【物理】《动量守恒定律》大单元整体教学设计 （人教版2019选择性必修第一册）

精品试卷·第2页（共2页）（2024镜像物理）高中大单元整体教学设计案例单元教学课题高中物理选择性必修一第一章《动量守恒定律》学科物理年级高二单元动量守恒定律授课人Xxx单元内容本单元教学内容：本章共6节，大致可以划分为三个部分第一部分包括第1、2节，即“动量”“动量定理”，这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理，并能用其解释生产生活中的有关现象。第二部分包括第3、4节，即“动量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”，这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程，并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象。第三部分包括第5、6节，即“弹性碰撞和非弹性碰撞”“反冲现象火箭”，这部分内容介绍动量守恒定律的应用。本单元内容的逻辑结构:本单元内容可开发的教学活动与资源:学校实验室活动，学生自主探究、小组活动、网络共享资源。本单元教学重点：动量冲量概念，动量定理理解运用。动量守恒定律的理解运用。本单元教学难点:动量定理处理流体问题。综合运用动量守恒处理碰撞、反冲、火箭发射等综合性问题。2020新课标要求1.1.1理解冲量和动量。通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。1.1.2通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。1.1.3体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。单元学情高中物理必修课程中力学、电学的内容为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观奠定了重要的基础.“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提供帮助.动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据着非常重要的地位.本章结构设计与以往教材相比有所调整,在强调知识传授的同时,还要体现科学探究精神,强调物理学中的“守恒思想”.单元目标内容目标：1.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象。2.了解验证动量守恒定律的基本思路和实验方法3.会用动量、能量的观点综合分析、解决碰撞问题4.掌握应用动量守恒定律解决反冲运动问题的方法5.理解动量守恒定律的内容及表达式,理解其守恒的条件，了解动量守恒定律的普遍意义,会用动量守恒定律解决实际问题。学业目标：知道动量和冲量，会用动量定理。能从理论推导和实验验证的角度，理解动量守恒定律，深化对物体之间相互作用规律的理解。能用动量和机械能的知识分析和解释机械运动现象，解决一维碰撞问题。核心素养物理观念：动量守恒定律是物理学中的重要定律，它反映了物质世界中的普遍规律。动量守恒定律的普适性，为学生深层次认识自然界的和谐与统一提供了很好的例证，为解决力学问题开辟了新的途径。教科书通过寻找碰撞中不变量的过程建立动量的概念，以强化对动量概念的理解，注重守恒观念的落实。注意引导学生从系统的视角研究物理问题，突出动量知识的应用，帮助学生进一步认识运动与相互作用。科学思维：抽象与概括（科学方法栏目）在动量概念的建立过程中，物理学家研究了各种各样的碰撞现象，寻找物理量来揭示运动的本质。通过抽象、概括等方法提出了动量的概念，并通过动量守恒定律建立了自然界的相互联系。为了揭示事物的本质和规律，往往需要根据研究对象和问题的特点，从研究的目的出发，忽略个别的、非本质的属性，抽取共同的、本质的属性进行研究，这是一种抽象的思维方法。把事物共同的、本质的属性提炼出来，从而推广到同类事物上去，找到事物的共同属性，这是一种概括的思维方法。科学探究：教材基于生活中的碰撞现象，以“寻求碰撞中的不变量”为线索，先通过两个完全相同钢球的对心碰撞实验演示，让学生对碰撞中的不变量提出猜想。为了判断猜想是否正确，通过实验条件的改变，再进行两个质量不相同的小球的对心碰撞。当猜想又被否定之后，再设计新的实验方案进行研究。通过从定性到定量的多轮“问题→猜想→实验方案设计→证据搜集→数据分析→得出结论”的科学探究过程，逐步达到对“不变量”的正确认识。科学态度与责任：教科书通过提供真实的碰撞数据，并安排了学生实验，让学生通过实验，搜集数据并进行分析得出结论，培养学生严谨认真，事实求是的态度。编排了“历史上关于运动量度的争论”等，以加深对科学本质的认识。“STSE”栏目中的“汽车碰撞试验”则引导学生关注安全问题，能运用动量守恒定律解释生产生活中的有关现象，增强社会责任感。三级火箭等介绍则集中反映了科学态度与责任的核心素养培养，以激励学生逐渐形成探索自然的内在动力，培养民族自豪感。达成评价表水平等级水平标准描述自评互评等级一能用动量的视角描述物体运动状态的变化，知道动量的变化量的描述和表达。等级二能根据动量定理解释运动中的缓冲现象，运用动量守恒定律处理碰撞、打击和爆炸中的运动问题。初步构建大动力观念。等级三能对常见的生活生产、体育交通中的动量问题进行分析推理，过程中提出质疑，养成科学思维的严谨性和科学探究意识。单元课时规划和活动实施表课时安排建议第1节动量1学时第2节动量定理1学时第3节动量守恒定律2学时第4节实验：验证动量守恒定律2学时第5节弹性碰撞和非弹性碰撞1学时反冲现象火箭1学时第七单元大单元教学（第1课时）学习规划学习内容1.动量课型课时探究型1课时课时目标1物理观念：理解动量的概念及其矢量性，理解动量的变化，并要求学会动量变化量的求解。2科学思维：能从引导探索的形式理解动量的概念和意义，培养学生思考分析能力。3科学探究：通过对寻找碰撞前后守恒量的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学中的应用。4科学态度与责任：有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题达成评价理解用物体质量和速度乘积描述物体运动的合理性和必要性驱动性问题以相同速度驶来的自行车和火车对人的伤害哪个大，引导学生思考运动的影响不仅仅取决于速度的大小，还和质量有关。学习活动1.教师播放打台球的视频（ppt展示）2.演示实验：使用碰撞摆，拉起1个让其与另一个小球相碰撞，观察碰撞前后的对称运动现象。3.多媒体展示利用光电门测速。及时性评价统计学生给出的二者比值，进行统计,评价后提出二者不同的内因问题.作业设计通过分层小组题目设计掌握学生掌握动量概念，会计算动量和动量的变化量.第七单元大单元教学（第2课时）学习规划学习内容2.动量定理课型课时研究型1课时课时目标1物理观念：能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理的表达式；理解动量定理的确切含义，知道动量定理适用于变力。2科学思维：会用动量定理解释有关现象和处理有关的问题。3科学探究：通过对动量定理的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学的作用。4科学态度与责任：有参与科技活动的热情，有从生活到物理，从物理到生活的意识。达成评价完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题，合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。驱动性问题鸡蛋落在水泥石板上会破，为什么从同样的高度落到海面上不会破呢？学习活动汽车以速度V运动，急刹车到停止。若对车施加很大的阻力，则车停止时间很短；如果对车施加很小的阻力，则车停止时间较长。2、问题情景：假设一个质量为m的物体在恒定的合外力F作用下，做匀变速直线运动，初速度为v，经过一段时间t后，速度变为v′，试探究合外力F的表达式。3、微元法：4、让粉笔从相同的高度分别落到水泥地上和铺在地上的厚布上，观察会有怎样的现象发生。结果：落在水泥地上的粉笔断了，而落在垫有厚布的地上却没有断。及时性评价对不同小组的课堂活动进行归纳分析，提出课堂活动的合理性、安全性、可操作性和间接性等。作业设计完成课堂活动。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。第七单元大单元教学（第2课时）学习规划学习内容3.动量守恒定律课型课时研究型2课时课时目标1物理观念：能在一维情况下，两物体的相互作用情境中由牛顿定律及动量定理推导出动量守恒定律。理解并掌握定内容及定律成立条件，了解定律的几种数学表达式。2科学思维：能在具体问题中判断动量是否守恒，能熟练运用动量守恒定律解释现象和解决问题。3科学探究：通过对动量概念及动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用，参加小组讨论师生互动，经过思考，发表自己的见解经历，实验探究过程发现规律。4科学态度与责任：主动与他人合作的团队精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，培养学生将物理知识，物理规律进行分析，比较与联系，养成自主构建知识体系的意识，培养实事求是，具体问题具体分析的教学态度。达成评价完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题，合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。驱动性问题相互作用力的冲量关系，为什么一对内力改变部分物体的动量而不改变系统的总动量？学习活动1、展示情景：如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v′1和v′2。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间用Δt表示。你能根据以上信息推导A、B碰撞之后动量之和的变化情况吗？引导学生思考回答。思考：第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车，得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。对于冰壶等物体的碰撞也是这样么？怎样证明这一结论？这是一个普遍的规律么？相互作用的两个物体的动量改变3、如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。分析：此题重在引导学生针对不同的对象（系统），对应不同的过程中，受力情况不同，总动量可能变化，可能守恒（子弹射入一瞬间，A、B动量守恒）。4、一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。分析：炸裂前，可以认为导弹是由质量为m1和(m-m1)的两部分组成，导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作用的过程。这两部分组成的系统是我们的研究对象。在炸裂过程中，炸裂成的两部分都受到重力的作用，所受外力的矢量和不为零，但是它们所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力，所以爆炸过程中重力的作用可以忽略，可以认为系统满足动量守恒定律的条件。及时性评价对不同小组的活动效果进行统计，提出小组活动的理性、科学性等。作业设计完成课堂活动。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。第七单元大单元教学（第2课时）学习规划学习内容4.验证动量守恒定律课型课时实验型2课时课时目标1物理观念：通过两种实验方案验证动量守恒；2科学思维：按照实验思路设计不同试验方案，科学的在不同实验方案中对各物理量进行测量，对实验数据进行分析，最大程度的减小实验误差，达到验证动量守恒的目的；对于发展学生的运动与相互作用的观念和科学思维至关重要。3科学探究：准确理解实验思路，从更好的执行两种实验方案，达到对实验进行探究或验证的目的，在实验中要注重各物理量之间的相互关系，加深对物体相互作用过程中系统动量守恒的理解；4科学态度与责任：在物理实验中要有严谨的实验思路，学会从多个方面思考问题，用实验来验证物理规律，在物理实验中养成良好的团队合作精神。达成评价完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题，合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。驱动性问题在粗糙平面上的两个钢球发生的碰撞满足合外力为零的条件吗，怎么创造动量守恒的环境？学习活动1、提出问题：.系统动量守恒的条件是什么？对学生回答的条件进行标记总结，帮助学生理解。2、系统满足动量守恒定律的公式是什么？引导学生思考：上一节课我们分别通过动量定理和牛顿运动定律两个不同的角度，理论上证明了动量守恒定律，那么我们如何通过实验来加以验证呢？3、两个物体在发生碰撞时，作用时间很短。根据动量定理，它们的相互作用力很大。如果把这两个物体看作一个系统，那么，虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。因此，在可以忽略这些外力的情况下，碰撞满足动量守恒定律的条件。问题：我们应该怎样设计实验，使两个碰撞的物体所组成的系统所受外力的矢量和近似为0？学生思考，教师总结。我们研究最简单的情况：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。应该尽量创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为04、问题：想要验证动量守恒定律，需要测量哪些物理量？学生思考，教师总结：根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。教师：那么物体的质量我们可以直接用天平测量，物体碰撞前后的速度呢？学生回忆之前我们学习了哪些测量物体速度的方法。最后教师总结可行的方法进行实验的设计。及时性评价对不同小组的实验现象进行归纳分析，提出实验设计的合理性、安全性、可操作性和间接性等。作业设计完成实验数据采集、分析数据、得出结论。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。第七单元大单元教学（第2课时）学习规划学习内容5.弹性碰撞和非弹性碰撞课型课时研究型2课时课时目标1物理观念：握弹性碰撞、非弹性碰撞的特点。2科学思维：会应用动量、能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。3科学探究：观看演示视频后学生分组探究碰撞现象的特点，教师引导总结碰撞问题中的守恒量，能对常见的一维碰撞问题进行定量计算。4科学态度与责任：感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。加深对动量守恒与能量守恒定律的理解，能运用这两个定理解决一些简单的与生产、生活相关的实际问题。达成评价完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题，合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。驱动性问题为什么碰撞后粘在一起损失的动能最大，什么样的碰撞才叫弹性碰撞呢？学习活动1、生活中存在着各种碰撞现象思考：碰撞是自然界中常见的现象。陨石撞击地球而对地表产生破坏，网球受球拍撞击而改变运动状态……物体碰撞中动量的变化情况，前面已进行了研究。那么，在各种碰撞中能量又是如何变化的？物体碰撞时，通常作用时间很短，相互作用的内力很大，因此，外力往往可以忽略不计，满足动量守恒条件。下面我们从能量的角度研究碰撞前后物体动能的变化情况，进而对碰撞进行分类。研究两辆小车碰撞前后总动能的变化情况2、如图，两个小球相碰，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞。3、已知：如图，地面光滑，物体m1以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰后它们的速度分别为v1'和v分析：由动量守恒得：m1由机械能守恒得：12联立①②得：vv请学生分析几下几种情况下的速度情况：（1）若m（2）若m（3）若m学生回答，教师总结：（1）若m1=m2（2）若m1≫m2；得：v1（3）若m1≪m2；得：v14、如图，在光滑水平面上，两个物体A、B的质量都是m，碰撞前B静止，A以速度v向它撞去。碰撞后某一瞬间AB速度相同，问此刻该系统的总动能是否会有损失？损失的总动能为多少？变式：若碰撞后某时A的速度为13（1）此时B的速度；（2）此刻A、B的总动能，这种情况损失的动能比原题中损失的动能大还是小？及时性评价对不同小组的活动进行归纳分析，提出问题研究的合理性、科学性等。作业设计完成活动凭借。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。第七单元大单元教学（第1课时）学习规划学习内容6.反冲现象火箭课型课时应用型1课时课时目标1物理观念：能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释。2科学思维：进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。3科学探究：通过演示视频，探究实验中的物理关系，分析得到什么是反冲运动，知道反冲运动的本质，并具备对反冲类问题进行定量运算的能力。4科学态度与责任：通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事实，结合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先进先烈，激发学生热爱社会主义的情感。达成评价理解用物体质量和速度乘积描述物体运动的合理性和必要性驱动性问题静止物体在内力作用下的分裂过程满足什么规律，总动量为什么守恒？学习活动1.教师以互动问答的方式，引导学生复习动量、动量守恒定律及其条件等相关知识。播放视频（观看23年8月14日下午，快舟一号甲运载火箭在西昌酒泉的发射）观看火箭升空过程。3.【演示实验1】将吹满气的气球释放，观察气球的运动。【演示实验2】自制易拉罐注满水后，喷水过程中发现易拉罐的旋转。【演示实验3】反冲式小船，注水后在水槽中前进。【演示实验4】反冲式小汽车，气球放球后小车前进。提问：这几个实验的共同点是什么？点评学生的回答，并引出什么是反冲运动。做一做：1.把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口（图甲），然后突然放开，让气体喷出，观察气球的运动。2.如图乙，把弯管装在可旋转的盛水容器的下部。当水从弯管流出时，容器就旋转起来。反冲现象：定义：发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身则向后退。这种情况由于系统内力很大，外力可忽略，可用动量守恒定律来解释。射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动，根据动量守恒定律，炮身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量，所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫作反冲（recoil）反