“动量定理”探究式教学设计

1 / 7 “动量定理”探究式教学设计 “ 动量定理 ” 探究式 -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 -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2 / 7 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3 / 7 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： 4 / 7 【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： 在地上放一层海绵； 用海绵把鸡蛋包住； 做一个降落伞带着鸡蛋往下放； 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 5 / 7 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6 / 7 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： 先选定正方向。 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。 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。 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】 7 / 7 【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