 计时 器并理解实验的变化，直接看到原理依据所所 有 实验 计算 过提供的实验程。器材设计如何测量实验所需的物理量得出结论创设情景引出新的问题学 生 明确 实验 目的 ， 理解 实验 原用气垫导轨理，弄清如何采集和光电门验实验数

13、据证合外力的冲量和动量变化量的关系学 生 通过 大屏 幕看 到 数字 计时 器提前将气垫导轨调节水平，的变化，直接看到把研究对象滑块放于导轨所 有 实验 计算 过上，细线跨过定滑轮连接滑程。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观察、思考为什么光电门之间的时间。鸡 蛋 掉落 在不 同教师引导学生，根据实验获的 材 质上 会有 不得的数据，比较滑块所受合同结果

14、，并找同学力的冲量与滑块动量变化发表自己的看法Dislab 数字实验室系统气垫导轨光电门传感器得出结论后，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，依然请学学 生 明确 实验 目生猜测鸡蛋是否破碎。的 ， 理解 实验 原理，弄清如何采集根据动量定理能否解释演实验数据示实验的结论。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。学 生 在教 师引 导下，将学过的科学方法

15、迁移，探寻处理 实 验数 据的 方法根据数据记录情况，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。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 解用动量定理释 这 些现 象并 体7 分解释现象会 生 活中 相类 似的现象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

16、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：

17、（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

18、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

19、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。