动量定理-高二-物理-教学设计

《动量定理》教学设计杨博文西安国际港务区铁一中陆港高级中学【课标要求】理解动量定理，能用定理定理解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过动量定理理解推导出动量守恒，并用动量守恒分析生活中的有关现象、解决有关问题。活动建议（1）通过各种活动，例如跳沙坑，手劈砖头，体验动量定理应用（2）根据动量定理，推导出动量守恒（3）境读学生分组讨论分析7大模型【高考频点】动量定理的应用动量守恒的判断弹性碰撞与非弹性碰撞【教学目标】情感目标：通过利用本节课的知识解释生活中的现象这一过程，体会物理与生活的密切联系。落实目标：1、明确动量定理分析问题的流程2、明确动量守恒的条件3、区分弹性碰撞和非弹性碰撞4、标识动量守恒对应的模型和动量定理对应的模型5、识记动量定理和动量守恒应用的区别【教学重难点】动量定理分析问题流程、动量守恒分析问题流程如何利用动量动量、动量守恒分析不同的模型导入新课教师：之前我们学过了能量的概念，有动能定理和能量守恒，了解了运动在运动当中随着位置的变化以及速度的变化，他所具有的重力势能，动能随之变化，周围的弹性势能、摩擦生热也会变化。并且我们明晰了功能关系，确定了能量的变化必定伴随着做功。但在生活中和高考题目中光靠能量这一条腿是很难走遍天下的，并不能很好的解决任何问题，所以今天这节课我们将会进入新的知识章节，让我们掌握更全面的分析物体运动的思想。【教学过程】（一）了解本章节的核心知识结构学生：默写课前通过通读、纸读了解到的动量与冲量知识定义（二）研读——落实核心知识结构图阅读以下教材分析材料，并讨论以下问题由于动量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，无论是设计火箭还是研究微观粒子，都离不开它。所以把动量内容放在了选择性必修的首要位置。这一章可视为牛顿力学的进一步展开。在牛顿定律的基础上，通过引入动量的概念，得出有关动量的规律，特别是动量守恒定律，为解决运动学、力学问题开辟了新的途径。设计意图通过思想上明确了动量定理与牛顿第二定律的区别，以及动量与能量的区别，才能在之后的问题分析当中不会在能量和动量做题思路上选择出现困难。同时也落实了动量定理的核心知识结构，强化对动量的认识与理解1.如何推导出动量定理？通过牛顿第二定律推导2.动量定理与牛顿第二定律的区别？有了牛顿第二定律为什么还要有动量定律？牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用效果动量定理是力的持续作用效果恒力作用有冲量，变力作用也有冲量。只要物体受到冲量相同，无论力大、力小，动量变化一定相同。所以对于作用力比较复杂或者运动轨迹比较复杂的情况下，牛顿第二定律难以应用时，完全可以应用动量定理解决问题3.动量与动能的区别？动能定理与动量定理的区别？动能定理反映了力对空间位移的累计效应动量定理反应了力对运动时间的累计效应（三）境读——通过生活中现象落实核心知识结构，并完善核心知识结构图以小组为单位，小组长组织讨论以下生活现象如何用动量定理来分析解释设计意图通过现实生活常见的现象，并且与马上开展的运动会相结合，让学生身临其境的感受动量在生活中的体现，引导学生用动量定理去分析问题，同时规范他们分析流程和步骤，加强动量定理的核心知识落实1.手劈砖头学生通过展示手劈砖头最佳方式，用事实验证了动量定理，加强学生对动量定理的理解并且感受到动量对于现实生活的意义2.为什么是跳沙坑？跳高下面为什么要垫垫子？3.大飞机为什么害怕小鸟？鸟击又称鸟撞，是指鸟类与飞行中的人造飞行器、高速运行的交通工具发生碰撞，造成伤害的事件。飞机起飞和降落过程是最容易发生鸟击的阶段。由于飞机飞行速度快，与飞鸟发生碰撞后常造成极大的破坏，严重时会造成飞机的坠毁，目前鸟撞是威胁航空安全的重要因素之一。在中国由于鸟击原因造成的事故征候也已占事故征候总数的1/3，在美国由于鸟击造成的经济损失高达每年6亿美元；自1988年以来，由于鸟击引起的坠机事故已经造成超过190人死亡。除了飞机以外，火箭、航天飞机等人造飞行器也有可能与飞鸟发生碰撞而引发事故。另外随着高速铁路技术的发展，鸟与火车的碰撞也被列为需要防范的事故之一。4.思考水刀工作原理水切割又称水刀，即高压水射流切割技术，在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。因为其.属冷切割、不产生热变形或热效应；环保无污染、不产生有毒气体及粉尘；可加工各种高硬度的材料，如：玻璃、陶瓷、不锈钢等，或比较柔软的材料，如：皮革、橡胶、纸尿布等；是一些复合材料，易碎瓷材料复杂加工的唯一手段；切口光滑、无熔渣，无需二次加工；生产成本低，水切割正逐渐成为工业切割技术方面的主流切割方式（四）研读——落实动量守恒知识结构，并完善核心知识结构图设计意图通过动量定理引出动量守恒的条件，并引导学生明确动量定理和动量守恒适用的范围和对象，并且加强他们对碰撞的动量守恒认识以及对弹性碰撞和非弹性碰撞的区别。加强对人船模型、板块模型的模型构造，更加落实动量守恒核心知识结构。1.推导出动量守恒条件分组讨论本章节的7大模型，总结出相对应的思维流程，物理模型以及解题步骤2.碰撞是否符合动量守恒？碰撞两大分类及其区别落实对弹性、非弹性碰撞的特点，动量守恒，动能会损失3.分析板块模型中的动量守恒在光滑水平面上，一个m物块以初速度Vo冲上静止在地面的M木板，最终一起运动4.分析弹簧模型的动量守恒光滑水平直轨道上有两个质量均为m的物块A、B。B的左侧固定一轻弹簧，弹簧左侧挡板的质量不计.设A以速度v0朝B运动，并发生挤压5.分析火箭发射过程中及反冲模型当中的动量守恒6.分析爆炸模型当中的动量守恒质量为m的炮弹沿水平方向飞行，其动能为Ek，突然在空中爆炸成质量相同的两块，其中一块向后飞去，另一块向前飞去7.分析人船模型中的动量守恒，并画出运动大致的示意图人船静止在水面上，然后人从船左端走向右端（水面光滑无摩擦）加强对动量守恒的应用，通过动量守恒推导出速度关系，再推出位移关系8.单方向动量守恒模型质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点．一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下（五）总结——复习本章节核心知识结构图设计意图学生每根据一次研读、境读讨论就把核心知识结构框架补充一次，补充小点以及对应的模型题型，当课堂结束了核心知识结构也就补充完整了，每个学生都参与到了核心知识结构的构建当中，感受到了本章节知识之间的串联，以及本章节知识与之前知识的联系与区分。拓读材料：设计意图通过对火箭发射过程中，火箭和喷出的气体整体动量守恒，推导出航空航天当中的基本方程：齐奥尔科夫斯基火箭方程，让学生了解到自己的学习是可以带领人类去往星辰大海的。2023年浙江高考题体现了动量定理在电磁场中的应用，再次证明了物理一门综合性非常强的科门，所有的知识点都可能融汇在一道题目当中，给学生预告将来也需要用动量定理去分析电磁场中的运动动量守恒在火箭发射中的应用火箭为发射时，质量为M，在烧完所有燃料之后质量为m，假设有一个单节火箭，把气体相对于火箭的速度为u喷出，求火箭最终速度分析：火箭把气体喷出这一瞬间过程，由于他们之间相互作用力非常大，所以当内力很大的时候，外力可以忽略不计，故喷出气体这一过程火箭和气体整体动量守恒t时刻时：t+dt时刻时：动量守恒：Mv=(M-dM)(v+dv)+dM(v+dv-u)dv=−dM0V=−uln动量定理在电磁场中的应用（2023•浙江）利用磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，Oxy平面（纸面）的第一象限内有足够长且宽度均为L、边界均平行x轴的区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场，区域Ⅱ存在磁感应强度大小为B2的磁场，方向均垂直纸面向里，区域Ⅱ的下边界与x轴重合。位于（0，3L）处的离子源能释放出质量为m、电荷量为q、速度方向与x轴夹角为60°的正离子束，沿纸面射向磁场区域。不计离子的重力及离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。若B2＝2B1，求能到达y=L2处的离子的最小速度v提示：带电粒子在磁场中会受到磁场力（洛伦兹力），洛伦兹力与速度一直垂直，故洛伦兹力不做功，带电子里会在磁场中做圆周运动。水平的速度会产生竖直的洛伦兹力，竖直的速度会产生水平的洛伦兹力。分析:由于洛伦兹力不做功，故从能量角度解决不了问题。由于经过两端不同的磁场，运动轨迹是两