1.1 动量（教学设计）-【大单元教学】（人教版2019选择性必修第一册）

4/4第一章动量守恒定律第1节动量【教学内容分析】本节教材以“寻求碰撞中的不变量”为线索，通过演示两个完全相同钢球的对心碰撞，让学生对碰撞中的不变量提出猜想。为了判断猜想是否正确，改变实验条件，再进行两个质量不同、大小相同的钢球的对心碰撞。当猜想被否定之后，再设计新的实验方案进行研究。通过从特殊到般，从定性到定量的多轮“问题—猜想—实验方案设计—证据收集—数据分析—得出结论”的科学探究过程，逐步达到对不变量的正确认识。教材的这一编写思想体现了科学探究的基本方法与严谨求真的科学态度。教学时要引导学生充分经历和体验这一探究过程。教材的主要意图在于体现寻求守恒量是科学研究的一条路径，沿着这一路径，定义动量概，念就是水到渠成的。学生在学习初中和高中物理时，已经了解了动能、速度、质量等相关概念和质量守恒、电荷守恒、机械能守恒等相关规律，这为学生寻求碰撞中的不变量提供了扎实的基础。【教学目标和核心素养】1物理观念：理解动量的概念及其矢量性，理解动量的变化，并要求学会动量变化量的求解。2科学思维：能从引导探索的形式理解动量的概念和意义，培养学生思考分析能力。3科学探究：通过对寻找碰撞前后守恒量的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学中的应用。4科学态度与责任：有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。【教学重难点】1．通过实验数据的分析得出物体碰撞前后的不变量。2．动量的概念。【教学方法】教师由浅入深启发、引导，学生自主学习，小组合作探究进行实验，讨论、交流、反馈、质疑、补充、展示、总结学习成果。【教学用具】投影仪，多媒体辅助教学设备；完成该实验的实验器材，如气垫导轨、滑块等。【教学过程】一、创设情境，引入课题教师播放打台球的视频（ppt展示）思考：（1）生活中常见的碰撞有哪些？（2）我们曾经探究过哪些守恒量？演示实验：使用碰撞摆，拉起1个让其与另一个小球相碰撞，观察碰撞前后的对称运动现象。为什么碰撞后小球的运动状态会交换？这个现象提示我们碰撞前后各有什么物理量保持不变？二、新课教学（一）寻求碰撞中的不变量碰撞比较复杂，初步研究应简化模型（多媒体展示）简化模型：碰前：m1，v1，m2，v2碰后：m1，v1′，m2，v2′（板书）问题：（1）要想保证碰撞v1，v2满足什么样的关系？（2）想让问题更简单，v2等于多少？我们称简化之后的模型为一维碰撞，请学生总结一维碰撞。问题：碰撞过程和运动有关的物理量有哪些？再次猜想碰撞中的不变量（猜想假设得出与质量、速度有关）小组讨论一：测量物体的速度可以有哪些方法？小组讨论二：（1）如何保证碰撞是一维的？（2）如何保证碰撞前后为匀速运动？如何检验？（3）小车最初状态如何？光电计时器测出的三个速度分别代表谁？（二）、实验方案方案一：利用光电门测速速度的测量：v=∆v实验过程：两辆小车都放到滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度永滑轨上的数字计时器测量。方案二：利用打点计时器测速速度的测量：v=x实验过程：将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。（三）数据处理碰撞前碰撞后质量m1=m2=m1=m2=速度v1=v2=v1ʹ=v2ʹ=mvm1v1+m2v2=m1v1ʹ+m2v2ʹ=mv2m1v12+m2v22=m1v1ʹ2+m2v2ʹ2=v/m（四）实验结论经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即m1ʋ1＋m2ʋ2＝m1ʋ1′＋m2ʋ2′观察结论，引出动量概念。（五）动量我们最终得出什么实验结论？从实验的数据可以看出，此实验中两辆小车碰撞前后，动能之和并不相等，但是质量与速度（矢量，要考虑方向）的乘积之和却基本不变。课后小实验：你能否设计其它的方法进行探究？教师：上面的实验提示我们，对于发生碰撞的两个物体来说，它们的mv之和在碰撞前后可能是不变的。这使我们意识到，mv这个物理量具有特别的意义。物理学中把质量和速度的乘积mv定义为物体的动量，用字母p表示：p＝mv动量的单位是由质量的单位与速度的单位构成的，是千克米每秒，符号是kg·m/s。动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同。（六）动量的变化p1、某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p′跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即p=p'-p2、动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。3、同一直线上动量变化的运算：同一条直线上的，可以直接相加减；不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则。【例题】一个质量为0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？分析：动量是矢量，虽然碰撞前后钢球速度的大小没有变化，但速度的方向变化了，所以动量的方向也发生了变化。为了求得钢球动量的变化量，需要先选定坐标轴的方向，确定碰撞前后钢球的动量，然后用碰撞后的动量减去碰撞前的动量求得动量的变化量。解：取水平向右为坐标轴的方向。碰撞前钢球的速度为6m/s，碰撞前钢球的动量为p＝mv＝0.1×6kg·m/s＝0.6kg·m/s碰撞后钢球的速度v′＝－6m/s，碰撞后钢球的动量为p′＝mv′＝－0.1×6kg·m/s＝－0.6kg·m/s碰撞前后钢球动量的变化量为Δp＝p′－p＝（－0.6－0.6）kg·m/s＝－1.2kg·m/s动量的变化量是矢量，求得的数值为负值，表示它的方向与坐标轴的方向相反，即Δp的方向水平向左。（七）课堂小结（板书设计）１、动量定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量，用符号P表示。公式表示为p=mv2、动量单位：在国际单位制中，动量的单位是千克·米/秒，符号是kg·m/s3、动量的变化量：某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p′跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即p=p'-p【课堂练习】1．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，为了顺利地完成实验，入射球质量为m1，被碰球质量为m2，二者关系应是（D）A．m1>m2B．m1=m2C．m1<m2D．以上三个关系都可以2．两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前（C）A．两球的质量相等B．两球的速度大小相同C．两球的质量与速度的乘积之和的大小相等D．以上都不能断定3．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。（1）若已得到打点纸带如图所示，并将测得的各计数点间距离标在图上，A点是运动起始的第一点，则应选__________段来计算A的碰前速度，应选_________段来计算A和B碰后的共同速度（以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。（2）已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得：碰前mAvA+mBvB=_________kg•m／s；碰后mAvA’+mBvB’=__________kg•m/s。并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等。答案：（1）BCDE（2）0.4200.417）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？学生学习评价量表小组_________

姓名___________

日期___________

评价项目评价内容评

价

标

准评价方式备注优（5分）良（4分）中（3分）差（2分）自评互评家长评师评学习态度1、学习目标明确，重视学习过程的反思，积极优化学习方法2逐步形成浓厚的物理学习兴趣3、保质保量按时完成作业4、重视自主探索、自主学习，拓展视野积极，热情，主动积极热情但欠主动态度一般较差学习方式1、学生个体的自主学习能力强，会倾听、思考、表达和质疑。2、学生普遍有浓厚的学习兴趣，在学习过程中参与度高。3、学生之间能采取合作学习的方式，并在合作中分工明确地进行有序和有效的探究。4、学生在学习中能自主反思，发挥求异、求新的创新精神，积极地提出问题和讨论问题。自主学习能力强，会倾听、思考、表达和质疑。自主学习能力较强，会倾听、思考、表达。自主学习能力一般，会倾听。自主学习能力较差，不会思考。参与程度1认真参加物理学习活动，积极思考，善于发现问题，勇于解决问题2逐步提高物理表达与交流能力3积极参加物理探究、物理建模活动，加强物理文化的学习4积极参加物理实践活动等积极思考，善于发现问题，勇于解决问题，表达能力强积极思考，善于发现问题，勇于解决问题能发现问题，俣解决问题能力一般参与意识不够积极主动合作意识1积极参加物理合作学习，勇于接受任务、敢于承担责任2加强小组合作，取长补短，共同提高3乐于助人，积极帮助学习有困难的同学4公平、公正地进行自评和互评，评价过程认真、负责、有诚信合作意识强，组织能力好，与别人互相提高，有学习效果能与他人合作，并积极帮助有困难的学习有合作意识，但总结能力不强不能很好地与他人合作学习探究活动1积极尝试、体验物理研究的过程2逐步形成严谨的科学态度，不怕困难的科学精神3勇于质疑，善于反思，有创新意识4善于观察分析物理事实，提出有意义的物理问题，猜测、探求适当的物理结论和规律，给出解释和证明，撰写探究活动报告①对事物的性质、规律及该事物与他事物内在联系达到较深刻的理解②（同左①）理解较浅③（同左①）理解模糊①未理解知识和技能的应用1认真观察物理与