6反冲现象火箭教学设计-高二上学期物理人教版选择性

《反冲现象火箭》教学设计教材及学情分析一、教材分析本节内容是人教版（2019）高中物理选择性必修第一册第一章《动量守恒定律》的第6节。它是动量守恒定律在实际应用中的重要体现，在整个力学知识体系中占据着承上启下的关键位置。通过对反冲现象的学习，学生能够更加深入地理解动量守恒定律的本质和应用范围，将之前所学的动量、冲量以及动量守恒定律等抽象知识与实际生活、科技应用紧密联系起来。这不仅有助于学生巩固和深化对基础知识的理解，还能为后续学习如原子物理中粒子的相互作用等内容奠定坚实的基础。教材内容编排遵循从现象到本质、从具体到抽象的认知规律。首先通过展示生活中常见的反冲现象，如喷气式飞机飞行、章鱼游动等，引发学生的兴趣和好奇心，让学生对反冲现象有初步的感性认识；接着深入分析反冲现象的原理，引导学生运用动量守恒定律进行理论推导，揭示反冲现象的本质；最后介绍火箭这一典型的反冲运动应用实例，阐述火箭的工作原理、发展历程以及在现代科技中的重要地位，使学生体会物理知识在推动科技进步中的巨大作用。二、学情分析从知识储备来看，学生在学习本节内容之前，已经系统学习了动量、冲量以及动量守恒定律等基础知识，具备了一定的力学分析能力和理论推导能力，这为学习反冲现象和火箭相关知识提供了必要的知识支撑。然而，反冲现象在生活中的表现形式较为多样和复杂，学生虽然对一些常见的反冲现象有一定的直观感受，但对于这些现象背后所蕴含的物理原理，即如何运用动量守恒定律进行准确分析和解释，理解起来可能存在一定的困难。同时，火箭作为一种高科技产物，其涉及的知识领域较为广泛，学生在理解火箭的工作原理、能量转化以及发展历程等方面可能会面临一些挑战。教学目标1.

学生能够准确描述反冲现象的概念和特点，通过实例分析，深入理解反冲现象产生的原因。2.

熟练运用动量守恒定律对反冲现象进行定量分析，掌握反冲运动中各物体动量变化的关系。3.

全面了解火箭的工作原理，包括火箭发动机的工作过程、燃料燃烧产生的推力以及火箭飞行中的能量转化等方面。4.

知晓火箭的发展历程，了解不同时期火箭的特点和应用领域，认识到火箭技术在现代航天事业中的重要地位和作用。5.

通过对反冲现象和火箭的学习，培养学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力，提高学生的科学思维素养，激发学生对科学技术的热爱和探索精神。教学重点1.

理解反冲现象的原理，能够运用动量守恒定律对反冲现象进行准确分析和解释。这是本节课的核心知识，学生只有掌握了这一原理，才能深入理解反冲现象的本质，并能够运用所学知识解决相关的实际问题。2.

掌握火箭的工作原理，包括火箭发动机的工作机制、燃料燃烧产生推力的过程以及火箭飞行中的能量转化关系。火箭作为反冲现象的典型应用，其工作原理涉及多个物理知识点，是学生需要重点掌握的内容。教学难点1.

运用动量守恒定律分析复杂的反冲现象，尤其是在涉及多个物体相互作用或存在外力干扰的情况下，如何正确选取研究对象，确定系统的初末状态，以及分析各物体动量的变化情况，对学生的逻辑思维能力和物理分析能力要求较高，是教学中的一大难点。2.

理解火箭飞行中的能量转化过程，以及火箭在不断消耗燃料、质量逐渐减小的情况下，如何运用物理规律对其运动状态进行准确分析。这部分内容涉及到能量守恒定律、动量守恒定律以及变质量物体的运动分析等多个知识点，较为抽象和复杂，学生理解起来存在一定的困难。教学过程教学模块活动设计设计意图一、趣味导入1.

实验演示：准备一个气球，将气球吹大后，松开气球口，让学生观察气球的运动情况。可以看到气球会向喷气的反方向快速飞去。2.

播放视频：展示一些生活和科技领域中的反冲现象视频，如喷气式飞机起飞、烟花绽放时火花四射、章鱼利用喷水推动自身前进等场景。3.

提问引导：在学生观察完实验和视频后，提出问题：“大家观察到这些物体的运动有什么共同特点？它们为什么会这样运动呢？”鼓励学生积极思考，大胆发表自己的看法。通过有趣的实验和生动的视频展示，激发学生的学习兴趣和好奇心，吸引学生的注意力，让学生在轻松愉快的氛围中进入本节课的学习。从学生熟悉的生活场景入手，引出反冲现象这一主题，降低知识的理解难度，同时引导学生积极思考，培养学生的观察能力和问题意识。二、新课教学1.

反冲现象的概念讲解：在学生对反冲现象有了一定的感性认识后，给出反冲现象的定义：一个物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这种现象叫做反冲。以气球喷气为例，详细解释反冲现象的过程：气球内部的气体在压力作用下从气球口喷出，这是气球受到的内力作用。喷出的气体具有一定的动量，根据动量守恒定律，气球必然会获得一个与喷气方向相反的动量，从而向喷气的反方向运动。2.

反冲现象的原理分析：回顾动量守恒定律的内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。以两个相互作用的物体组成的系统为例，假设系统在某一时刻的总动量为

，在发生反冲现象时，由于系统内力远大于外力，外力可以忽略不计，系统满足动量守恒定律。当其中一个物体

获得一个速度

时，另一个物体

必然会获得一个速度

，使得系统的总动量仍然保持不变，即

。通过数学推导，让学生理解反冲现象中两个物体运动方向相反的本质原因是动量守恒定律的体现。3.

反冲现象的特点总结：引导学生结合前面的实验、视频以及原理分析，总结反冲现象的特点。反冲现象中物体的运动是由于内力作用引起的；物体的两部分运动方向相反；反冲现象遵循动量守恒定律。通过详细的讲解和分析，让学生从概念、原理和特点三个方面全面深入地理解反冲现象，建立起系统的知识框架。运用动量守恒定律进行理论推导，帮助学生揭示反冲现象的本质，培养学生的逻辑思维能力和科学推理能力。同时，通过引导学生总结特点，加深学生对反冲现象的理解和记忆。三、深入探究1.

提出问题：在学生理解了反冲现象的基本概念和原理后，提出问题：“在不同的反冲现象中，物体的运动速度和动量变化与哪些因素有关呢？”引导学生进行思考和讨论。2.

实验设计：准备实验器材，如小车、弹簧、砝码、细线等。设计一个实验装置，将小车放在水平桌面上，通过弹簧与固定在桌面上的挡板相连，小车上放置不同质量的砝码。压缩弹簧后释放小车，观察小车在弹簧弹力作用下的运动情况，测量小车的运动速度和位移。改变砝码的质量和弹簧的压缩量，重复实验，记录不同情况下的数据。3.

进行实验：按照实验设计进行操作，学生分组进行实验。在实验过程中，要求学生认真观察实验现象，准确记录实验数据。提醒学生注意实验安全，避免弹簧弹出伤人。4.

分析数据与得出结论：组织学生对实验数据进行分析和讨论。引导学生运用动量守恒定律和运动学知识，分析小车的运动速度、动量变化与砝码质量、弹簧压缩量之间的关系。通过数据分析，得出结论：在反冲现象中，物体的运动速度和动量变化与系统的质量分布以及内力的大小有关。质量越小的部分，获得的速度越大；内力越大，物体的动量变化也越大。通过实验探究，让学生亲身体验科学研究的过程，培养学生的观察能力、动手能力、数据分析能力和逻辑思维能力。在实验过程中，学生通过自己的操作和思考得出结论，能够更深刻地理解反冲现象中各物理量之间的关系，同时也培养了学生的科学探究精神和实事求是的科学态度。四、火箭知识讲解1.

火箭的工作原理：展示火箭的结构模型，向学生介绍火箭的主要组成部分，包括箭体、发动机、燃料箱等。详细讲解火箭的工作原理：火箭发动机通过燃烧燃料，将燃料的化学能转化为燃气的内能，燃气以极高的速度向后喷出。根据反冲现象的原理和动量守恒定律，火箭会获得一个与燃气喷射方向相反的推力，从而向前运动。以液体火箭发动机为例，进一步解释其工作过程：燃料和氧化剂在燃烧室内混合燃烧，产生高温高压的燃气，燃气通过喷管高速喷出，推动火箭前进。2.

火箭飞行中的能量转化：引导学生分析火箭飞行过程中的能量转化情况。在火箭发射初期，燃料燃烧释放化学能，转化为燃气的内能；燃气向后喷出，燃气的内能转化为火箭的机械能，包括动能和重力势能。随着火箭的上升，高度增加，速度增大，机械能不断增加。同时，由于空气阻力等因素，部分机械能会转化为内能而散失。3.

火箭的发展历程：介绍火箭的发展历史，从古代中国发明的火药火箭开始，讲述火箭在军事、航天等领域的应用和发展。古代火箭主要用于军事战争，随着科技的不断进步，现代火箭在性能、精度和应用领域等方面都有了巨大的发展。展示不同时期火箭的图片和资料，让学生了解火箭技术的演变过程，感受科技的魅力和人类智慧的伟大。4.

火箭在现代航天事业中的应用：讲解火箭在现代航天事业中的重要作用，如发射人造卫星、载人飞船、空间站等。介绍我国在航天领域取得的辉煌成就，如神舟系列飞船的成功发射、嫦娥探月工程、天问一号火星探测任务等，激发学生的民族自豪感和爱国情怀。通过对火箭知识的全面讲解，让学生深入了解火箭的工作原理、能量转化、发展历程和应用领域，拓宽学生的知识面，培养学生对科学技术的兴趣和热爱。结合我国航天事业的成就，对学生进行爱国主义教育，增强学生的民族自信心和责任感。五、知识应用1.

例题讲解：一个质量为

的火箭，在某次发射过程中，向后喷出的燃气质量为

，燃气喷出的速度为

，求火箭获得的速度

。引导学生运用动量守恒定律进行分析：在火箭发射过程中，将火箭和喷出的燃气看作一个系统，系统不受外力作用，满足动量守恒定律。设火箭的速度方向为正方向，发射前系统的总动量为

，发射后火箭的动量为

，燃气的动量为

，根据动量守恒定律可得

，解得

。2.

生活实例分析：让学生列举生活中利用反冲原理的例子，如农田灌溉用的旋转喷水器，水从喷头喷出时，喷头会向相反方向旋转；消防水枪喷水时，消防员需要用力握住水枪，这是因为水枪喷水时会产生反冲力。然后共同分析这些例子中反冲现象的原理和应用。通过例题讲解和生活实例分析，让学生学会运用反冲现象和动量守恒定律解决实际问题，加深对知识的理解和掌握。同时，让学生感受到物理知识在生活和科技中的广泛应用，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力，培养学生学以致用的意识。六、总结归纳1.

引导回顾：引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括反冲现象的概念、原理、特点，火箭的工作原理、能量转化、发展历程以及在现代航天事业中的应用等方面。2.

强调重点：重点强调反冲现象的原理是动量守恒定律的应用，以及火箭工作原理中燃料燃烧、燃气喷射和火箭获得推力之间的关系。同时，再次强调在分析反冲现象和火箭问题时，要正确运用动量守恒定律和能量守恒定律。3.

学生总结：请几位学生站起来总结本节课的收获，教师进行补充和完善。通过课堂小结，帮助学生梳理知识脉络，巩固所学知识，强化重点内容。让学生自己总结收获，能够培养学生的归纳总结能力和语言表达能力，同时也能让教师了解学生对知识的掌握情况。七、当堂检测1.

选择题：下列现象中，不属于反冲现象的是（）A.发射炮弹时，炮身向后退B.章鱼通过喷水推动自己前进C.汽车在水平路面上加速行驶D.喷气式飞机喷出燃气推动飞机飞行2.

填空题：一枚质量为

的火箭，以速度

水平飞行，若火箭向后喷出质量为

的燃气，燃气相对火箭的速度为

，则火箭获得的速度为______（设火箭喷出燃气前后的总动量守恒）。3.

简答题：简述火箭能够飞离地球的原理，并分析在火箭发射过程中能量是如何转化的。通过当堂检测，及时了解学生对本节课知识的掌握程度，发现学生在学习过程中存在的问题和不足，以便教师在后续教学中进行有针对性的辅