“动量定理”探究式教学设计
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“动量定理”探究式教学设计

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时间:2020-12-18

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资料简介
“动量定理”探究式教学设计 江苏省常州市武进洛阳中学 耿宜宏 一、设计思想 本节课以学生为主体,运用“引导→探究”模式进行教学。在课堂上鼓励学生主动参与、主动探究、主动思考、主动实践,在教师合理、有效的引导下进行高效率学习,以充分体现探究的过程和实现对学生探究能力培养的过程。为此本人在下面的三方面进行了尝试。 1.变演示实验为实验设计,培养学生的创新能力。 课堂演示实验一般以教师为主体,学生仅仅是旁观者,没有直接参与,不利于其创新能力的培养。教材上“鸡蛋落地不破”为课堂演示实验,本人在教学中将其改为探索性实验,让学生在课前设计各种不同的方法举行“鸡蛋落地不破,看谁举得高”设计比赛,在课堂上演示。让学生充分地动脑、动手、动口,发挥学生的主体作用,从而有利于学生创造性思维的激发。 2.设计探索性实验,培养学生探索知识、发现问题的能力。 传统的教学设计中在讲完“动量定理”时,让学生动手做这样一个小实验,如:课本上提到的“缓冲装置的模拟”,以加深对动量定理的理解。本人在教学过程的一开始就让同学两人一组做实验:“在课桌边上放一张纸,再在纸上放一块橡皮(或钢笔套),请同学做一个实验,把纸从橡皮(或钢笔套)下拉出,但不能把橡皮(或钢笔套)拉落下。边做边思考,怎样做才能完成这个实验,谈一谈自己的感受。”通过实践,充分体验纸对橡皮(或钢笔套)摩擦力的作用时间对其运动状态改变的影响。 3.从学生的生活实际出发,感受和体验动量定理在生活实际中的应用。充分体现新课程标准中提出的“从生活走向物理,从物理走向社会”的要求。 二、课前准备 课前布置思考题:一个质量为60g的鸡蛋,从3m高处落到水泥地面上,要求着地后完整无损。请你设计一种可行的方案,并能演示。其理论依据是什么?能否根据你所学过的知识加以论证呢? 三、教学目标 (1)基础知识: 理解动量定理的确切含义和表达式,知道动量定理适用于变力; 会用动量定理解释现象和处理有关的问题。 (2)思想教育:学会用辩证的观点分析问题。 (3)能力培养:用理论分析实际问题。 四、重点与难点 用动量定理解释有关现象,动量、冲量的方向问题,是使用动量定理的难点。 五、教具 鸡蛋,沙,橡胶锤,铁锤,细线,橡皮筋,小铁球,铁架台,宽约2cm,长约20cm的纸条,橡皮一块和投影片等。 六、教学过程设计 (一)创设问题情境,引入新课题。 以10m/s的速度运动的球,能不能用头去顶?(足球,就能去顶;铅球,则不能。) 质量为20g的小物体运动过来,能不能用手去接? (速度小,就能去接。速度大,如子弹,就不能。) 动量决定于物体质量m与速度v的乘积。 板书:P=mv 有人说动量大的不能接,动量小的能接。还有人说如果是质量不太大,速度又不太快的物体就敢接了。那么如果是50g的鸡蛋以5m/s的进度向你飞来,你敢接吗? (头接鸡蛋时要用力,作用力大时,头对鸡蛋有作用冲量作用,鸡蛋会破的。) 板书:I=Ft 对于这个问题可以通过我们今天的学习,讨论冲量与动量的关系,进一步探索其答案。 (二)做中学探究物理规律。 师:请同学先思考这样一个问题: 【投影片1】 一个质量为60g的鸡蛋,从3m高处落到水泥地面上,要求着地后完整无损。请你设计一种可行的方案。理论依据是什么?能否根据你所学过的知识加以论证呢? 学生讨论并提出多种方案:①在地上放一层海绵;②用海绵把鸡蛋包住;③做一个降落伞带着鸡蛋往下放;④在地上放一盆水(或沙)。 师:我们请提出方案四的同学上讲台把实验做给同学们看一看。 (学生上讲台站在凳上做这个实验) 【演示实验】让鸡蛋从高3m处自由下落到沙地上。 师:能不能讲一讲你这样做的理由? 生:减少地面对鸡蛋的作用力。 师:能不能从理论上加以论证呢? 由学生自己推导,老师总结。 板书:设一个质量为m的物体,初速度为v,在恒力F作用下在时间t内速度变化到v'。 由于物体作匀加速运动,则有a=(v'-v)/t 再根据牛顿第二定律,有F=ma,可得 Ft=mat=mv'-mv F=(mv'-mv)/t 由上式可知在从相同高度落下的情况下,(mv'-mv)是一个定值,要使F减少,只有增加力的作用时间。所以上述方案中都是为了增加作用时间t。 师:大家回过来讨论表达式Ft=mv'-mv。 式子左侧是物体受到所推外力合力的冲量,用I表示。 mv'和mv是冲量作用前、作用后的动量。分别用P和P'表示。 P'-P是物体动量的改变,又叫动量的增量。 等式的物理意义是:物体动量的改变,等于物体所受外力冲量的总和。这就是动量定理。用公式表示: 板书:I=P'-P 即物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化,这个结论叫做动量定理。 Ft=P'-P或Ft=mv'-mv 说明: (1)上述公式是一矢量式,其运算遵循平行四边形定则。若各量的方向在同一直线上,则应首先规定正方向,将矢量运算简化为代数运算。 (2)在动量定理的上述推导中,我们是根据牛顿第二定律F=ma和运动学公式vt=v0+at,即在设定力是恒定情况下推导出来的。实际上,物体所受的力通常不是恒定的。例如在乒乓球与拍碰撞过程中,用球棒打击垒球,用铁锤钉钉子等,乒乓球、垒球和钉子所受的力就不是恒定的。但可以证明,动量定理不但适用于恒力,也适用于随时间而变化的变力。对于变力的情况,动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。 【投影片2】 例:一个质量为0.18kg的垒球,以2m/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? 【投影片3】 应用步骤: ①先选定正方向。 ②对物体(一般为单个物体)进行过程分析和受力分析,弄清各力在各过程中的冲量,求出合冲量,且注意各量的正负。 ③对物体进行状态分析,写出初、末状态的动量,并求出研究过程中的动量的变化量。 ④应用动量定理列式求解。 师:学习了动量定理后,对上面同学的实验方案就能理解,并希望能自觉地运用。下面请每一个同学自己亲自来感受一下动量定理的应用。 【投影片4】 【小实验】在课桌边上放一张纸,再在纸上放一块橡皮,请同学做一个实验,把纸从橡皮下抽出,但不能把橡皮拉落下。边做边思考,怎样做才能完成这个实验,谈一谈自己的感受。 (请一个实验失败的同学讲做不成功的感受,再请一个实验成功的同学到讲台上做给全班同学看。) (三)学中做揭示生活现象。 师:请同学们举例动量定理在实际生活中的应用: 例如:①跳远时跳落在沙坑里; ②在搬运易碎物品时,在箱子里放一些碎纸、泡沫等; ③轮船码头上装有橡皮轮胎; ④打篮球接球时有缓冲动作; ⑤蹦极; ⑥杂技节目:胸口碎大石; ⑦钉钉子用铁锤,而不用橡皮锤; 师:懂得动量定理的原理在生活中也应该注意其有害性。 (四)课堂,总结。 (略) (五)布置作业。

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