沖量+動量定理.doc

教學(xué)基本信息課名沖量 動量定理是否屬于地方課程或校本課程否學(xué)科物理學(xué)段第四學(xué)段年級高二授課日期2016年6月教材書名：物理必修3-5 出版社：教育科學(xué)出版社 出版日期：2006年7月北京市中小學(xué)“京教杯”青年教師教學(xué)設(shè)計(jì)大賽教學(xué)設(shè)計(jì)參與人員姓名單位聯(lián)系方式設(shè)計(jì)者孫力北京市第八中學(xué)大興分施者孫力北京市第八中學(xué)大興分導(dǎo)者朱志勇、包建嬌大興區(qū)教師進(jìn)修學(xué)他參與者指導(dǎo)思想與理論依據(jù)本節(jié)課以創(chuàng)設(shè)“從撲克牌盒下面抽出紙條”這一簡單的問題情境為切入點(diǎn)，采用教師引導(dǎo)下的理論與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合構(gòu)建動量定理的教學(xué)方案，教師提供實(shí)驗(yàn)器材，通過教師引導(dǎo)、學(xué)生思考討論交流、參與探究過程、師生一起進(jìn)行歸納總結(jié)得出并驗(yàn)證結(jié)論。學(xué)生在親歷探究的過程中，感受概念的建立與規(guī)律的形成過程，體會用規(guī)律解釋現(xiàn)象后成功的喜悅。本節(jié)課凸顯了“從生活走向物理”的新課程理念。 如何引入沖量概念直接影響學(xué)生對沖量概念的接受和理解。先讓學(xué)生從實(shí)例中定性認(rèn)識，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生用已學(xué)的牛頓運(yùn)動定律來推導(dǎo)不同物理情境中物體運(yùn)動狀態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)引起動量變化的因素，從而很自然地引出新的物理量沖量，再將問題一般化，得到動量定理的表達(dá)式。這樣的設(shè)計(jì)從感性到理性，從定性到定量，從特殊到一般，體現(xiàn)了概念和規(guī)律教學(xué)應(yīng)有的意境。在認(rèn)識了沖量的基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計(jì)出驗(yàn)證恒力作用下動量定理的實(shí)驗(yàn)，通過獲取、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了恒力作用下動量定理。教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證變力作用下的動量定理是否成立，完善了動量定理的適用范圍，在驗(yàn)證過程中，通過獲取F-t圖像，類比v-t圖像求位移的方法求解沖量，滲透物理科學(xué)思維和方法的教育。最后用動量定理解釋生活中的問題，將理論應(yīng)用于生活。教學(xué)背景分析1、教學(xué)內(nèi)容：沖量、動量定理這部分內(nèi)容在北京高考考試說明中，屬二類要求。沖量是力對時(shí)間的積累，動量定理則反應(yīng)了這種積累產(chǎn)生的效果是改變物體的動量，它為解決打擊、碰撞等力學(xué)問題開辟了新的途徑。動量定理建立了動量和沖量間的關(guān)系，并為動量守恒定律的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。我們可以用動量定理解釋生活中的很多現(xiàn)象，因此學(xué)習(xí)這部分知識有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。沖量概念及動量定理的建構(gòu)既是本節(jié)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備建立沖量、動量定理所需的知識，如動量、動量的變化、牛頓運(yùn)動定律及運(yùn)動學(xué)公式等。本節(jié)課是通過創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉的物理情景，以日常生活現(xiàn)象為依托，引導(dǎo)學(xué)生從特殊到一般的思路進(jìn)行理論推導(dǎo)，建立沖量概念，獲得動量定理的表達(dá)式；然后用氣墊導(dǎo)軌、小車、傳感器等實(shí)驗(yàn)器材分別對在恒力和變力作用的兩種情況下動量定理進(jìn)行驗(yàn)證；最后引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用動量定理解釋生活中的實(shí)際問題。整節(jié)課，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過觀察、推理、實(shí)驗(yàn)探究、分析、歸納總結(jié)等思維活動建構(gòu)了沖量的概念和動量定理，學(xué)生的科學(xué)探究能力、思維能力、應(yīng)用能力、科學(xué)態(tài)度都獲得了發(fā)展。2、學(xué)生情況：通過本章前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對動量、動量變化的概念及其矢量性已經(jīng)有了較深入的認(rèn)識和理解，知道了動量是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量，物體運(yùn)動狀態(tài)變化則動量就會變化，但還不知道動量的變化具體跟哪些因素有關(guān)；另外學(xué)生已經(jīng)能熟練使用牛頓運(yùn)動定律及運(yùn)動學(xué)公式分析、解決問題，且高二的學(xué)生已經(jīng)具備一定的推理、探究、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察、歸納總結(jié)等能力。本節(jié)課用到的實(shí)驗(yàn)儀器，包括氣墊導(dǎo)軌、光電門、數(shù)字傳感器、滑塊等，在本章第一節(jié)學(xué)生已經(jīng)接觸過，對儀器的操作和功能已有了初步的了解和體驗(yàn)。對于生活中的一些現(xiàn)象，如“從同一高度雞蛋落到水泥地上易壞，而落到軟墊上不易壞”，“從高處向低處蹦時(shí)雙腿自然彎曲”等，學(xué)生已經(jīng)有了生活經(jīng)驗(yàn)和體驗(yàn)，但還不能用所學(xué)知識進(jìn)行恰當(dāng)解釋。盡管從高一到現(xiàn)在，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過大量的矢量，對矢量運(yùn)算的方法也多次接觸，也遇到過像牛頓第二定律這樣的矢量表達(dá)式，學(xué)生仍可能在沖量及動量定理的矢量性的理解上遇到困難。3、教學(xué)方式：運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究和物理情境分析相結(jié)合的教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)，穿插小組討論，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)。4、教學(xué)手段：演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)、探究定量實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，傳感器數(shù)字實(shí)驗(yàn)室以及多媒體輔助5、技術(shù)準(zhǔn)備： Dislab數(shù)字實(shí)驗(yàn)室及其應(yīng)用軟件，光電門傳感器、力傳感器、氣墊導(dǎo)軌、計(jì)算機(jī)等教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能理解沖量的概念，知道沖量的定義，理解沖量的矢量性及其方向。能從牛頓第二定律出發(fā)，在一般的場景中推導(dǎo)出動量定理的表達(dá)式。理解動量定理的確切含義，知道動量定理適用范圍。會用動量定理解釋物理現(xiàn)象。2、過程與方法通過觀察演示實(shí)驗(yàn)的不同效果，鍛煉學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和定性分析能力；通過對合外力的沖量與物體動量的變化量之間的關(guān)系的探究過程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題。通過生活中與動量有關(guān)的實(shí)例分析，培養(yǎng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活的習(xí)慣和能力，并能夠運(yùn)用動量定理解釋相關(guān)現(xiàn)象。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀通過對動量定理的探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生有參與物理學(xué)習(xí)的熱情，通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與思考，培養(yǎng)學(xué)生有積極主動思考的意識。建立從生活到物理，從物理到生活的基本意識。教學(xué)流程示意教師通過演示實(shí)驗(yàn)用不同的速度抽取重物下的紙條，讓學(xué)生觀察并體會改變力的作用時(shí)間能夠改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。通過學(xué)生的觀察結(jié)合之前所學(xué)知識，能夠認(rèn)識到作用在物體上的力的作用時(shí)間的長短與物體動量變化的多少有關(guān)系。設(shè)置學(xué)生熟悉的場景，應(yīng)用學(xué)生熟悉的牛頓第二定律來推導(dǎo)作用在物體上的恒力F的表達(dá)式，并且根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出力與時(shí)間的乘積等于物體動量變化的關(guān)系。用所推導(dǎo)的結(jié)論解釋剛才實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。給出沖量的定義，以及動量定理的表達(dá)式。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在恒力作用下等式是否成立，實(shí)驗(yàn)過程中要改變外力的大小，以及作用時(shí)間的長短。再演示一個(gè)雞蛋掉落碰撞的實(shí)驗(yàn)，試用這個(gè)表達(dá)式解釋一下，再通過軟件和演示實(shí)驗(yàn)儀器驗(yàn)證變力作用下的沖量與物體動量的變化關(guān)系。最終完善動量定理的適用范圍。動量定理的建立彌補(bǔ)了牛頓運(yùn)動定律的不足，可以幫助我們解釋很多生活中的物理現(xiàn)象，比如飛鳥能撞碎汽車玻璃。引導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)動量變化一定時(shí)，力的作用時(shí)間的長短會影響作用力的大小。有時(shí)候，我們需要延長時(shí)間，來減小力；有時(shí)候我們需要縮短時(shí)間來增大力。請同學(xué)們想一想生活中有哪些實(shí)際例子呢？教師引導(dǎo)學(xué)生一起分析生活實(shí)例。將所學(xué)知識學(xué)以致用。教學(xué)過程教學(xué)階段教師活動學(xué)生活動設(shè)置意圖技術(shù)應(yīng)用時(shí)間安排創(chuàng)設(shè)情境新課講解提出任務(wù)：用不同的時(shí)間抽取撲克牌下的紙條。提示學(xué)生回憶原有知識：物體運(yùn)動狀態(tài)的變化和什么因素有關(guān)？并分析這兩次物體的受力情況。我們可以猜想力、時(shí)間、動量的變化量三者之間存在某些聯(lián)系。這三個(gè)物理量之間到底有什么聯(lián)系呢？下面我們共同尋找他們之間的聯(lián)系。嘗試用我們學(xué)過的運(yùn)動學(xué)的相關(guān)公式和牛頓運(yùn)動定律來推導(dǎo)。假設(shè)光滑水平面上一個(gè)質(zhì)量為m的物體以速度v1運(yùn)動，某一時(shí)刻給物體施加一個(gè)力F經(jīng)過一段時(shí)間t速度變?yōu)関2。請同學(xué)們根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)F的表達(dá)式。F=ma=m =m整理得到Ft= mv2-mv1=p如果物體受摩擦力則： (F-f)t=mv2-mv1=p即 F合t=mv2-mv1=p等式的右邊是動量的改變量，等式的左邊是力乘以力作用的時(shí)間的就叫做這個(gè)力的沖量。F合t在物理上叫合力的沖量。F乘t就叫F的沖量，摩擦力乘摩擦力作用的時(shí)間就叫摩擦力的沖量。觀察紙條上方壓著的物體哪一次速度變化大？動量變化大？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考物體動量變化和什么因素有關(guān)系？觀察思考自己動手推導(dǎo)具體過程，整理后分析自己動手推導(dǎo)具體過程，整理后分析結(jié)合得到的表達(dá)式觀察發(fā)現(xiàn)引起動量變化的因素學(xué)生記筆記演示實(shí)驗(yàn)引入提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：運(yùn)動狀態(tài)和物體受力以及受力時(shí)間到底有什么樣的關(guān)系？5分810分鐘實(shí)驗(yàn)操作得出結(jié)論創(chuàng)設(shè)情景引出新的問題得出結(jié)論用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證合外力的沖量與物體動量變化之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。1、 驗(yàn)證動量定理（恒力）介紹實(shí)驗(yàn)器材：計(jì)算機(jī)，光電門傳感器，滑塊，I型擋光片，砂桶以及配重片的作用。提前將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，把研究對象滑塊放于導(dǎo)軌上，細(xì)線跨過定滑輪連接滑塊和鉤碼，引導(dǎo)學(xué)生思考哪個(gè)力能夠充當(dāng)合外力（當(dāng)砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量的時(shí)候，我們認(rèn)為滑塊所受拉力為恒力）。豎直下垂的砂桶的重力表示滑塊受到的水平恒力的大??；通過光電門傳感器記錄滑塊依次通過兩個(gè)光電門的時(shí)間，利用平均速度代替滑塊通過光電門的瞬時(shí)速度；同時(shí)傳感器能記錄滑塊在兩個(gè)光電門之間的時(shí)間。教師引導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，比較滑塊所受合力的沖量與滑塊動量變化后，發(fā)現(xiàn)在誤差允許范圍內(nèi)相等，則物體在恒力作用下的動量定理得到驗(yàn)證。準(zhǔn)備一個(gè)生雞蛋，從桌面上一定高度讓雞蛋自由下落，第一次下落接觸面為沙子表面，實(shí)驗(yàn)前請學(xué)生猜測雞蛋是否破碎；第二次下落接觸面為桌子表面，依然請學(xué)生猜測雞蛋是否破碎。根據(jù)動量定理能否解釋演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考在變力的作用下是否還符合定量的關(guān)系。2、 驗(yàn)證動量定理（變力）應(yīng)用力的傳感器記錄碰撞過程中變化的力的數(shù)值。根據(jù)數(shù)據(jù)記錄情況，直接計(jì)算出滑塊的動量變化，通過傳感器記錄的碰撞時(shí)的“F-t”圖線回放，選取有效區(qū)域后，啟用“其它處理”中的“積分”功能，計(jì)算出力與時(shí)間的積分值（即沖量Ft）得出動量定理的適用范圍：既適用于恒力，也適用于變力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量以及所提供的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過大屏幕看到數(shù)字計(jì)時(shí)器的變化，直接看到所有實(shí)驗(yàn)計(jì)算過程。學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，理解?shí)驗(yàn)原理，弄清如何采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生通過大屏幕看到數(shù)字計(jì)時(shí)器的變化，直接看到所有實(shí)驗(yàn)計(jì)算過程。觀察、思考為什么雞蛋掉落在不同的材質(zhì)上會有不同結(jié)果，并找同學(xué)發(fā)表自己的看法學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，理解?shí)驗(yàn)原理，弄清如何采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生在教師引導(dǎo)下，將學(xué)過的科學(xué)方法遷移，探尋處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不同情況下的力的沖量與物體動量變化的關(guān)系是否相等？思考，分析并理解實(shí)驗(yàn)原理依據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)如何測量實(shí)驗(yàn)所需的物理量用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗(yàn)證合外力的沖量和動量變化量的關(guān)系Dislab數(shù)字實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)氣墊導(dǎo)軌光電門傳感器Dislab數(shù)字實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)氣墊導(dǎo)軌光電門傳感器20分1、在結(jié)論得到驗(yàn)證之后，請同學(xué)依據(jù)動量定理來解釋上課開始做的抽取紙牌的現(xiàn)象。2、觀看視頻：飛鳥撞汽車展示暴力分揀快遞 屈肘接球、碼頭躉船、跳遠(yuǎn)落地屈膝學(xué)生嘗試用動量定理來定性地解釋這些現(xiàn)象并體會生活中相類似的現(xiàn)象用動量定理解釋現(xiàn)象7分學(xué)習(xí)效果評價(jià)設(shè)計(jì)評價(jià)方式1、通過提問的方式讓學(xué)生體會沖量概念引入的必要性2、通過學(xué)生完成學(xué)案的方式讓學(xué)生動手自己根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)動量定理的過程3、通過學(xué)生參與探究實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)與分析結(jié)論部分，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，完善規(guī)律的建立過程和適用范圍。4、通過解釋生活中的一些常見現(xiàn)象，讓學(xué)生熟悉動量定理。評價(jià)量規(guī)1、觀察小實(shí)驗(yàn)并回答問題（1）觀察實(shí)驗(yàn)中物體哪一次速度變化大？動量變化大？（2） 分析動量變化和什么因素有關(guān)系？2、將上述實(shí)驗(yàn)過程簡化為以下場景，請同學(xué)根據(jù)牛頓第二定律來推導(dǎo)動量的變化。假設(shè)光滑水平面上一個(gè)質(zhì)量為m的物體以速度v1運(yùn)動，某一時(shí)刻給物體施加一個(gè)力F經(jīng)過一段時(shí)間t速度變?yōu)関2。沖量概念的提出（1） 定義：（2） 定義式：（3） 單位：（4） _量，_量3、 學(xué)生能積極參與教學(xué)全過程，能夠充分的動手操作，自主的探索與合作交流。 動量定理表達(dá)式 適用范圍4、用動量定理解釋物理現(xiàn)象，課堂氣氛活躍，學(xué)習(xí)積極性高，愉快地完成了教學(xué)任務(wù)（1） 飛鳥撞玻璃視頻的解釋（2） 暴力分揀快遞（3） 曲肘接球、跳遠(yuǎn)落地屈膝、碼頭躉船本教學(xué)設(shè)計(jì)與以往或其他教學(xué)設(shè)計(jì)相比的特點(diǎn)(300-500字?jǐn)?shù))本節(jié)課是教科版高中物理選修3-5中第一章的內(nèi)容。但是動量定理并未出現(xiàn)在課程正式內(nèi)容中，而是出現(xiàn)在發(fā)展空間中，但是學(xué)生對這部分總有各種認(rèn)識上的問題。在教學(xué)時(shí)，往往很容易忽略這部分的教學(xué)，且在高考的考試說明中，沖量、動量定理都是二類要求，動量定理本身也為解決力學(xué)問題開辟了新的途徑，所以在教學(xué)中我仍然對這部分內(nèi)容進(jìn)行了精心的教學(xué)設(shè)計(jì)。對于本節(jié)課設(shè)計(jì)的特點(diǎn)剖析：本節(jié)課以創(chuàng)設(shè)“從撲克牌盒下面抽出紙條”這一簡單的問題情境為切入點(diǎn)，采用教師引導(dǎo)下的理論與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合構(gòu)建動量定理的教學(xué)方案，教師提供實(shí)驗(yàn)器材，通過教師引導(dǎo)、學(xué)生思考討論交流、參與探究過程、師生一起進(jìn)行歸納總結(jié)得出并驗(yàn)證結(jié)論。學(xué)生在親歷探究的過程中，感受概念的建立與規(guī)律的形成過程，體會用規(guī)律解釋現(xiàn)象后成功的喜悅。本節(jié)課凸顯了“從生活走向物理”的新課程理念。 先讓學(xué)生從實(shí)例中定性認(rèn)識，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生用已學(xué)的牛頓運(yùn)動定律來推導(dǎo)不同物理情境中物體運(yùn)動狀態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)引起動量變化的因素，從而很自然地引出新的物理量沖量，再將問題一般化，得到動量定理的表達(dá)式。這樣的設(shè)計(jì)從感性到理性，從定性到定量，從特殊到一般，體現(xiàn)了概念和規(guī)律教學(xué)應(yīng)有的意境。在認(rèn)識了沖量的基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計(jì)出驗(yàn)證恒力作用下動量定理的實(shí)驗(yàn)，通過獲取、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了恒力作用下動量定理。教師引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證變力作用下的動量定理是否成立，完善了動量定理的適用范圍。最后用動量定理解釋生活中的問題，將理論應(yīng)用于生活。將一些重要推導(dǎo)過程寫在黑板上讓學(xué)生能夠