【公开课】反冲现象+火箭+教学设计高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

《反冲现象火箭》教学设计一、教材分析本节内容在《选择性必修第一册》教材中的编排体现了物理学科核心素养中的科学观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。本节课程成是在学生学习了动量守恒定律以后，将其应用在实际生活中的一种典型的物理现象，学生通过观看演示实验从中体会反冲现象，知道反冲现象的本质是系统动量守恒，并且能够对反冲现象进行定量的运算是本节课程的主要意义所在。二、学情分析学生通过前一节的学习，已经掌握了动量、冲量、动量定理、动量守恒定律的相关知识，本节课是动量守恒定律在实际生活中的一种具体应用。本节课还要培养学生建模的能力、培养学生的运动与相互作用观和能量观，学生需要利用动量守恒定律对具体问题进行定性分析和定量计算，通过本章已学过的知识会解释生产生活中的实际问题。了解我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界的先进性，激发学生爱国主义情感和民族自豪感。三、教学目标通过实验认识反冲现象；从受力和动量视角对反冲现象的本质进行分析；探究提高火箭的发射速度的方法；了解我国航天事业的巨大成就，增强对我国科学技术发展的自信。四、教学重难点教学重点：如何应用动量守恒定律分析、解释反冲运动。教学难点：动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。五、教学策略教学方法：通过启发式讲授引导学生自主学习、小组合作讨论，最后在教师的引导下总结归纳，梳理并构建自己的知识框架，完成教学的目标。教学器材和媒体：充分利用器材，反冲演示器、小车、气球，通过实验，直观的感受反冲现象。利用PPT为学生提供必需的感性素材，培养学生建模的能力和利用动量守恒定律对具体问题进行定性分析和定量计算，在解释生产生活中的实际问题中让学生认识到科技技术发展的重要性。六、教学流程图七、教学过程教学环节与教学内容教师活动学生活动设计意图新课引入【引入新课】观看神舟十三号载人飞船发射视频思考：你知道载人飞船是怎么发射升空的吗？飞船升空时体现了什么物理原理？学生观看视频学生猜测可能是反冲运动回顾已有知识，引入新知识通过实验，总结反冲现象的概念和特点通过实验，总结反冲运动的特点，得出定义。分析生活中的反冲现象【动手实验】气球动力小车器材：小车和气球思考：当向前喷气的时候，为什么小车会往后运动？引导学生从以下方面进行分析：受力角度与动量角度【实验过程】将气球吹起来，用手捏住气球的通气口，然后突然放开，让气体喷出，观察小车的运动。思考：当向前喷气的时候，为什么小车会往后运动？受力角度：被喷出的气体会给小车一个向后的作用力。动量角度（学生分析）总结反冲现象的概念和特点【答】小车受力的作用【学生分析】系统的初动量为0。系统动量是否守恒：在内力远大于外力时守恒。结论：气体向前喷出时，小车必然往后运动。结合学过的知识，从力和动量的变化角度分析，得出反冲现象的概念和特点，培养学生从多角度对物理现象进行分析的科学思维。【演示实验】：反冲现象演示器（学生自主分析）定义：一个物体（或系统）在内力的作用下分成两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫做反冲现象。【提问】我们看到水持续的从弯管中排出，圆锥筒旋转起来。这为什么呢？总结的非常到位。同样的道理，喷灌装置的喷头方向是可以调整，在喷出水柱的同时，喷头获得了与水柱方向相反的的速度，就可以持续的旋转喷水了。同学们，根据以上三个例子，你能否总结一下反冲现象中物体的运动有什么共同特点呢？得出定义并分析【答】水向后方喷出，圆锥筒获得了与水喷出方向相反的速度，旋转起来，而水持续不断的喷出，保证了圆锥筒连续的转动。【答】在以上的例子中，物体初始处于静止状态，发生反冲现象时，物体分裂成了两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必定向与之相反的方向运动。这就是反冲运动的特点。通过实验进一步分析反冲运动的特点。培养学生对物理现象进行归纳总结的科学思维。分析生活中的反冲现象（观看视频）应用一：喷气式机通过连续不断地向后喷射高速燃气，可以得到1000km/h的飞行速度。我们继续来深入探讨反冲问题。反冲过程遵循什么物理规律呢？你是如何判断动量守恒的呢？在这个例子中动量守恒需要满足什么条件呢？生活中还有哪些反冲现象的例子呢？举例：喷气式飞机、水母、水上飞人【猜想】在整个运动过程中，系统动量守恒。【答】在上面实验中气球车和气体运动依靠的是内力，这个系统在水平方向上还受到了外力----摩擦力。但木板比较光滑，摩擦力比较小，相对物体内力可以忽略。所以这个系统满足动量守恒条件举例：火箭、机枪射击、灌溉喷水器通过分析实验发现反冲现象是遵循动量守恒的。增强学生理论联系实际的能力，可以就喷气式飞机、水上飞人的模型，强化学生对动能增加的能量观认知。火箭——古代火箭介绍有关古代火箭的历史故事，引出现代火箭进行分析。通过介绍火箭的发展历史，培养学生的热爱科学探索的核心素养火箭【物理建模】假设火箭在地球表面由静止起飞时，在极短的时间内喷出燃气的质量为△m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度大小为u，喷出燃气后火箭的质量为m,我们设法计算火箭在这样一次喷气后增加的速度△v？【模型分析】得出火箭增加的速度为教师同时需要强调动量守恒定律的使用条件。【提出问题】卫星发射最小速度为7.9km/s，为如何能提升火箭的发射速度，解决卫星发射问题？现代的火箭喷气速度通常在2000-5000m/s增加质量比：一般小于10，否则火箭的强度会有问题。【解决办法】：多级火箭学生讨论，得出结论把实际情境，建构成理想化物理模型，把教材上的喷出的燃气相对喷气前火箭的速度为u改为速度大小为u，强化学生在应用动量守恒定律注意速度方向的正负，强化矢量运算的思维，进行分析计算的同时，提高学生建构模型、分析问题和解决问题的能力。培养学生解决问题的探索精神和全面考虑问题的科学思维逻辑。【例题1】一火箭喷气发动机每次喷出质量m=200g的气体，气体离开发动机喷出时对地速度ʋ=1000m/s，设火箭质量M=300kg，发动机每秒喷发20次。⑴当第三次喷出气体后，火箭的速度为多大？⑵运动第1秒末，火箭的速度为多大？答案：（1）2m/s(2)13.5m/s学生课上做题，展示并讲解分析过程和答案强化学生知识的应用能力，规范学生解题步骤。知识拓展我国航天成就【提问】我国大力发展航天活动，短期看不到收益，为何吃力不讨好思考、讨论培养学生的爱国情怀和民族自豪感八、板书设计九、教学反思本节课是动量守恒定律在生活中的一类特殊应用，课程难度不是特别大，但是与实际生活中的情境联系的尤为紧密。所以本节课的设计突出从实际生活中的情境进行带入，帮助学生构建理想化的物理模型，利用所构建的模型和理论知识来解决实际问题。所以本节课要充分发挥学生的主观能动性，让学生参与到课堂活动中来。实验的器材：气球反冲小车，设计简单，容易组装，但是所应用的物理思想突出，并且容易分析得