《高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.2 探究动量守恒定律教案 沪科版选修3-5》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.2 探究动量守恒定律教案 沪科版选修3-5(6页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、1.2 探究动量守恒定律一、教学目标1. 教养性目标(知识目标):(1)进一步理解动量的概念;(2)初步理解冲量的概念;(3)初步掌握动量守恒定律,并能应用这个守恒定律讨论和解释一些简单的问题。2. 发展性目标(能力目标):(1)通过问题研究,培养学生研究实际问题的能力和创新精神;(2)通过阅读教材和分析、讨论问题,培养学生自主学习的能力;(3)通过演示实验、学生分组实验和电脑操作,培养学生的观察能力和实践能力。3. 教育性目标(情感目标):培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性、主动性,领悟科学研究的基本方法。二、教学重点:动量守恒定律的来龙去脉。三、教学难点:应用动量守
2、恒定律解释实际问题。四、教学器材:计算机、CAI教学软件、实物展示台、数码投影仪、演示实验和学生分组实验仪器等。五、课 型:新授课。六、教学时间: 七、教学过程:1. 设疑激趣,创设研究情境设置悬念:鸡蛋是我们每天都需要的营养食品,如果我将这只生鸡蛋用力扔出去,鸡蛋的命运会怎样?演示:站在教室中部用力将鸡蛋水平扔向竖直悬挂在黑板前的大绒布。提问:你观察到什么现象?学生:扔在绒布上鸡蛋没破。教师从绒布下拿出那只鸡蛋并提问:如果站在同一位置将同一只鸡蛋以相同的力向墙上扔,会出现什么结果?演示:用力将鸡蛋水平扔向墙壁(墙壁上事先贴有白纸)。学生:鸡蛋破了。激疑:两种情况下鸡蛋与墙或布作用前的动量可以
3、认为是相同的,作用后的动量变为零,鸡蛋的动量变化是相同的。但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不同的结局?教师:再请大家看一段录象。教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象(在节奏感强烈的音乐背景下依次出现亚运会跳高、拳击、跳马、吊环等比赛镜头)。提问:看完这段录象后,我们可能会提出很多问题,比如跳高、跳马、吊环运动员落地时为什么要落在软垫上?激烈的拳击比赛中,运动员为什么要戴拳击手套?以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题,也正是本节课我们要研究的问题。课件显示: 二、动量守恒定律2. 分层展开,引导自主探究(1)关于物体动量的变化跟哪些因素有关的研究提出假说教师:要解决刚才提出的问题,必须首先
4、研究、解决物体的动量变化跟哪些因素有关这一问题。你们先猜一猜看,物体的动量变化与哪些因素有关?学生甲猜想:可能与物体的质量和它受到的力有关。学生乙猜想:可能与物体受到的力的大小和力的作用时间有关。定性验证教师:同学们会提出各种不同的假说,这些假说是否正确?请你们操作第一个学习软件,先对两个实例进行定性讨论,由此你能得出什么结论?学生:动手操作学习软件并相互协作讨论。学生计算机显示:讨论题.一辆以某一速度行驶的汽车,关闭发动机后,要使汽车停下来即使它的动量为零,如果你是驾驶员可以采取哪些措施?.静止的足球,要使它运动起来即使它获得一定的动量,可用哪些方法?请一学生回答对讨论题的分析结果:学生归纳
5、:物体动量的变化跟物体所受力的大小和作用时间的长短有关。定量验证提问:你得出的这一结论是否正确?你如何验证?学生提出观点:可以采用数学推导的方法。教师:很好!数学推导的方法也称定量分析法,请大家继续研究。学生:继续操作计算机进行定量分析推导。学生计算机显示(动画):一个质量为m 的物体,初速度为v ,在合外力F 的作用下,经过时间t,速度变为v,该物体动量的变化与什么有关? 请一学生上讲台讲述推导过程(实物展示台显示其推导内容): F = ma = m(v - v) / t Ft = mv - mv学生归纳:根据 Ft = mv - mv ,只要力和力的作用时间的乘积 Ft 相同,物体的动量变
6、化就相同。由此可以证明,物体的动量变化确实与物体所受合外力和作用时间有关,而且它们有确定的关系。实验验证激疑:同学们定量分析的结论是否真的可靠?如何进一步验证?部分学生:可以用实验验证。教师:很好!实验是物理学研究问题的基本方法。请大家利用提供的纸条和砝码做抽纸条实验,注意观察现象并讨论该实验能否验证上述结论?学生分组实验:抽纸条(一次慢抽,一次快抽)。学生解释实验现象:慢抽和快抽纸条,物块受到的摩擦力可认为相同。慢抽时物块受到的摩擦力作用时间长,物块的动量变化大;快抽纸条时物块受到的摩擦力作用时间短,物块的动量变化小,物块几乎不动。得出结论教师归纳:我们从提出假说到定性分析到定量分析再到实验
7、验证,应用物理学的研究方法可以得出结论:物体的动量变化的确决定于物体所受力的大小F 和力的作用时间t,而且跟两者的乘积相同。提问: Ft = mv - mv中等号右边的物理意义是什么?全体学生: mv - mv是物体动量的变化。提问:引起物体动量变化的因素是什么?物理学中把力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。课件显示: 力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。教师:冲量是一个新的物理量,对于这个新物理量,你打算提出哪些你所关心的问题?学生甲提问:我想知道冲量是不是矢量?它有没有方向?学生乙提问:冲量的大小如何计算?它有没有适用条件?学生丙提问:冲量的单位是什么?它与动量的单位有什么关系?布置自学任
8、务:冲量是引起物体动量变化的因素,如何解决你们提出的问题?如何初步理解冲量这一概念?请阅读课本P161第2、3两段,并操作第二个教学软件,从中找出答案。学生归纳: 课件显示: 大小:I = F t 对于恒力,冲量的 方向:与F 的方向相同 单位:Ns启发:引入冲量的概念后,同学们刚才得到的结论可以怎样表述?学生表达:课件显示: 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,这个 结论叫做动量守恒定律。即: F t = p - p 教师:动量守恒定律揭示了物体动量变化的规律,它虽然是由牛顿第二定律推导出来,但比牛顿第二定律有着更为广泛的应用,这方面的知识请同学们课后查阅有关资料学习。学生操作计算机练习
9、:课本P16中两个问题。学生甲回答:钢球所受冲量的大小为1.2Ns,方向水平向左。学生乙回答:钢球所受冲量的大小为0.56Ns,方向竖直向上。 (2)关于变力的冲量和变力的计算的研究教师:在现实中,我们遇到的物体与物体之间的相互作用力一般不是恒力。比如欧美比较盛行垒球运动,球棒和垒球之间的相互作用力有什么特点?请大家看动画摸拟。 教师:动画演示打垒球。学生:球棒和垒球之间的相互作用时间很短。提问:这种作用力的大小具有什么特点?请继续看动画摸拟。教师:慢镜头动画摸拟演示垒球和球棒之间的相互作用。师生讨论:作用力先急剧增大然后急剧减小,具有这种特点的力叫做冲力。在冲击、碰撞等现象中,物体间的相互作
10、用力都是冲力。在这段极短的时间内,冲力的冲量大小在数值上等于F-t 图包围的面积。假设有一个恒力在同样时间内的冲量与冲力的冲量相等,那么,这个恒力就等于变力在作用时间内的平均值。归纳:冲力(变力)的冲量的效果等效于一个恒力的冲量的效果。因此,动量守恒定律既适用于恒力,也适用于变力,它具有广泛性。应用等效方法,便可以求出球棒对垒球的平均作用力。3. 应用训练,强化意义理解 提问:至此,我们是否可以解释鸡蛋问题?学生讨论后请一学生回答: 鸡蛋与绒布作用时,由于绒布比较软,延长了相互作用时间,绒布对鸡蛋的作用力较小,鸡蛋没有破;鸡蛋与墙壁作用时,由于墙壁比较硬,相互作用时间极短,墙壁对鸡蛋的作用力很
11、大,鸡蛋就破了。提问:本课开始提出的有关体育运动的几个问题如何解释?学生回答:跳高、跳马、吊环运动员落在软垫上,由于软垫的缓冲作用,延长了运动员与垫子的作用时间,减小了垫子对运动员的作用力,运动员比较安全。拳击运动员比赛时要戴拳击手套也是这个道理。教师:回答得很好!布置自学任务:阅读课本最后一段“应用举例”,观看计算机软件四(含有冲床冲压、易碎物品、轮船码头等视频录象),思考如何解释这些现象并归纳动量守恒定律有几方面的实际应用?学生讨论并回答问题:学生甲回答“冲床冲压”:学生乙回答“易碎物品”:学生丙回答“轮船码头”: 学生思考讨论:课本P164练习二(1)(2)。学生分组实验:缓冲装置的模拟。 课件显示: 据 F = p /t ,在p 一定的情况下 要得到较大的力,应减小作用时间; 要减小力的作用,应延长作用时间。 4. 归纳总结,形成认知结构课件显示:本节主要知识结构。