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2019-2020年高中物理 《動(dòng)量定理》教案 新人教版選修3-5 一、教學(xué)目標(biāo) 1. 教養(yǎng)性目標(biāo)（知識(shí)目標(biāo)）: (1)進(jìn)一步理解動(dòng)量的概念; (2)初步理解沖量的概念; (3)初步掌握動(dòng)量定理,并能應(yīng)用這個(gè)定理討論和解釋一些簡(jiǎn)單的問題。 2. 發(fā)展性目標(biāo)（能力目標(biāo)）: (1)通過問題研究,培養(yǎng)學(xué)生研究實(shí)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(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力； (3)通過演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和電腦操作，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)踐能力。 3. 教育性目標(biāo)（情感目標(biāo)）: 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,激發(fā)其探求知識(shí)的欲望和學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，領(lǐng)悟科學(xué)研究的基本方法。 二、教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)量定理的來(lái)龍去脈。 三、教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用動(dòng)量定理解釋實(shí)際問題。 四、教學(xué)器材：計(jì)算機(jī)、CAI教學(xué)軟件、實(shí)物展示臺(tái)、數(shù)碼投影儀、演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)儀器等。 五、課 型：新授課。 六、教學(xué)時(shí)間：2001年12月11日 七、教學(xué)過程： 1. 設(shè)疑激趣，創(chuàng)設(shè)研究情境 設(shè)置懸念：雞蛋是我們每天都需要的營(yíng)養(yǎng)食品，如果我將這只生雞蛋用力扔出去，雞蛋的命運(yùn)會(huì)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(xiàn)象? 學(xué)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向墻上扔，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？ 演示:用力將雞蛋水平扔向墻壁（墻壁上事先貼有白紙）。 學(xué)生:雞蛋破了。 激疑:兩種情況下雞蛋與墻或布作用前的動(dòng)量可以認(rèn)為是相同的,作用后的動(dòng)量變?yōu)榱?，雞蛋的動(dòng)量變化是相同的。但究竟是什么原因使得雞蛋出現(xiàn)不同的結(jié)局? 教師:再請(qǐng)大家看一段錄象。 教師演示課件:播放幾個(gè)體育運(yùn)動(dòng)的視頻錄象（在節(jié)奏感強(qiáng)烈的音樂背景下依次出現(xiàn)亞運(yùn)會(huì)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(huì)提出很多問題，比如跳高、跳馬、吊環(huán)運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)為什么要落在軟墊上？激烈的拳擊比賽中，運(yùn)動(dòng)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(xué)解釋的問題，也正是本節(jié)課我們要研究的問題。 課件顯示: 二、動(dòng)量定理 2. 分層展開,引導(dǎo)自主探究 (1)關(guān)于物體動(dòng)量的變化跟哪些因素有關(guān)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(dòng)量變化跟哪些因素有關(guān)這一問題。你們先猜一猜看,物體的動(dòng)量變化與哪些因素有關(guān)? 學(xué)生甲猜想:可能與物體的質(zhì)量和它受到的力有關(guān)。 學(xué)生乙猜想:可能與物體受到的力的大小和力的作用時(shí)間有關(guān)。 ②定性驗(yàn)證 教師:同學(xué)們會(huì)提出各種不同的假說，這些假說是否正確?請(qǐng)你們操作第一個(gè)學(xué)習(xí)軟件，先對(duì)兩個(gè)實(shí)例進(jìn)行定性討論，由此你能得出什么結(jié)論？ 學(xué)生:動(dòng)手操作學(xué)習(xí)軟件并相互協(xié)作討論。 學(xué)生計(jì)算機(jī)顯示：討論題—— ⅰ.一輛以某一速度行駛的汽車，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，要使汽車停下來(lái)即使它的動(dòng)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(yùn)動(dòng)起來(lái)即使它獲得一定的動(dòng)量，可用哪些方法？ 請(qǐng)一學(xué)生回答對(duì)討論題的分析結(jié)果：…… 學(xué)生歸納:物體動(dòng)量的變化跟物體所受力的大小和作用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。 ③定量驗(yàn)證 提問:你得出的這一結(jié)論是否正確?你如何驗(yàn)證? 學(xué)生提出觀點(diǎn):可以采用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法。 教師:很好！數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法也稱定量分析法，請(qǐng)大家繼續(xù)研究。 學(xué)生:繼續(xù)操作計(jì)算機(jī)進(jìn)行定量分析推導(dǎo)。 學(xué)生計(jì)算機(jī)顯示（動(dòng)畫）：一個(gè)質(zhì)量為m 的物體，初速度為v ，在合外力F 的作用下，經(jīng)過時(shí)間t，速度變?yōu)関，該物體動(dòng)量的變化與什么有關(guān)？ v v F F 圖1 請(qǐng)一學(xué)生上講臺(tái)講述推導(dǎo)過程（實(shí)物展示臺(tái)顯示其推導(dǎo)內(nèi)容）： F = ma = m(v - v) / t Ft = mv - mv 學(xué)生歸納:根據(jù) Ft = mv - mv ,只要力和力的作用時(shí)間的乘積 Ft 相同,物體的動(dòng)量變化就相同。由此可以證明，物體的動(dòng)量變化確實(shí)與物體所受合外力和作用時(shí)間有關(guān)，而且它們有確定的關(guān)系。 ④實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 激疑:同學(xué)們定量分析的結(jié)論是否真的可靠?如何進(jìn)一步驗(yàn)證? 部分學(xué)生:可以用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 教師：很好！實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)研究問題的基本方法。請(qǐng)大家利用提供的紙條和砝碼做抽紙條實(shí)驗(yàn)，注意觀察現(xiàn)象并討論該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耱?yàn)證上述結(jié)論？ 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：抽紙條(一次慢抽,一次快抽)。 學(xué)生解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：慢抽和快抽紙條，物塊受到的摩擦力可認(rèn)為相同。慢抽時(shí)物塊受到的摩擦力作用時(shí)間長(zhǎng)，物塊的動(dòng)量變化大；快抽紙條時(shí)物塊受到的摩擦力作用時(shí)間短，物塊的動(dòng)量變化小，物塊幾乎不動(dòng)。 ⑤得出結(jié)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,應(yīng)用物理學(xué)的研究方法可以得出結(jié)論:物體的動(dòng)量變化的確決定于物體所受力的大小F 和力的作用時(shí)間t,而且跟兩者的乘積相同。 提問: Ft = mv - mv中等號(hào)右邊的物理意義是什么? 全體學(xué)生: mv - mv是物體動(dòng)量的變化。 提問:引起物體動(dòng)量變化的因素是什么?物理學(xué)中把力和力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量。 課件顯示: 力和力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量。 教師：沖量是一個(gè)新的物理量，對(duì)于這個(gè)新物理量，你打算提出哪些你所關(guān)心的問題？ 學(xué)生甲提問：我想知道沖量是不是矢量？它有沒有方向？ 學(xué)生乙提問：沖量的大小如何計(jì)算？它有沒有適用條件？ 學(xué)生丙提問：沖量的單位是什么？它與動(dòng)量的單位有什么關(guān)系？ 布置自學(xué)任務(wù):沖量是引起物體動(dòng)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(qǐng)閱讀課本P161第2、3兩段，并操作第二個(gè)教學(xué)軟件,從中找出答案。 學(xué)生歸納: …… 課件顯示： 大?。篒 = F t 對(duì)于恒力，沖量的 方向：與F 的方向相同 單位：Ns 啟發(fā):引入沖量的概念后,同學(xué)們剛才得到的結(jié)論可以怎樣表述? 學(xué)生表達(dá)：…… 課件顯示: 物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化,這個(gè) 結(jié)論叫做動(dòng)量定理。即: F t = p - p 教師:動(dòng)量定理揭示了物體動(dòng)量變化的規(guī)律,它雖然是由牛頓第二定律推導(dǎo)出來(lái),但比牛頓第二定律有著更為廣泛的應(yīng)用,這方面的知識(shí)請(qǐng)同學(xué)們課后查閱有關(guān)資料學(xué)習(xí)。 學(xué)生操作計(jì)算機(jī)練習(xí):課本P161中兩個(gè)問題。 學(xué)生甲回答：鋼球所受沖量的大小為1.2Ns,方向水平向左。 學(xué)生乙回答：鋼球所受沖量的大小為0.56Ns,方向豎直向上。 (2)關(guān)于變力的沖量和變力的計(jì)算的研究 教師:在現(xiàn)實(shí)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(yùn)動(dòng)，球棒和壘球之間的相互作用力有什么特點(diǎn)？請(qǐng)大家看動(dòng)畫摸擬。 教師：動(dòng)畫演示打壘球。 學(xué)生：球棒和壘球之間的相互作用時(shí)間很短。 提問：這種作用力的大小具有什么特點(diǎn)？請(qǐng)繼續(xù)看動(dòng)畫摸擬。 教師：慢鏡頭動(dòng)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(diǎn)的力叫做沖力。在沖擊、碰撞等現(xiàn)象中，物體間的相互作用力都是沖力。在這段極短的時(shí)間內(nèi)，沖力的沖量大小在數(shù)值上等于F-t 圖包圍的面積。假設(shè)有一個(gè)恒力在同樣時(shí)間內(nèi)的沖量與沖力的沖量相等，那么，這個(gè)恒力就等于變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。 歸納:沖力(變力)的沖量的效果等效于一個(gè)恒力的沖量的效果。因此，動(dòng)量定理既適用于恒力，也適用于變力，它具有廣泛性。應(yīng)用等效方法，便可以求出球棒對(duì)壘球的平均作用力。 3. 應(yīng)用訓(xùn)練，強(qiáng)化意義理解 提問:至此,我們是否可以解釋雞蛋問題? 學(xué)生討論后請(qǐng)一學(xué)生回答: 雞蛋與絨布作用時(shí)，由于絨布比較軟，延長(zhǎng)了相互作用時(shí)間，絨布對(duì)雞蛋的作用力較小，雞蛋沒有破；雞蛋與墻壁作用時(shí)，由于墻壁比較硬，相互作用時(shí)間極短，墻壁對(duì)雞蛋的作用力很大，雞蛋就破了。 提問：本課開始提出的有關(guān)體育運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)問題如何解釋？ 學(xué)生回答：跳高、跳馬、吊環(huán)運(yùn)動(dòng)員落在軟墊上，由于軟墊的緩沖作用，延長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)員與墊子的作用時(shí)間，減小了墊子對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力，運(yùn)動(dòng)員比較安全。拳擊運(yùn)動(dòng)員比賽時(shí)要戴拳擊手套也是這個(gè)道理。 教師：回答得很好！ 布置自學(xué)任務(wù):閱讀課本最后一段——“應(yīng)用舉例”,觀看計(jì)算機(jī)軟件四（含有沖床沖壓、易碎物品、輪船碼頭等視頻錄象）,思考如何解釋這些現(xiàn)象并歸納動(dòng)量定理有幾方面的實(shí)際應(yīng)用? 學(xué)生討論并回答問題： 學(xué)生甲回答“沖床沖壓”：…… 學(xué)生乙回答“易碎物品”：…… 學(xué)生丙回答“輪船碼頭”：…… 學(xué)生思考討論：課本P164練習(xí)二(1)(2)。 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn):緩沖裝置的模擬。 課件顯示： 據(jù) F = △p /△t ,在△p 一定的情況下 ①要得到較大的力,應(yīng)減小作用時(shí)間; ②要減小力的作用,應(yīng)延長(zhǎng)作用時(shí)間。 4. 歸納總結(jié),形成認(rèn)知結(jié)構(gòu) 課件顯示:本節(jié)主要知識(shí)結(jié)構(gòu)。