《第1节动量定理》教学设计(陕西省县级优课)x-物理教案

16.2《动量和动量定理》教学设计西电中学李星【教材分析】《动量和动量定理》选自高中物理选修3-5第十六章第二节。教学对象为高二学生，本节的主要内容是动量、冲量概念和动量定理的推导、理解及其应用。从教材内容上看，《动量和动量定理》是牛顿第二定律的另一种表述，但它比牛顿第二定律的适用范围更广，不但适用低速宏观，还适用于高速微观的粒子，可以求变力的冲量，不考虑中间过程，还可以解决复杂的曲线运动中有关问题动量定理可以解释生活中的很多现象，因此学习这部分知识有着重要意义。【学情分析】在高一时，学生已经掌握了牛顿第二定律，动能和动能定理的相关内容，这些知识为本节内容的学习奠定了基础。此外，经过前面的学习，学生已经建立起一定的实验操作、观察能力、抽象思维能力和探究学习能力等，在这样的知识基础、能力水平和物理思维与方法的基础上，加上他们对未知新事物有较强的探究欲望，所以要掌握动量定理是完全能够实现的。【设计思想】本节课用实验引入课题，激发学生的积极性、好奇心、热情，点燃课堂，之后以常见的图片创设物理情境引入动量的概念，用乘积法定义物理量的方法认识动量，学生易于接受，之后又用实验法引入冲量的概念，同样用乘积法分析冲量，使知识水到渠成，还是用这个实验引出冲量大，动量的变化大，那么冲量与动量的变化间有没有具体定量关系呢？然后引导学生自己动手推导动量定理的表达式，并对其进行理解。运用动量定理解释前面的实验现象、日常生活中的物理现象，培养学生理论联系实际的能力。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、有效的引导下进行学习，充分体现探究的过程与实现对学生探究能力培养的过程。【教学目标】1、知识与技能（1）．理解和掌握动量的概念，并能正确计算一维空间内物体动量的变化。（2）．理解和掌握冲量的概念，强调某个力冲量的方向性。（3）．学习动量定理，会用动量定理解释实验现象、生活中的有关现象和处理有关问题。2、过程与方法（1）．通过对动量定理的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型在物理学中的作用。（2）．用动量定理解释有关现象和处理有关问题，培养在分析、解决问题的能力。3、情感态度与价值观（1）有参与实验操作的热情，有从生活到物理，从物理到生活的意识。（2）有善于发现问题的精神，并具有解决问题的能力。（3）培养学生正确的价值观和人生观，明白只有勤奋努力才可能有丰硕的收获。【教学重点、难点】（1）动量、冲量的矢量性（2）用动量定理解释有关现象和处理有关问题【教学方法】实验演示、启发探究式教学、多媒体辅助教学【教学过程】（一）新课引入实验引入：请同学亲自操作，灯泡用力砸铁皮，观察结果。灯泡完好无所。灯泡摔在地板上，碎了。为什么呢？要解释这个问题，必须学习今天的内容：动量和动量定理（二）新课教学展示问题情景图片一：小女孩头顶足球，表情痛苦，换作质量较小的玩具足球，表情愉悦。说明运动物体的作用效果跟什么物理量有关？学生很容易回答：质量。展示问题情景图片二：轻轻抛来一颗子弹，你敢接吗？回答：敢。如果子弹是从枪口射出，你还敢接吗？答：不敢。说明运动物体的作用效果还跟什么物理量有关？答：速度。老师总结：可见，要更准确、更全面地反应运动物体的作用效果，必须同时考虑其速度与质量，为此我们引入一个新的物理量——动量。板书一、动量1、定义：物体的质量与速度的乘积，叫做物体的动量。通常用小写符号p来表示。2、表达式：p=mv回忆之前学过的比值法定义物理量，例电容，定义式：C=Q/U,C与Q、U无关，决定式：C=εS/4πkd。乘积法定义物理量，定义式与决定式相同，也就是说物体的动量是由物体的质量和速度共同决定的，同时决定了单位，板书动量的单位3、单位：国际单位制中是m·kg/s.动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，得出动量是状态量4、动量是状态量，也就是说计算物体的动量时速度应该是瞬时速度。p=mv是矢量表达式，然后板书矢量性：p与v方向一致。5、矢量性例：物体与水平地面发生碰撞，碰前与碰后动量是否相同？答：不同，速度方向不同。规定向下为正方向，p1=mv1，p2=-mv2，介绍物理学史：动量这个概念最早是由法国的科学家笛卡尔提出来的，但他没有指明动量的方向性，荷兰的物理学家惠更斯明确了动量的方向性，，最后是由著名的科学家牛顿明确了用质量和速度的乘积定义动量。可见我们的前辈们就是在不断努力中，逐渐建立了动量的概念。上面例题中，若v1和v2大小相同，碰前与碰后比较动量变了没？答：变了。其实我们强调更多的是动量的变化。引入动量的变化概念。5、动量的变化①定义：某运动物体在某一过程的末动量P′和初动量P的矢量差。②表达式：△p=p′－p.强调不一定是大减小，也就是说动量的变化可能是正的也可能是负的，负号表示什么意思？答：方向与规定的正方向相同。也就是说同一直线上动量变化的运算要选定正方向，动量变化可简转化为带正负号的代数运算。③矢量性、过程量。计算如图动量的变化，△p=0，强调求动量变化时明确研究过程的初末位置。回忆以前学过那个物理量与质量和速度有关？答：动能。找同学回答动能与动量的区别，并回答如图，小球与竖直墙壁碰撞过程没有机械能的损失，动量变了没？动能变了没？动能与动量的大小关系是什么呢？请同学们自己推导。实验演示：用同样的力去吹放在长吸管口的牙签和放在短吸管口的牙签现象：牙签射出长吸管口时速度大，射出短吸管口时速度小分析：牙签在吸管中运动时间长短不同，受力相同，力在时间上的积累效应不同，所以有不同的结果，从而引入冲量的概念。二、冲量1、定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，常用字母I表示。同样是乘积法定义物理量的特点，得到2、公式：I=Ft——适用于恒力冲量的计算3、单位：国际单位制中，其单位是牛·秒，符号是N·s。4、矢量性，方向与恒力力方向一致。过程量，反映了力对时间的积累效应例：如图，质量为m的小球从高为h1处自由下落，与地面碰撞时间t,后反弹高度为h2,求整个过程各力的冲量？学生讨论计算，明确那个力的冲量分析：IG=mg(t1+t2+t3),由h=gt2/2得IG=mg[(2h1/g)1/2+t+(2h2/g)1/2]方向向下，反弹上升过程重力的冲量是向下的，与速度方向无关IFN=-FNt2,方向向上。事实上碰撞过程弹力是变力，先增大后减小，所以在这里FN指的是平均值我们回头再分析实验：可以看到，相同的吹力，长吸管冲量大，动量变化也大，冲量与动量的变化之间具体有什么定量关系吗？设置物理情景：在水平面上，一个质量为m的物体在合力F作用下运动，一段时间t后，其速度由v增加为v，试求合力的大小。请同学上黑板推导变形得：于是得到动量定理，并板书三、动量定理1、内容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化2、公式：3、理解：（1））表明合外力的冲量是动量变化的原因；（2）动量定理是矢量式例题分析：匀速圆周运动的物体质量为m，从A到B的运动过程中合力的冲量为多少？从而总结动量定理的优点：1、求变力的冲量2、不考虑中间过程，只考虑初末状态。3、可以解决复杂的曲线运动中的有关问题4、告诉、低速，宏观微观都适用学以致用用动量定理解释实验现象：实验一：灯泡用力砸铁皮，完好无损：灯泡摔在地板上碎了，为什么？同学思考并回答，灯泡用力砸铁皮，灯泡与铁皮从听声音就知道接触时间长，作用力小，没碎；灯泡摔在地板上，听声音，作用时间短，作用力大，所以碎了。实验二：用同样的力去吹放在长吸管口的牙签和放在短吸管口的牙签，由Ft=ΔP可知：F一定，t长则△P大，v大，抛的远，t短则△P小，v小，抛的近。用动量定理解释生活现象：玻璃杯从同一高度下落，在水泥地板上易碎而落在草地上不易碎？同学积极踊跃回答：△P一定，t短则F大，易碎；t长则F小，不易碎。总结：生活中的很多缓冲装置都是这个原理，同时图片图片1：网购时代，长途运输，需要缓冲图片二：体育运动中的缓冲学以致用：高空坠物苹果砸在牛顿头上发现了万有引力，若苹果从高层落下砸在人头上会怎么样呢？播放高空坠落下苹果伤人事件的视频。我们来一起估算一下杀伤力到底有多大？例：一颗苹果质量m=300克，从15层高楼落下，与地面碰撞时间t=0.01s,试估算苹果与地面的平均撞击力？找同学上黑板作答，发现问题当面纠错。计算得到作用力是重力的三百多倍，所以作用力之大，伤人是肯定的。播放高空坠物的具体杀伤力，引起震撼，同时进行思想教育。并总结应用动量定理解决问题的一般方法。呈现鸟撞飞机图片，找同学叙述相关事件。估算：鸟的质量为1kg，飞机的速度为600m/s，鸟对飞机的撞击时间2.5×10-4s.求:撞击所产生压力的大小？进行相关计算，体会撞击力之大，威力可以与一颗炮弹相比拟。【课后作业】1、阅读课本P9科学漫步：汽车的碰撞试验2、高空砸鸡蛋小制作要求：鸡蛋从五楼高的地方落到地面上完好无损，且体积越小越好。做一做？3、完成导学稿P12-14内容【课堂总结】找同学带着大家一起回忆本节内容【板书】δ16.2动量和动量定