动量定理复习-连续作用问题

课题名称：动量定理应用解决连续作用问题 模块：高三复习 动量定理应用教师姓名：邓靖武 学校：北京市十一学校教师年龄：37 教龄：9 职称：中教高级设计思想连续作用问题是动量定理应用中的一个难点问题，本节课期望借助联系实际问题的模型，通过学生的探究、研讨、总结等措施，帮助学生掌握解决连续作用问题的思维方法，从而达到解决一系列类似问题的目的。指导思想与理论依据指导思想：为学生的学习而设计，强调学生学习的主动性，教师的设计功能。即在一定的情境下通过协作、讨论、交流、等形式去完成学习任务。即通过自主学习、探究学习和合作学习等学习方式，促进学生个性化发展。理论依据：建构主义理论主张以学生为中心，强调学习的主动性、社会性和情境性。因此，通过情境引入问题，组织学生活动、探究问题的本质，引导学生总结并掌握问题的核心是本节课设计的总体依据。教学背景说明本节课是针对学习数、理、化、生学习竞赛的同学进行的高三复习课，属于物理系列课程中的高层课程。因此，课堂不以复习基础的知识为主，而是以讨论有一定难度的问题、激发学生的探究思维、引导学生总结并掌握核心问题为主。动量定理的应用中连续作用问题对学生来说是一个抽象而且困难的问题。本节课对该问题进行了联系实际问题的切入、组织学生活动进行讨论和合作学习、激发学生的思维探究、引导学生总结，并掌握问题的核心思考问题分方法和解决的思路。教学目标（一）知识与技能 1. 通过观察实验，分析过程，解决问题，掌握动量定理在实际问题中应用； 2. 掌握应用动量定理解决连续作用问题的方法。（二）过程与方法 1. 学会针对实际问题的模型建立和分析过程；2. 在解决问题、相互交流的过程中领悟连续作用问题中研究对象的选择方法。（三）情感态度与价值观 1. 在小组活动中培养学生的沟通交流能力，合作精神； 2. 在从实际问题或实验中提取抽象物理模型的过程中体会到探索的乐趣。教学重点和难点（一）教学重点 1. 动量定理的应用（二）教学难点 2. 对连续作用问题的研究对象的选择、分析和计算。（三）重、难点突破方法： 层层设问，逐步引导学生思考，突破难点；引导学生发散思维，融会贯通，强化重点。教学资源PPT课件、实验器材（自动称米机演示装置、水顶球实验装置、链条下落冲击力测量实验装置、电子撞击产生冲击力实验装置）教学流程1、引入：自动称米机引发的争论2、层层设问，突破连续作用问题的难点3、发散思维，学生寻找同类问题（结合演示实验）4、小组交流问题及解决方案5、学生和老师总结解决问题的步骤教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引课设问引导突破难点自动称米机引发的争论（演示实验） 买者认为：因为米流落到容器中时有向下的冲力而不划算； 卖者则认为：当预定米的质量数满足时，自动装置即刻切断米流，此刻还有一些米仍在空中，这些米是多给买者的； 学生思考设置情境，激发学生兴趣和思考问题1：从生活的角度，这是个米多米少的问题，从物理的角度，这是一个什么问题？该如何分析?是一个测量是否准确的问题。引导问题1： 测量的是什么物理量？质量引导问题2： 解决这个问题需要研究什么？研究切断米流时刻秤的示数与最后流入容器中米的质量是否相等。（容器质量已经调零。）引导问题3：秤的示数（转换成力）显示的是什么？已经落入容器中米的重力+流动的米给容器的冲力实际上是要判断米流的冲击力与仍在空中的米流重量谁大谁小。问题2：计算冲击力这个问题的困难点在哪里？应该采用什么样的策略来计算该冲力？困难点：选择对象困难，找不到分析的对象！必要时给予提示：流动的米产生的冲力与什么有关？（速度）；速度与力的关系怎样建立？（通常选择使用动量定理解决）过渡：类似这样由连续作用产生的冲击问题，我们曾经解决过很多问题，我们通常用动量定理来解决。这就是我们今天要讨论的课题动量定理连续作用问题学生思考并回答学生思考、回答力的测量或质量测量，是物理中的基本测量，与生活实际密切相关，用学到的知识解决实际问题，体现“从物理走向社会”理念。活动设计问题3：请你回忆并想象，像这样连续作用问题，你能想起哪些联系实际的模型？ 结合演示实验学生应该能想到的模型：（1）水流喷射问题（演示实验水柱顶球）（2）软绳拉力（压力）问题（演示链条给桌面的压力）（3）太空尘埃问题、电子撞击问题（演示实验电子撞击）（4）光压问题；（5） 任务：小组任务要求：（1）每个小组选择一个模型提出具体的问题（可以参考学习资料）； （2）小组内讨论并提出解决方案； （3）总结这类问题的通用的分析思路和解题方法。学生结合观察演示实验，分小组讨论、出题并提出解决方案。培养学生发散思维，小组合作能力活动展示小组A：展示自动称米机问题的解决方案设米流的流量为d kgs，自动装置能即刻在出口处切断米流，米流在出口处速度很小可视为零，若切断米流后，盛米的容器中静止的那部分米的质量为m1 kg，空中还在下落的米质量为m2 kg，则落到已静止的米堆上的一小部分米的质量为m kg。取m为研究对象，这部分米很少，在t时间内m=dt，设其落到米堆上之前的速度为v，经t时间静止，由动量定律：（F-mg）t=mv 即F=dv+dtg = (m2+m)g根据牛顿第三定律，称米机读数包含了静止在袋中的部分m1，也包含了尚在空中的下落的米流 m2应包含刚落至米堆上的一小部分m，即自动称米机是准确的，不存在哪方划算不划算的问题。小组B：展示水流喷射问题所出的题附备用问题及解析：一股水流以10m/s的速度从喷嘴竖直向上喷起，喷嘴的截面积为0.5cm2，有一质量为0.32kg的小球由于水流的冲击停在空中，设水冲击球后的速度变为零，则小球停在离喷嘴多高处？(g取10m/s2)解析：m=Svt动量定理： -mgt=0-mv（取向上为正）vt2- v02=2ahh=2.95m小组C：展示软绳拉力问题所出的题指定学生解决的问题：一质量均匀分布的柔软的细绳铅直的悬挂着，绳的下端刚好触到水平桌面上。如果把绳的上端放开，绳将落在桌面上，试证明：在绳落下的过程中，任意时刻作用于桌面的压力，等于已落到桌面上的绳的重量的三倍。待学生解决完成后用传感器定量验证小组D：展示太空尘埃问题、光压问题、电子撞击问题所出的题附备用问题及解析太空飞船在宇宙飞行时，和其它天体的万有引力可以忽略，但是，飞船会定时遇到太空垃圾的碰撞而受到阻碍作用。设单位体积的太空均匀分布垃圾n颗，每颗的平均质量为m ，垃圾的运行速度可以忽略。飞船维持恒定的速率v飞行，垂直速度方向的横截面积为S ，与太空垃圾的碰撞后，将垃圾完全粘附住。试求飞船引擎所应提供的平均推力F 。部分小组学生展示其问题及解决问题的方法m=Svnmt =dtt时间内m=dtt，这是问题的关键，所有这类问题都具有这样的特点，都这样假设。画图，建立模型辨析为什么不用动能定理解决这类问题？动量定理： 取一段时间t ，在这段时间内，飞船要穿过体积V = Svt的空间，遭遇nV颗太空垃圾，使它们获得动量P，其动量变化率即是飞船应给予那部分垃圾的推力，也即飞船引擎的推力。动能定理：同样针对上面的物理过程，由于飞船要前进x = vt的位移，引擎推力须做功W = ，它对应飞船和被粘附的垃圾的动能增量，而飞船的Ek为零，所以：W = Mv2即：vt = （n m Svt）v2得到： = nmSv2两个结果不一致，原因在哪里？让学生参与辨析的讨论更深刻理解规律的适用条件思考题正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。（注意：解题过程中