《動(dòng)量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

《動(dòng)量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析（一）分析本節(jié)課在新教材中核心素養(yǎng)的體現(xiàn)。動(dòng)量守恒定律既是本章的核心內(nèi)容，也是整個(gè)高中物理的重點(diǎn)內(nèi)容。在學(xué)生學(xué)習(xí)了動(dòng)量、沖量和動(dòng)量定理之后，以動(dòng)量定理為基礎(chǔ)，在探究碰撞過程中不變量的環(huán)節(jié)中，體現(xiàn)學(xué)習(xí)中的探究精神，強(qiáng)調(diào)物理學(xué)中“不變量”的思想，設(shè)置情景、問題與學(xué)生交流探討，加深學(xué)生對知識(shí)的理解與掌握，發(fā)展對學(xué)科的興趣與熱情，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。（二）對比在必修與選擇性必修中其他關(guān)聯(lián)章節(jié)。動(dòng)量守恒定律是高中物理階段繼牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理以及機(jī)械能守恒定律之后的又一重要的解決問題的基本工具。動(dòng)量守恒定律對于宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)適用，對于微觀物體高速運(yùn)動(dòng)同樣適用；不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。因此，動(dòng)量守恒定律不僅在動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用，在日后的物理學(xué)領(lǐng)域如原子物理等方面都有著廣泛的應(yīng)用，是解決物理問題的幾大主要方法之一。二、學(xué)生分析本節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)理解了動(dòng)量概念的生成以及動(dòng)量定理的建構(gòu)過程，建立起了沖量與動(dòng)量變化之間的關(guān)系，但對系統(tǒng)內(nèi)物體間的互相作用還沒有認(rèn)知和關(guān)聯(lián)。本節(jié)課要求學(xué)生不但能用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，還有能用所學(xué)的動(dòng)量定理和牛頓運(yùn)動(dòng)定律關(guān)系式進(jìn)行理論推導(dǎo)，對物體相互作用過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒加深理解；知道動(dòng)量守恒定律的普適性；會(huì)用動(dòng)量守恒定律分析解釋物理問題的方法，體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一。三、核心素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)思維：能夠?qū)?shí)際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)化成物理模型，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力。物理概念：理解系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念，理解動(dòng)量守恒定律及守恒條件，能運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決一維碰撞問題，了解動(dòng)量守恒定律的普適性，發(fā)展相互作用觀?？茖W(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)會(huì)用動(dòng)量定理和牛頓第三定律理論推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律，養(yǎng)成科學(xué)推理和科學(xué)論證的物理思維習(xí)慣?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解釋生活現(xiàn)象，進(jìn)一步加深對動(dòng)量守恒定律的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。四、教學(xué)重點(diǎn)通過兩輛小車的碰撞實(shí)驗(yàn)，探究碰撞過程中的不變量，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。利用動(dòng)量定理推導(dǎo)動(dòng)量守恒，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力。知道并理解動(dòng)量守恒定律成立的條件，通過應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決生活中的問題，加深對動(dòng)量守恒定律的理解。五、教學(xué)難點(diǎn)如何創(chuàng)造條件探究系統(tǒng)動(dòng)量守恒，探究碰撞過程中的不變量，分析動(dòng)量守恒的研究對象、研究過程和適用條件，對學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力要求較高。六、學(xué)習(xí)方法觀察法、實(shí)驗(yàn)探究法、討論法、推理歸納法七、教學(xué)過程（一）情境導(dǎo)入：尋找那一抹中國紅教師活動(dòng)：創(chuàng)設(shè)探究情境：北京冬奧會(huì)已經(jīng)進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段，同學(xué)們知不知道本次冬奧會(huì)有幾項(xiàng)新增項(xiàng)目？有一項(xiàng)是短道速滑男女混合接力，剛剛結(jié)束的短道速滑世界杯北京站中，中國隊(duì)在此項(xiàng)目上奪得冠軍。重溫激動(dòng)人心的時(shí)刻，播放2021短道速滑世界杯北京站混合接力2000米決賽：學(xué)生活動(dòng)：觀看中國隊(duì)奪冠圖片?！蛟O(shè)計(jì)意圖：聯(lián)系熱點(diǎn)問題導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生探究的熱情。觀看中國隊(duì)奪冠視頻，強(qiáng)化學(xué)生的愛國熱情和情懷，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)。教師活動(dòng)：中國隊(duì)能取得傲人的成績，除了運(yùn)動(dòng)員強(qiáng)大的自身實(shí)力之外，完美科學(xué)的交接也是非常重要的，為了幫助運(yùn)動(dòng)員提升成績，需要運(yùn)用高科技手段幫助運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練，請?jiān)俅沃攸c(diǎn)觀察運(yùn)動(dòng)員的交接環(huán)節(jié)。重放兩名運(yùn)動(dòng)員交接環(huán)節(jié)學(xué)生活動(dòng)：重點(diǎn)觀看運(yùn)動(dòng)員交接圖片?！蛟O(shè)計(jì)意圖：重復(fù)播放交接環(huán)節(jié)視頻，重點(diǎn)觀察現(xiàn)象，強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)過程以便于提煉物理模型。從實(shí)際出發(fā)，在熟悉的運(yùn)動(dòng)中找出新問題導(dǎo)入新課，起到對新知識(shí)內(nèi)化的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的物理核心素養(yǎng)。教師活動(dòng)：動(dòng)畫模擬運(yùn)動(dòng)員交接教師活動(dòng)：提出任務(wù)：(1)在完美的交接背后蘊(yùn)含了什么樣的物理規(guī)律？(2)利用實(shí)驗(yàn)裝置怎么模擬運(yùn)動(dòng)員交接情境？學(xué)生活動(dòng)：深度思考：如何根據(jù)運(yùn)動(dòng)情境建構(gòu)物理模型進(jìn)行研究幫助運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練。◎設(shè)計(jì)意圖：通過視頻播放，設(shè)置研究情境提出任務(wù)。引發(fā)學(xué)生深度思考。從運(yùn)動(dòng)員交接到動(dòng)畫模擬到實(shí)驗(yàn)儀器模擬，加強(qiáng)從情境中提煉模型的能力，能夠?qū)?shí)際問題中的對象和過程轉(zhuǎn)化成物理模型，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力。（二）新課教學(xué)利用已有的實(shí)驗(yàn)裝置模擬運(yùn)動(dòng)員交接時(shí)相互作用運(yùn)動(dòng)情況1.項(xiàng)目一：探究碰撞中的物理量之間的規(guī)律教師活動(dòng)：繼續(xù)以提煉出來的運(yùn)動(dòng)模型為例進(jìn)行理論研究。如圖所示，在光滑水平桌面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體A、B，質(zhì)量分別是m1和m2，沿同一直線向同一方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B追上A時(shí)發(fā)生碰撞，碰撞前A、B速度分別是v1和v2，碰撞后A、B的速度分別是v1'和v2'。碰撞過程中A受到B對它的作用力大小是F1，B所受A對它的作用力大小是F2。碰撞時(shí)，兩物體之間力的作用時(shí)間很短，用Δt表示。◎設(shè)計(jì)意圖：研究模型始終以最初提煉追擊碰撞為例，尋求理論支撐的必要性，對較復(fù)雜的問題進(jìn)行模型化處理。學(xué)生活動(dòng)：思考理論依據(jù)的方案，并進(jìn)行分析、交流、修訂并最終確定。教師活動(dòng)：提示：實(shí)驗(yàn)探究定量得出結(jié)論有兩種方法：兩物體的動(dòng)量變化量等大反向，和系統(tǒng)在碰撞前后動(dòng)量之和相等。利用已學(xué)的知識(shí)，哪一種更容易找到理論依據(jù)？更容易實(shí)現(xiàn)？引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生活動(dòng)：充分討論和研究，在分享交流的基礎(chǔ)上確定研究方案：動(dòng)量定理。◎設(shè)計(jì)意圖：為了揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律需要進(jìn)行理論研究。繼續(xù)以運(yùn)動(dòng)員交接提煉出的物理模型為例進(jìn)行理論推導(dǎo)。提煉出理想模型更符合學(xué)生的認(rèn)知。通過理論推導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，初步理解動(dòng)量守恒的思想。而在確定研究方案的過程中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的思路進(jìn)行討論：對系統(tǒng)動(dòng)量求和的方法只能說明系統(tǒng)在相互作用前后兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)量不變，而不能揭示系統(tǒng)在相互作用的過程中動(dòng)量是否變化，所以，引導(dǎo)學(xué)生從動(dòng)量定理入手來研究系統(tǒng)內(nèi)各物體動(dòng)量變化的規(guī)律，進(jìn)而找到系統(tǒng)動(dòng)量不變的本質(zhì)原因。確定理論推導(dǎo)的方案。學(xué)生活動(dòng)：理論研究，分享推導(dǎo)過程和結(jié)論，根據(jù)動(dòng)量定理推導(dǎo)系統(tǒng)動(dòng)量守恒。解：規(guī)定向右為正方向以小車A為研究對象，根據(jù)動(dòng)量定理得F1Δt=m1v1'?m1v1①對小車B為研究對象，根據(jù)動(dòng)量定理得?F2Δt=m2v2'?m2v2②根據(jù)牛頓第三定律F1=F2③由①②③式得m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'結(jié)論：當(dāng)系統(tǒng)合外力矢量和為零時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒?！蛟O(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)會(huì)用動(dòng)量定理和牛頓第三定律理論推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律，養(yǎng)成科學(xué)推理和科學(xué)論證的物理思維教師活動(dòng)：梳理深化，整理所學(xué)知識(shí)。1．系統(tǒng)：由兩個(gè)（或多個(gè)）相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。內(nèi)力：系統(tǒng)中物體間的作用力，叫作內(nèi)力。外力：系統(tǒng)以外的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力，叫作外力。2．動(dòng)量守恒定律（1）內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。（2）表達(dá)式：p1+p2=p'1+p'2或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'教師活動(dòng)：問題：小車A的動(dòng)量怎樣變化？小車B的動(dòng)量怎樣變化？小車A和小車B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎？學(xué)生活動(dòng)：兩小車分別向左、右運(yùn)動(dòng)，他們獲得了動(dòng)量，但兩小車的動(dòng)量方向相反，系統(tǒng)動(dòng)量的矢量和仍然為0，等于系統(tǒng)的初動(dòng)量兩小車分別向左、右運(yùn)動(dòng)，他們獲得了動(dòng)量，但兩小車的動(dòng)量方向相反，系統(tǒng)動(dòng)量的矢量和仍然為0，等于系統(tǒng)的初動(dòng)量◎設(shè)計(jì)意圖：通過以上等演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出動(dòng)量守恒的適用條件教師活動(dòng)：完成引課情境提出的任務(wù)：短道速滑運(yùn)動(dòng)員交接情境：如何進(jìn)行交接能幫助運(yùn)動(dòng)員提高成績？“猛推”一下時(shí)后面的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生怎么樣的變化才能更好的幫助前面運(yùn)動(dòng)員？◎設(shè)計(jì)意圖：從生活情境中提出并準(zhǔn)確表述可探討的物理問題，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)得以解決，回扣情境引入。應(yīng)用思考：發(fā)射點(diǎn)火后，火箭是如何獲得向上的速度的？請利用所學(xué)知識(shí)對這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。教師活動(dòng)：科技在生活中應(yīng)用體現(xiàn)在方方面面，對于綜合國力的提升也有顯著作用，根據(jù)我們今天所學(xué)知識(shí)，應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在提升運(yùn)動(dòng)成績上，火箭技術(shù)也成為我國國力提升的體現(xiàn)之一：重溫神州十三號(hào)發(fā)射視頻。學(xué)生活動(dòng)：深度思考，利用本節(jié)課所學(xué)知識(shí)定性解釋火箭發(fā)射基本原理。◎設(shè)計(jì)意圖：隨著近幾年我國航空航天事業(yè)的高速發(fā)展，有關(guān)航空航天的知識(shí)成為熱點(diǎn)，結(jié)合我國古代對火箭的發(fā)明，提高學(xué)生的民族自豪感。能用動(dòng)量守恒定律解釋生活現(xiàn)象和實(shí)際問題，在基于證據(jù)和邏輯的問題探討中發(fā)表自己的見解。能通過神州十三號(hào)的發(fā)射情境，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生思考生活現(xiàn)象中蘊(yùn)含的物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。八、教學(xué)反思（一）物理觀念方面的教學(xué)反思本節(jié)課在物理觀念方面的核心素養(yǎng)主要是運(yùn)動(dòng)與相互作用觀和能量觀，首先創(chuàng)設(shè)運(yùn)動(dòng)員接力交屆的情境，猜想碰撞前后的不變量，激發(fā)學(xué)生探究的熱情，探究過程中物理量的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的相互作用觀。通過將實(shí)際的碰撞簡化為光滑水平面上的碰撞問題，利用動(dòng)量定理推導(dǎo)動(dòng)量守恒，初步理解動(dòng)量守恒的思想，加深對動(dòng)量守恒定律的認(rèn)識(shí)，了解動(dòng)量守恒定律在宏觀、微觀等方面的普適性，豐富學(xué)生的物理觀念。（二）科學(xué)思維方面的教學(xué)反思本節(jié)課在科學(xué)思維方法的核心素養(yǎng)主要是模型建構(gòu)、