高中物理 人教版 選修一《動(dòng)量守恒定律》單元第二課時(shí)

2022年安徽省普通高中物理新課程新教材優(yōu)質(zhì)課評(píng)選暨優(yōu)秀課例匯集活動(dòng)教材版本人教版高中物理教材授課章節(jié)選擇性必修第一冊(cè)第一章《1.2動(dòng)量定理》授課教師邵德川學(xué)校名稱合肥市肥東一中

2022年安徽省普通高中物理新課程新教材優(yōu)質(zhì)課評(píng)選暨優(yōu)秀課例匯集活動(dòng)課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)2022年11月15日《1.2動(dòng)量定理》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析1.1.1理解沖量和動(dòng)量。通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)，理解動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律，能用其解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。知道動(dòng)量守恒定律的普適性。教材通過物體在恒力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)這一特例，運(yùn)用演繹方法推導(dǎo)出動(dòng)量定理。動(dòng)量定理不僅適用于恒力情況，而且適用于變力情況，正因?yàn)檫m用于變力情況，它才有廣泛的應(yīng)用。不過，因其理論推導(dǎo)較難，在中學(xué)階段不宜要求過高，教材用積分的思想（在物理必修課程中曾有所滲透）進(jìn)行了定性的說明。這樣可以開闊學(xué)生的思路，便于他們自覺地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來處理問題。在變力的情況下，動(dòng)量定理公式中的作用力應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。二、學(xué)情分析1.學(xué)生剛剛接觸了動(dòng)量的概念，此時(shí)為其提供相關(guān)的生活實(shí)例，能夠激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。學(xué)生渴望通過學(xué)習(xí)、應(yīng)用物理知識(shí)，來解釋、解決生活中的現(xiàn)象和問題，從而收獲成就感和滿足感。2.學(xué)生已經(jīng)掌握了力、加速度、動(dòng)量、牛頓第二定律等知識(shí)基礎(chǔ)，具有一定的分析推理能力，能夠通過簡(jiǎn)單的建模來解決問題。但面對(duì)復(fù)雜情境，學(xué)生還是有較大的困難。3.動(dòng)量定理具有矢量性，使用過程各物理量方向需要進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)定，這與學(xué)生原有的習(xí)慣略有不同，給學(xué)生運(yùn)用動(dòng)量定理解決問題帶來困難。三、教學(xué)目標(biāo)物理觀念 通過創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷沖量和動(dòng)量概念的形成過程，理解沖量、動(dòng)量和動(dòng)量變化量等概念；通過對(duì)動(dòng)量定理的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀。理解動(dòng)量以及動(dòng)量的變化，會(huì)計(jì)算一維問題中的動(dòng)量變化；理解沖量概念，理解動(dòng)量定理及其表達(dá)式；理解動(dòng)量與動(dòng)能，動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別。科學(xué)思維 通過對(duì)動(dòng)量定理的理論推導(dǎo)，理解動(dòng)量定理，并能用其解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象、解決實(shí)際問題，提升科學(xué)推理能力；科學(xué)探究通過驗(yàn)證動(dòng)量定理等實(shí)驗(yàn)，來培養(yǎng)學(xué)生提出問題、收集證據(jù)、解釋交流等能力。四、教學(xué)重與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)量定理的推理和運(yùn)用動(dòng)量定理解決問題教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量定理的矢量性五、教學(xué)資源實(shí)驗(yàn)器材：雞蛋、海綿、軌道、小車、光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器、自制碰撞實(shí)驗(yàn)裝置等多媒體資源：實(shí)驗(yàn)視頻、多媒體課件六、方法與策略本節(jié)主要采用基于大單元教學(xué)下的以問題為導(dǎo)向教學(xué)法，具體教學(xué)法有：?jiǎn)栴}引導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)探究、分組討論、合作學(xué)習(xí)、講授與評(píng)價(jià)等。教學(xué)中始終以現(xiàn)實(shí)問題為主線，在驅(qū)動(dòng)問題的提出和各個(gè)任務(wù)的學(xué)習(xí)中采取了問題引導(dǎo)法；探究法則是在學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案中得以體現(xiàn)；學(xué)生分組利用討論法得出彈性碰撞和非彈性碰撞的概念的內(nèi)容；教師的講授和評(píng)價(jià)，則貫穿在項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)補(bǔ)充環(huán)節(jié)。以問題為導(dǎo)向教學(xué)法最大程度保障了學(xué)生的主體性和教師的主導(dǎo)性，整個(gè)教學(xué)過程始終圍繞教學(xué)目標(biāo)展開。七、教學(xué)過程（一）引入新課【演示實(shí)驗(yàn)1】雞蛋實(shí)驗(yàn)【問題1】將雞蛋從相同的高度由靜止釋放，當(dāng)雞蛋落到海綿墊上或瓷盤子中，你會(huì)看到什么現(xiàn)象？【問題2】?jī)蓚€(gè)雞蛋與地面的接觸過程有何不同？結(jié)論：時(shí)間不同。師：看來，同一個(gè)物體在初末速度相同的情況下，力的作用時(shí)間的不同對(duì)應(yīng)著力的大小不同，下面我們就來具體探究一下他們之間的定量關(guān)系。（二）活動(dòng)一：理論探究，建立沖量概念理論探究：一個(gè)質(zhì)量為m的物理在光滑的水平面受到力F的作用，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。在初始時(shí)刻的速度為v1，經(jīng)過一段時(shí)間t，它的速度為v2。求解物體所受恒力的大小。結(jié)論：F=eq\f(mv′–mv,Δt)【問題3】上節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了動(dòng)量這一概念，通過此式分析動(dòng)量變化的原因是什么？結(jié)論：FΔt=Δp等式的右邊是物體在?t這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量，左邊既與力的大小、方向有關(guān)，又與力的作用時(shí)間有關(guān)。F?t這個(gè)物理量反映了力的作用對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng)?？磥恚篎t這一乘積很重要，我們給它起個(gè)名字，就叫沖量，它的單位是N·s，物理意義：描述了力的時(shí)間累積，是過程量。（三）活動(dòng)二：演繹推理，建立動(dòng)量定理過渡：有了沖量這一概念，就可以把剛才的式子可以怎樣簡(jiǎn)化為I合＝Δp。我們把它稱為動(dòng)量定理：力在一個(gè)過程中的沖量等于這個(gè)過程中動(dòng)量的變化量。【問題4】剛才的問題中，物體在豎直方向上的支持力有沒有沖量？為何豎直方向上的動(dòng)量沒有變化？結(jié)論：豎直方向上還要受到，兩個(gè)力的沖量等大反向，相互抵消；這說明沖量也是矢量，具有矢量性，同時(shí)I＝Δp中I應(yīng)該是合外力的沖量。（四）活動(dòng)三：驗(yàn)證動(dòng)量定理【問題5】如果忽略空氣阻力，剛才實(shí)驗(yàn)中，雞蛋下落的過程中，滿足動(dòng)量定理嗎？那怎樣通過桌面上的器材驗(yàn)證它呢？學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用重錘代替雞蛋來驗(yàn)證動(dòng)量定理?！締栴}6】雞蛋在落地過程中，受到的力不是恒力，變力作用下，動(dòng)量依然適用嗎？怎樣計(jì)算變力的沖量？下圖1反映了某個(gè)方向不變的力隨時(shí)間的變化圖像，如何求該變力的沖量？如圖2，若物體所受的合力的方向在變化，如何求該力的沖量大小和方向？學(xué)生回憶：推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式也用了類似的方法?！狙菔緦?shí)驗(yàn)2】通過光電門測(cè)量小車碰撞前后的速度，通過力傳感器將得到F－t圖像。這個(gè)環(huán)節(jié)要強(qiáng)調(diào)一下，矢量之差的計(jì)算的注意事項(xiàng)。（五）活動(dòng)四：應(yīng)用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象、解決問題1.解釋現(xiàn)象【問題7】剛才的實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了變力作用下動(dòng)量定理與依然成立，怎樣確定哪一次變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值大一些？結(jié)論：由F均t=Δp得F均=eq\f(Δp,Δt)可知：在Δp相同的情況下，延長(zhǎng)力的作用時(shí)間F均將會(huì)減小。由F合=eq\f(Δp,Δt)可知合力是動(dòng)量的變化率，這個(gè)式子其實(shí)是牛頓第二定律的另一個(gè)表達(dá)式。雞蛋撞地球?qū)嶒?yàn)分析【問題8】判斷雞蛋會(huì)不會(huì)碎，關(guān)鍵是分析哪個(gè)物理量的大小？【問題9】請(qǐng)同學(xué)們大致畫出碰撞過程雞蛋所受的彈力隨時(shí)間的變化圖像（忽略碰撞過程的重力）。緩沖模型：解釋開課的頭盔實(shí)驗(yàn)，滲透安全教育其他例子：拳擊手套、軟墊、輪船邊的輪胎、橡皮錘、易碎物品的外包裝等。演示實(shí)驗(yàn)：安全頭盔西瓜實(shí)驗(yàn)。2.解決問題例一個(gè)質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒擊打后，反向水平飛回，速度的大小為45m/s。若球棒與壘球的作用時(shí)間為0.002s，球棒對(duì)壘球的平均作用力是多大？說明應(yīng)用動(dòng)量定理解決問題的步驟明確研究對(duì)象，確定m進(jìn)行受力分析，確定F進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，確定v選定正方向，代入動(dòng)量定理進(jìn)行計(jì)算例為何要禁止高空拋物？(滲透安全意識(shí)教育)質(zhì)量為m=50g的熟雞蛋，從高度為h=1.8m處自由落到板上，從接觸板到速度為零，作用時(shí)間記為△t=4ms，求雞蛋給板的平均沖擊力是多大（g取10m/s2）先讓學(xué)生猜測(cè)一下大概多少利用力傳感器來驗(yàn)證(注意說明一下峰值和平均值，決定砸碎玻璃的是峰值的大小)。八、板書設(shè)計(jì)九、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與作業(yè)設(shè)計(jì)【評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)】1.過程性評(píng)價(jià)：對(duì)學(xué)生在課堂教學(xué)活動(dòng)中的表現(xiàn)給以及時(shí)評(píng)價(jià)和反饋，修正學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階。評(píng)價(jià)依據(jù)有：學(xué)生口語報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成等。2.形成性評(píng)價(jià)：對(duì)學(xué)生的課后活動(dòng)作業(yè)及課時(shí)作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)【作業(yè)設(shè)計(jì)】探究水刀的原理；完成教材上的課后練習(xí)題。十、教學(xué)反思1.依據(jù)課標(biāo)、教材及學(xué)情，始終以學(xué)生為中心進(jìn)行教、學(xué)、評(píng)一體化設(shè)計(jì)，重視在學(xué)習(xí)活動(dòng)中對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)；基于PBL教學(xué)法實(shí)施教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論，最后應(yīng)用規(guī)律。從教學(xué)效果來看，本節(jié)課能夠較好地完成教學(xué)目標(biāo)，通過多個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)突破了教學(xué)重難點(diǎn)。2.為了讓學(xué)生經(jīng)歷概念的生成過程，設(shè)計(jì)了通過三種不同介質(zhì)進(jìn)行碰撞的實(shí)驗(yàn)方案，并用手機(jī)慢動(dòng)作功能拍攝碰撞過程，觀察碰撞時(shí)介質(zhì)的形變。本實(shí)驗(yàn)先通過研究彈性不同的三種介質(zhì)的碰撞，發(fā)現(xiàn)三次碰撞中損失的動(dòng)能不斷減小，再經(jīng)過合理的外推，逐步建構(gòu)了彈性碰撞這種理想模型，充分地讓學(xué)生經(jīng)歷了通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)模型及建立概念的過程。通過對(duì)慢動(dòng)作視頻中介質(zhì)的形變及形變恢復(fù)過程的觀察與研究，使學(xué)生理解碰撞的實(shí)質(zhì)以及碰撞中能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生給予觀察分析問題的能力。另外，通過控制三對(duì)滑塊的質(zhì)量相同以及碰前初速度相同，排