1 2动量定理 教学设计-高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

第二节：动量定理（教学设计）单元教学目标：参照新课标内容要求，本章单元教学目标是：通过常见的碰撞现象和历史上对碰撞现象的研究让学生形成碰撞概念，通过探究碰撞过程的守恒量让学生形成动量概念。（2）运用牛顿第二定律和运动学公式推导得出动量定理，并形成冲量观念。通过动量定理的应用学生对缓冲、碰撞等有关现象作出科学解释。通过学习动量守恒定律，简单了解运用动量守恒定律解决实际问题的一般步骤，知道动量守恒定律的普适性。通过实验验证动量守恒定律。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。通过运用动量定理和动量守恒定律分析解决碰撞等物体相互作用问题，体会运用守恒思想分析物理问题的方法。课时教学目标与评价目标：教学目标能在恒力情况下进行理论推导，得出动量定理及其表达式。知道冲量概念，知道动量定理及其表达式的物理意义。知道动量定理适用于变力情况，领会求解变力冲量时的极限思想。会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。评价目标通过对情境进行受力分析、运动分析得出动量定理并能推广到一般情境。正确利用动量定理进行定量计算，过程规范。正确利用动量定理定性解释现象。学科核心素养（课时）：物理观念：从动量的改变，体会相互作用对物体运动的影响，加深对物体运动和相互作用的观念。科学思维：能从生活中的实际复杂问题中抽象构建便于研究的物理运动模型；利用“微元法”的思想将动量定理的适用范围从恒力过渡到变力，体会科学思维中的抽象方法和类比思想。科学探究：根据牛顿第二定律和加速度定义式推导出动量定理的内容及表达式。科学态度与责任：用动量定理去解决实际问题，理解缓冲现象，在实际生活中应用缓冲来解除危机，提高安全意识与社会责任。教学思路1、通过创设情景提出问题，学生猜测鸡蛋从一定高度下落会发生什么现象，破碎或完好无损，分析碰撞过程中动量的变化量，思考鸡蛋破碎或完好无损的原因，引出本节课课题。2、学生根据牛顿第二定律以及加速度定义推导出动量定理，通过问题引导学生对动量定理进行深层次挖掘。3、通过例题应用动量定理进行定量计算，总结一般解题步骤。4、利用动量定理定性分析并解释生活中的一些现象。最后师生共同进行课堂小结。整体设计思路是：以问题思考为先导，一步步引导学生思考，充分发挥教师的引导作用以及学生的主体作用。师生相互配合，让课堂氛围严谨而活泼，学生乐学且好思。教学过程创设问题情景提出问题教师演示并提问，学生观察现象，思考原因：创设情境：将准备好的两颗鸡蛋于同一高度释放，分别落到海绵和桌面上。实验现象：落在海绵上的鸡蛋完好无损，落在桌面上的鸡蛋表面碎裂。问题1：鸡蛋与海绵或者桌面碰撞前与碰撞后的动量变化量有何关系？问题2：落在海绵上的鸡蛋完好无损，落在桌面上的鸡蛋表面碎裂，试分析原因。能力层级：要求学生具有清晰的物理观念，能从物理现象中抽象出物理概念，能对物理现象进行分析和推理。设计意图：物理观念即物理概念和规律在头脑中的提炼和升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。通过创设符合学生认知基础的物理情境，让学生通过已有知识去分析和解释实验现象，激发学生对于物理学习的兴趣，帮助学生更好的理解物理概念和规律。任务一：建立模型推导动量定理假定一个质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。在初始时刻，物体的速度为v，经过一段时间△t后，速度变成v'。 问题3：根据牛顿第二定律和加速度定义式推导恒力F与动量变化量之间的关系。师生活动：学生推导、展示，教师点评。问题4：上式两端分别有什么物理意义？学生总结：冲量１、定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用公式表示为I=Ft2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s3、标矢性：冲量是矢量，方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同，若为变力，方向为动量变化量的方向。4、物理意义：反映了力对时间的积累效应。典例1、一物体静止在水平地面上，受到与水平成θ角的恒定拉力F的作用时间t后，物体仍然保持静止。（）物体所受拉力F的冲量方向水平向右物体所受拉力F的冲量大小是Ftcosθ物体所受摩擦力的冲量大小为0物体所受合力的冲量大小为0问题5：若为粗糙水平面，等式左边的F应指哪个力，理由是什么?问题6：若F为变力，动量定理还成立吗？如何求解变力F的冲量？教材中利用F-t图像求变力冲量的方法，蕴含了什么思想方法，曾经在哪些物理量的求解中用到过？师生活动：学生小组讨论，展示交流，教师点评。总结：动量定理内容：物体所受合外力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。表达式：理解：表明合外力的冲量是动量变化的原因动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。能力层级：能运用牛顿第二定律以及加速度定义式推导出动量定理，能把求变力做功的思维迁移到求变力的冲量上。能形成清晰、系统的物理观念，能使用恰当的证据证明物理结论。设计意图：用熟悉的物理情景，对研究对象进行受力分析和动量变化分析，探索物体所受的合外力与动量变化量的关系。经历理论推导过程，应用已有知识解决生活实际问题，并整理得到冲量的概念以及动量定理。通过问题的思考，加深对动量定理的理解。任务二：动量定理的应用典例2、一个质量为0.18Kg的垒球以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后以45m/s的速度反向水平飞回。若球棒与垒球的作用时间t为0.002s.求球棒对垒球的平均作用力多大？变式训练、用0.5kg的铁锤竖直钉钉子。打击前铁锤的速度为4m/s，打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0.01s，g取10m/s2.不计铁锤所受重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？考虑铁锤所受重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？小结：请结合上述例题总结应用动量定理解题的步骤1、确定研究对象，选定正方向。2、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；3、明确研究对象的初末状态及相应的动量；4、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。师生活动：学生独立完成，小组讨论展示交流，教师点评。能力层级：会在常见的物理情境中利用动量定理进行相关计算，能应用动量定理解决生活中的实际问题，指导工作和生活实践。设计意图：通过例题，初步体会动量定理的矢量性以及广泛的应用，掌握应用动量定理解题的方法和步骤，展示学生的过程，规范学生的书写。任务三：用动量定理解决生活中的现象问题7：应用动量定理解释落在海绵上的鸡蛋完好无损，落在桌面上的鸡蛋表面碎裂。问题8：生活中还有哪些现象可以用动量定理来解释。趣味实验：不用手扶矿泉水瓶的情况下，抽出下面所压纸张。能力层级：会用动量定理解释生活中的相关现象，能有效指导生活实践。设计意图：动量定理在生活中的应用非常广泛，大量列举实例加深学生对动量定理的理解，学生运用所学知识解释生产生活中的现象，理解缓冲现象，在实际生活中应用动量定理来缓解危机，提高学生安全意识和社会责任。目标检测：1、下列对几种物理现象的解释正确的是（）敲击铁钉时不用橡皮锤，是因为橡皮锤太轻跳高时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量推车时推不动，是因为合外力冲量为零动量相同的两个物体受相同的制动力的作用，质量小的先停下来2、（多选）若物体在运动过程中受到的合外力不为零，则（）A.物体的动能不可能总是不变的B.物体的速度不可能总是不变的C.物体的加速度不可能总是不变的D.物体的动量一定发生变化3、如图所示，铁块压着一张纸条放在水平桌面上，当以水平速度v抽出纸条后，铁块掉在地上的P点，若以大小为2v的水平速度抽出纸条，则铁块落地时(

)

A.位置在P点左边B.位置在P点右边

C.位置仍在P点D.动能增大4、质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与水平面的动摩擦因数为μ，有一水