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1、2022年高中物理 《動量定理》教案 新人教版選修3-5
一、教學目標
1. 教養(yǎng)性目標(知識目標):
(1)進一步理解動量的概念;
(2)初步理解沖量的概念;
(3)初步掌握動量定理,并能應用這個定理討論和解釋一些簡單的問題。
2. 發(fā)展性目標(能力目標):
(1)通過問題研究,培養(yǎng)學生研究實際問題的能力和創(chuàng)新精神;
(2)通過閱讀教材和分析、討論問題,培養(yǎng)學生自主學習的能力;
(3)通過演示實驗、學生分組實驗和電腦操作,培養(yǎng)學生的觀察能力和實踐能力。
3. 教育性目標(情感目標):
培養(yǎng)學生學習物理的興趣,激發(fā)其探求知識的欲望和學習的積極性、主動性,領悟科學研究的
2、基本方法。
二、教學重點:動量定理的來龍去脈。
三、教學難點:應用動量定理解釋實際問題。
四、教學器材:計算機、CAI教學軟件、實物展示臺、數碼投影儀、演示實驗和學生分組實驗儀器等。
五、課 型:新授課。
六、教學時間:2001年12月11日
七、教學過程:
1. 設疑激趣,創(chuàng)設研究情境
設置懸念:雞蛋是我們每天都需要的營養(yǎng)食品,如果我將這只生雞蛋用力扔出去,雞蛋的命運會怎樣?
演示:站在教室中部用力將雞蛋水平扔向豎直懸掛在黑板前的大絨布。
提問:你觀察到什么現象?
學生:扔在絨布上雞蛋沒破。
教師從絨布下拿出那只雞蛋并提問:如果站在同一位置將同一只雞蛋以相同的力
3、向墻上扔,會出現什么結果?
演示:用力將雞蛋水平扔向墻壁(墻壁上事先貼有白紙)。
學生:雞蛋破了。
激疑:兩種情況下雞蛋與墻或布作用前的動量可以認為是相同的,作用后的動量變?yōu)榱?,雞蛋的動量變化是相同的。但究竟是什么原因使得雞蛋出現不同的結局?
教師:再請大家看一段錄象。
教師演示課件:播放幾個體育運動的視頻錄象(在節(jié)奏感強烈的音樂背景下依次出現亞運會跳高、拳擊、跳馬、吊環(huán)等比賽鏡頭)。
提問:看完這段錄象后,我們可能會提出很多問題,比如跳高、跳馬、吊環(huán)運動員落地時為什么要落在軟墊上?激烈的拳擊比賽中,運動員為什么要戴拳擊手套?以上這些問題是大家熟悉卻不能科學解釋的問題,也正是本節(jié)課
4、我們要研究的問題。
課件顯示: 二、動量定理
2. 分層展開,引導自主探究
(1)關于物體動量的變化跟哪些因素有關的研究
①提出假說
教師:要解決剛才提出的問題,必須首先研究、解決物體的動量變化跟哪些因素有關這一問題。你們先猜一猜看,物體的動量變化與哪些因素有關?
學生甲猜想:可能與物體的質量和它受到的力有關。
學生乙猜想:可能與物體受到的力的大小和力的作用時間有關。
②定性驗證
教師:同學們會提出各種不同的假說,這些假說是否正確?請你們操作第一個學習軟件,先對兩個實例進行定性討論,由此你能得出什么結論?
學生:動手操作學習軟件并相互協作討論。
學
5、生計算機顯示:討論題——
ⅰ.一輛以某一速度行駛的汽車,關閉發(fā)動機后,要使汽車停下來即使它的動量為零,如果你是駕駛員可以采取哪些措施?
ⅱ.靜止的足球,要使它運動起來即使它獲得一定的動量,可用哪些方法?
請一學生回答對討論題的分析結果:……
學生歸納:物體動量的變化跟物體所受力的大小和作用時間的長短有關。
③定量驗證
提問:你得出的這一結論是否正確?你如何驗證?
學生提出觀點:可以采用數學推導的方法。
教師:很好!數學推導的方法也稱定量分析法,請大家繼續(xù)研究。
學生:繼續(xù)操作計算機進行定量分析推導。
學生計算機顯示(動畫):一個質量為m 的物體,初速度為v ,在合外力F 的
6、作用下,經過時間t,速度變?yōu)関',該物體動量的變化與什么有關?
v v'
F F
圖1
請一學生上講臺講述推導過程(實物展示臺顯示其推導內容):
F = ma = m(v' - v) / t
7、 Ft = mv' - mv
學生歸納:根據 Ft = mv' - mv ,只要力和力的作用時間的乘積 Ft 相同,物體的動量變化就相同。由此可以證明,物體的動量變化確實與物體所受合外力和作用時間有關,而且它們有確定的關系。
④實驗驗證
激疑:同學們定量分析的結論是否真的可靠?如何進一步驗證?
部分學生:可以用實驗驗證。
教師:很好!實驗是物理學研究問題的基本方法。請大家利用提供的紙條和砝碼做抽紙條實驗,注意觀察現象并討論該實驗能否驗證上述結論?
學生分組實驗:抽紙條(一次慢抽,一次快抽)。
學生解釋實驗現象:慢抽和快抽紙條,物塊受到的摩擦力可認
8、為相同。慢抽時物塊受到的摩擦力作用時間長,物塊的動量變化大;快抽紙條時物塊受到的摩擦力作用時間短,物塊的動量變化小,物塊幾乎不動。
⑤得出結論
教師歸納:我們從提出假說到定性分析到定量分析再到實驗驗證,應用物理學的研究方法可以得出結論:物體的動量變化的確決定于物體所受力的大小F 和力的作用時間t,而且跟兩者的乘積相同。
提問: Ft = mv' - mv中等號右邊的物理意義是什么?
全體學生: mv' - mv是物體動量的變化。
提問:引起物體動量變化的因素是什么?物理學中把力和力的作用時間的乘積叫做力的沖量。
課件顯示: 力和力的作用時間的乘積叫做力的沖量。
教師:
9、沖量是一個新的物理量,對于這個新物理量,你打算提出哪些你所關心的問題?
學生甲提問:我想知道沖量是不是矢量?它有沒有方向?
學生乙提問:沖量的大小如何計算?它有沒有適用條件?
學生丙提問:沖量的單位是什么?它與動量的單位有什么關系?
布置自學任務:沖量是引起物體動量變化的因素,如何解決你們提出的問題?如何初步理解沖量這一概念?請閱讀課本P161第2、3兩段,并操作第二個教學軟件,從中找出答案。
學生歸納: ……
課件顯示:
大?。篒 = F t
10、 對于恒力,沖量的 方向:與F 的方向相同
單位:N·s
啟發(fā):引入沖量的概念后,同學們剛才得到的結論可以怎樣表述?
學生表達:……
課件顯示: 物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化,這個
結論叫做動量定理。即: F t = p' - p
教師:動量定理揭示了物體動量變化的規(guī)律,它雖然
11、是由牛頓第二定律推導出來,但比牛頓第二定律有著更為廣泛的應用,這方面的知識請同學們課后查閱有關資料學習。
學生操作計算機練習:課本P161中兩個問題。
學生甲回答:鋼球所受沖量的大小為1.2N·s,方向水平向左。
學生乙回答:鋼球所受沖量的大小為0.56N·s,方向豎直向上。
(2)關于變力的沖量和變力的計算的研究
教師:在現實中,我們遇到的物體與物體之間的相互作用力一般不是恒力。比如歐美比較盛行壘球運動,球棒和壘球之間的相互作用力有什么特點?請大家看動畫摸擬。
教師:動畫演示打壘球。
學生:球棒和壘球之間的相互作用時間很短。
提問:這種作用力的大小具有什么特點?請繼
12、續(xù)看動畫摸擬。
教師:慢鏡頭動畫摸擬演示壘球和球棒之間的相互作用。
師生討論:作用力先急劇增大然后急劇減小,具有這種特點的力叫做沖力。在沖擊、碰撞等現象中,物體間的相互作用力都是沖力。在這段極短的時間內,沖力的沖量大小在數值上等于F-t 圖包圍的面積。假設有一個恒力在同樣時間內的沖量與沖力的沖量相等,那么,這個恒力就等于變力在作用時間內的平均值。
歸納:沖力(變力)的沖量的效果等效于一個恒力的沖量的效果。因此,動量定理既適用于恒力,也適用于變力,它具有廣泛性。應用等效方法,便可以求出球棒對壘球的平均作用力。
3. 應用訓練,強化意義理解
提問:至此,我們是否可以解釋雞蛋問
13、題?
學生討論后請一學生回答: 雞蛋與絨布作用時,由于絨布比較軟,延長了相互作用時間,絨布對雞蛋的作用力較小,雞蛋沒有破;雞蛋與墻壁作用時,由于墻壁比較硬,相互作用時間極短,墻壁對雞蛋的作用力很大,雞蛋就破了。
提問:本課開始提出的有關體育運動的幾個問題如何解釋?
學生回答:跳高、跳馬、吊環(huán)運動員落在軟墊上,由于軟墊的緩沖作用,延長了運動員與墊子的作用時間,減小了墊子對運動員的作用力,運動員比較安全。拳擊運動員比賽時要戴拳擊手套也是這個道理。
教師:回答得很好!
布置自學任務:閱讀課本最后一段——“應用舉例”,觀看計算機軟件四(含有沖床沖壓、易碎物品、輪船碼頭等視頻錄象),思考如何解
14、釋這些現象并歸納動量定理有幾方面的實際應用?
學生討論并回答問題:
學生甲回答“沖床沖壓”:……
學生乙回答“易碎物品”:……
學生丙回答“輪船碼頭”:……
學生思考討論:課本P164練習二(1)(2)。
學生分組實驗:緩沖裝置的模擬。
課件顯示: 據 F = △p /△t ,在△p 一定的情況下
①要得到較大的力,應減小作用時間;
②要減小力的作用,應延長作用時間。
4. 歸納總結,形成認知結構
課件顯示:本節(jié)主要知識結構。