动量守恒定律-高中-物理-教学设计

动量守恒定律汶锋亮西安铁一中滨河高级中学教学内容分析《动量守恒定律》是人教版教材“动量守恒定律”主题下的内容。课程标准要求为：通过理论实验和推导，理解动量守恒定律，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。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的分析为：动量守恒定律对于发展学生的运动与相互作用观念和科学思维至关重要。本条目强调实验和理论推导的统一，要求学生不但能用所学的动量定理关系式推导得出动量守恒定律，还要通过实验进行探究或验证，对物体相互作用过程中系统的动量守恒加深理解。在此过程中，学生通过学习物理学研究问题的基本思路和方法，发展科学推理能力和科学论证能力，促进对物理知识的进一步关联整合，同时深化对“系统”的认识。让学生在不同情境中应用动量守恒定律解释现象，分析和解决问题。学情分析学生在学习本节内容之前已经学习了动量和动量定理，有一定的知识储备，同时也具备一定的逻辑思维能力，能在熟悉的问题情境中应用常见的物理模型，但在新情境中则不行；学生已掌握科学探究的一般方法，但基于证据证明物理结论的能力有待提高。教学目标1.物理观念《新课标》对“动量守恒定律”的要求是：“通过理论推导和实验，理解动量守恒定律，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。”这些要求与科学素养目标是吻合的，学生通过探究和理论推理过程，培养科学探究能力和思维能力；通过与生产生活联系培养科学态度与责任感；通过动量守恒定律的学习发现自然界守恒的美，形成重要的物理观念。2.科学思维(1)理解系统、内力、外力的概念，理解动量守恒定律及守恒条件，能运用动量守恒定律解决一维碰撞问题，了解动量守恒定律的普适性，发展相互作用观。(2)会对研究系统进行受力分析，基于实际情境建构碰撞模型。(3)能计算碰撞前后系统的总动量，并根据测量数据猜测系统碰撞前后动量的关系。(4)能根据动量定理，推导动量守恒定律。3.科学探究在学生实验探究中，学生能使用不同数量的硬币进行实验，不局限于一个碰一个，也可以一个碰两个等，培养学生对理论知识的多角度验证。4.科学态度与责任(1)能认识到动量守恒定律的普适性，它不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。(2)通过误差分析培养实事求是的精神。通过了解动量守恒定律的物理学史，树立认真、严谨的科学态度；通过对动量守恒定律的学习，感受物理中的守恒美；理解物理与数学、物理与技术，物理与社会的关系，树立科技是第一生产力的责任感。教学重难点教学重点：动量守恒定律的实验探究与理论推导过程教学难点：理解动量守恒的物理内涵，动量守恒定律方程的矢量性，应用动量守恒定律解决问题教学过程教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图【导入新课】举例说明生活中的碰撞现象，引导学生总结碰撞特点。碰撞特点：1、时间特点：相互作用时间极短2、作用力特点：碰撞的内力远远大于外力，因此外力可忽略不计3、速度特点：可发生显著变化4、位移特点：由于时间极短，位移来不及变化，因此碰撞过程位移为零【学生探究】+【理论推导】探究：用牛顿运动定律推导两物体碰撞前后的总动量的关系利用动量定理对光滑水平面上的A、B两个物体在碰撞过程中对两物体进行分析：对A应用动量定理：对B应用动量定理：根据牛顿第三定律：得结论：两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和思考：两物体碰撞前后为什么总动量不变？因为F1和F2是两物体间的一对相互作用力，总是大小相等方向相反，因此总冲量为零，同时合外力也为零，没有冲量，所以系统的总动量不变。引导学生研究生活中常见的两个物体的碰撞的情景，帮助学生建构物理模型。通过利用牛顿第二定律和动量定理两种方法推导动量守恒定律，引导学生发现碰撞过程中速度、动能和动量的变化特点，以及在碰撞过程中动量守恒的特点。引导学生从碰撞前后速度、动能和动量的变化以及是寻找不变量等方面来分析碰撞过程中的特点。联系生活情景，将碰撞过程抽象化，构建碰撞理模型。通过理论推导找到碰撞中的不变量通过分析讨论发现，碰撞前后的总动量不变。从生活走向物理，让学生很快能够参与学习，从而培养模型构建能力。让学生经历规律建立的过程，知道虽然动量守恒定律可以从牛顿运动学推出，但是应用范围要更为广泛，为动量守恒定律的普适性埋下伏笔。激发学生的探究兴趣，同时也感受科学探究的曲折。【总结定律】一、几个基本概念系统:有相互作用的几个物体组成的整体内力:系统内各个物体间的相互作用力外力:系统外的物体对系统内任何一个物体的作用力动量守恒定律1.内容：如果一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。2.表达式：m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’或P1+P2=P’1+P’23.守恒条件：①系统不受外力或所受外力之和为零②系统在某一方向不受外力或所受外力之和为零，则该方向动量守恒③系统受外力，但系统所受内力远大于外力，系统动量近似守恒4.动量守恒定律的性质：①系统性：研究对象是系统②矢量性：总动量大小方向均不变③相对性：速度必须相对于同一参考系④同时性、瞬时性：初动量必须是各物体在作用前同一时刻的动量；末动量必须是各物体在作用后同一时刻的动量【课堂练习1】一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端，如下图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将()左右来回运动向左运动向右运动静止不动【知识深化】归纳如何动量守恒定律进行解题在列车编组站里，一辆m1=1.8×104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2×104kg的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。应用动量守恒定律解题的一般步骤：⑴找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；⑵析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；⑶定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图；⑷列：由动量守恒定律列方程；⑸算：合理进行运算，得出最后的结果，并对结果进行分析。【学生探究】：用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题并进行比较如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动．当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g＝10m/s2，求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。引导学生回答动量守恒定律的内容及使用条件。引导学生分析动量守恒定律的三个适用条件。指导审题：①本题中相互作用的系统是什么？②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？③本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？引导学生分析用动量守恒解题和牛顿第二定律解题的优劣，让学生体会动量守恒定律的普适性根据教师的引导总结定律的内容和使用条件。小组合作讨论、探究、总结。应用本节所学内容解决问题理解动量守恒定律，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准确理解定律的内容和使用条件，从而能够在实际问题中判断是否符合应用动量守恒定律的条件。归纳总结运用动量守恒定律进行解题的方法。学以致用。【总结】总结动量守恒定律内容、条件、特性和一般做题方法。带领学生梳理本节课内容总结，形成整体认识。板书设计§动量守恒定律一.系统、内力、外力二.动量守恒定律1.内容：2.表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'3.守恒条件：①合外力为零②某方向合外力为零③碰撞、爆炸（近似守恒）4.“五性”教学反思本节内容教材采用动量定理和牛顿第三定律两个知识点推理得到系统动量守恒定律，这种安排的不妥之处在于容易让学生误以为动量守恒定律是动量定理和牛顿第三定律的推论，弱化了学生对动量守恒定律重要性的认识。笔者在教学设计上先利用生活中常见的现象让学生形成感性认知，推导出动量守恒后，再通过老师自制的实验器材去体会碰撞过程中的不变量，告诉学生可以量化实验数据，得到更精确的实验结果，从而让学生体会动量守恒是一条实验定律。这种安排使得学生对动量守恒定律的认识更加全面，了解动量守恒定律在物理学的重要地位。本节课相对于传统课堂做出了以下几点创新：情境引入环节，教师展示大量的生活中常见例子，滑滑板、打台球、冰壶以及“乒乓球纸杯”实验中小球飞的更高的实验现象能将学生的好奇心，求知欲瞬间点燃