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2019-2020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(shù)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(xiàn)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向墻上扔，會出現(xiàn)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)榱悖u蛋的動量變化是相同的。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(xiàn)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(xié)作討論。 學生計算機顯示：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(shù)學推導的方法。 教師:很好！數(shù)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 的作用下，經(jīng)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 Ft = mv - mv 學生歸納:根據(jù) 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(xiàn)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(xiàn)象：慢抽和快抽紙條，物塊受到的摩擦力可認為相同。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：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： 大小：I = F t 對于恒力，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1.2Ns,方向水平向左。 學生乙回答：鋼球所受沖量的大小為0.56Ns,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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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）,思考如何解釋這些現(xiàn)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(jù) 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。