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文档简介
1、“动量定理”的教学设计红星职专 李瑞一、设计思想本节课以学生为主体,运用“引导探究”模式进行教学。在课堂上鼓励学生主动参与、主动探究、主动思考、主动实践,在教师合理、有效的引导下进行高效率学习,以充分体现探究的过程和实现对学生探究能力培养的过程。从学生的生活实际出发,感受和体验动量定理在生活实际中的应用。充分体现新课程标准中提出的“从生活走向物理,从物理走向社会”的要求。二、教学目标(1)知识和能力: 1、理解动量定理的确切含义和表达式2、知道动量定理适用于变力3、会用动量定理解释现象和处理有关的问题(2)过程与方法: 1、通过问题研究,培养学生研究实际问题的能力和创新精神2、通过阅读教材和分
2、析,讨论问题,培养学生自主学习的能力3、通过演示实验,学生分组实验和电脑操作,培养学生的观察能力和实践能力(3)情感态度与价值观: 1、培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性,主动性2、领悟科学研究的基本方法三、重点与难点教学重点:动量定理的来龙去脉教学难点:应用动量定理解释实际问题四、教具鸡蛋,水,细线,橡皮筋,小铁球,铁架台,宽约2cm,长约20cm的纸条,橡皮一块和投影片等。五、教学过程设计(一)设疑激趣,创设研究情境设置悬念:鸡蛋是我们每天都需要的营养食品,如果我将这只生鸡蛋用力扔出去,鸡蛋的命运会怎样 ?演示:站在教室中部用力将鸡蛋扔到绒布上提问:你观察到什么现象
3、 ?学生:扔在绒布上鸡蛋没破.教师从绒布下拿出那只鸡蛋并提问:如果站在同一位置将同一只鸡蛋以相同的力向墙上扔,会出现什么结果 ?演示:用力将鸡蛋扔到墙上(墙壁上事先贴有白纸)学生:鸡蛋破了.激疑:两种情况下鸡蛋与墙或布作用前的动量可认为是相同的,作用后的动量变为零,鸡蛋的动量变化是相同的.但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不同的结局 ?教师:再请大家看一段录象。教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象(在节奏感强烈的音乐背景下依次出现亚运会跳高,拳击,跳马,吊环等比赛镜头)。提问:看完这段录象后,我们可能会提出很多问题,比如跳高,跳马,吊环运动员落地时为什么要落在软垫上,激烈的拳击比赛中,运动员为什
4、么要戴拳击手套,以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题,也正是本节课我们要研究的问题。(二)分层展开,引导自主探究动量定理。(1)关于物体动量的变化跟哪些因素有关的研究提出假说教师:要解决刚才提出的问题,必须首先研究,解决物体的动量变化跟哪些因素有关这一问题。你们先猜一猜看,物体的动量变化与哪些因素有关 ?学生甲猜想:可能与物体的质量和它受到的力有关。学生乙猜想:可能与物体受到的力的大小和力的作用时间有关。定性验证教师:同学们会提出各种不同的假说,这些假说是否正确,先对两个实例进行定性讨论。计算机显示讨论题1)1辆以某1速度行驶的汽车,关闭发动机后,要使汽车停下来即使它的动量为零,如果你是
5、驾驶员可采取哪些措施 ?2)静止的足球,要使它运动起来即使它获得1定的动量,可用哪些方法 ?请一个学生回答对讨论题的分析结果:学生归纳:物体动量的变化跟物体所受力的大小和作用时间的长短有关。定量验证教师提问:你得出的这一结论是否正确 你如何验证 学生提出观点:可采用数学推导的方法。教师:很好!数学推导的方法也称定量分析法,请大家继续研究。板书:设一个质量为m的物体,初速度为v,在恒力F作用下在时间t内速度变化到v'。由于物体作匀加速运动,则有a(v'v)/t再根据牛顿第二定律,有Fma,可得F(mv'mv)/tFtmatmv'mv学生归纳:根据 Ft = mv&
6、#39; - mv ,只要力和力的作用时间的乘积 Ft 相同,物体的动量变化就相同。由此可证明,物体的动量变化确实与物体所受合外力和作用时间有关,而且它们有确定的关系。实验验证激疑:同学们定量分析的结论是否真的可靠?如何进一步验证 ?部分学生:可用实验验证。教师:很好!实验是物理学研究问题的基本方法。请大家利用提供的纸条和砝码做抽纸条实验,注意观察现象并讨论该实验能否验证上述结论 ?学生分组实验:抽纸条(1次慢抽,1次快抽)。学生解释实验现象:慢抽和快抽纸条,物块受到的摩擦力可认为相同。慢抽时物块受到的摩擦力作用时间长,物块的动量变化大;快抽纸条时物块受到的摩擦力作用时间短,物块的动量变化小,
7、物块几乎不动。得出结论教师归纳:我们从提出假说到定性分析到定量分析再到实验验证,应用物理学的研究方法可得出结论:物体的动量变化的确决定于物体所受力的大小F 和力的作用时间t,而且跟两者的乘积相同。教师:大家回过来讨论表达式Ftmv'mv。式子左侧是物体受到所推外力合力的冲量,用I表示。mv'和mv是冲量作用前、作用后的动量,分别用P和P'表示。P'P是物体动量的改变,又叫动量的增量。等式的物理意义是:物体动量的改变,等于物体所受外力冲量的总和。这就是动量定理。用公式表示:板书:IP'P即物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化,这个结论叫做动量定理。FtP
8、'P或Ftmv'mv(2)关于变力的冲量和变力的计算的研究教师:在现实中,我们遇到的物体与物体中的相互作用力一般不是恒力。比如欧美比较盛行垒球运动,球棒和垒球中的相互作用力有什么特点?请大家看动画摸拟。教师:动画演示打垒球。学生:球棒和垒球中的相互作用时间很短。提问:这种作用力的大小具有什么特点?请继续看动画摸拟.教师:慢镜头动画摸拟演示垒球和球棒中的相互作用。师生讨论:作用力先急剧增大然后急剧减小,具有这种特点的力叫做冲力。在冲击,碰撞等现象中,物体间的相互作用力都是冲力。在这段极短的时间内,冲力的冲量大小在数值上等于F-t 图包围的面积。假设有一个恒力在同样时间内的冲量与冲
9、力的冲量相等,那么,这个恒力就等于变力在作用时间内的平均值。归纳:冲力(变力)的冲量的效果等效于一个恒力的冲量的效果。因此,动量定理既适用于恒力,也适用于变力,它具有广泛性。应用等效方法,便可求出球棒对垒球的平均作用力。(三)应用训练例:一个质量为0.18kg的垒球,以2m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后,反向水平飞回,速度的大小为45m/s,设球棒与垒球的作用时间为0.01s。球棒对垒球的平均作用力有多大?强调a、一定要选取正方向;b、重力忽略原因:mg=0.18*10=1.8N1260N;c、另一种解释:动量定理分量式Ix=px(mg在竖直方向,F水平)。应用步骤:先选定正方向。对物体
10、(一般为单个物体)进行过程分析和受力分析,弄清各力在各过程中的冲量,求出合冲量,且注意各量的正负。对物体进行状态分析,写出初、末状态的动量,并求出研究过程中的动量的变化量。应用动量定理列式求解。(四)强化意义理解提问:至此,我们是否可解释鸡蛋问题 ?学生讨论后请一个学生回答: 鸡蛋与绒布作用时,由于绒布比较软,延长了相互作用时间,绒布对鸡蛋的作用力较小,鸡蛋没有破;鸡蛋与墙壁作用时,由于墙壁比较硬,相互作用时间极短,墙壁对鸡蛋的作用力很大,鸡蛋就破了。提问:本课开始提出的有关体育运动的几个问题如何解释 ?学生回答:跳高,跳马,吊环运动员落在软垫上,由于软垫的缓冲作用,延长了运动员与垫子的作用时
11、间,减小了垫子对运动员的作用力,运动员比较安全。拳击运动员比赛时要戴拳击手套也是这个道理。布置自学任务:阅读课本最后一段"应用举例",观看课件(含有冲床冲压,易碎物品,轮船码头等视频录象),思考如何解释这些现象并举例动量定理在实际生活中的应用。学生讨论并回答问题:学生甲回答“冲床冲压”:学生乙回答“易碎物品”:学生丙回答“轮船码头”:学生举例:跳远时跳落在沙坑里;在搬运易碎物品时,在箱子里放一些碎纸、泡沫等;轮船码头上装有橡皮轮胎;打篮球接球时有缓冲动作;蹦极;杂技节目:胸口碎大石;钉钉子用铁锤,而不用橡皮锤;司机开车时须系上车上的安全带。教师:懂得动量定理的原理,在生活中
12、也应该注意其有害性。(五)归纳总结,形成认知结构课件显示:本节主要知识结构(六)布置作业课本 练习二(3)、(4)(七)预习题1、一质量为20Kg的物体在光滑的水平地面上受到一水平推力,在10s内它的速度由10m/s增大到14m/s,则物体所受推力的大小为 N。分析:此题初步考查学生对动量定理表达式的理解以及简单计算。2一个2Kg的物体置于动摩擦因数为0.1的平面上,在一个5N的水平拉力作用下,运动了4s,然后撤掉拉力,物体又向前运动了6s,则在这10s内拉力的冲量大小为 ;摩擦力的冲量大小为 ;合外力的冲量为 ;物体的动量变化为 。(g=10m/s2)分析:这是一道变力问题,用牛顿运动定律解决也可以,但得分析中间过程,比较麻烦,用动量定理就比较简单,只须找准初末位置列方程即可。此题主要考查了动量定理相对牛顿运动定律的优越性,让学生会应用动量定理列变力问题的方程。3、在下列各种运动中,任何相同的时间内物体
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