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1、教学基本信息课名冲量 动量定理是否属于地方课程或校本课程否学科物理学段第四学段年级高二授课日期2016年6月教材书名：物理必修3-5 出版社：教育科学出版社 出版日期：2006年7月北京市中小学“京教杯”青年教师教学设计大赛教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者孙力北京市第八中学大兴分校18618269511实施者孙力北京市第八中学大兴分校18618269511指导者朱志勇、包建娇大兴区教师进修学校13651280065其他参与者指导思想与理论依据本节课以创设“从扑克牌盒下面抽出纸条”这一简单的问题情境为切入点，采用教师引导下的理论与实验探究相结合构建动量定理的教学方案，教师提供实验器材，通过
2、教师引导、学生思考讨论交流、参与探究过程、师生一起进行归纳总结得出并验证结论。学生在亲历探究的过程中，感受概念的建立与规律的形成过程，体会用规律解释现象后成功的喜悦。本节课凸显了“从生活走向物理”的新课程理念。 如何引入冲量概念直接影响学生对冲量概念的接受和理解。先让学生从实例中定性认识，同时启发学生用已学的牛顿运动定律来推导不同物理情境中物体运动状态的变化，发现引起动量变化的因素，从而很自然地引出新的物理量冲量，再将问题一般化，得到动量定理的表达式。这样的设计从感性到理性，从定性到定量，从特殊到一般，体现了概念和规律教学应有的意境。在认识了冲量的基础上，学生根据现有的器材设计出验证恒力作用下
3、动量定理的实验，通过获取、分析实验数据，用实验的方法验证了恒力作用下动量定理。教师引导学生应用实验器材验证变力作用下的动量定理是否成立，完善了动量定理的适用范围，在验证过程中，通过获取F-t图像，类比v-t图像求位移的方法求解冲量，渗透物理科学思维和方法的教育。最后用动量定理解释生活中的问题，将理论应用于生活。教学背景分析1、教学内容：冲量、动量定理这部分内容在北京高考考试说明中，属二类要求。冲量是力对时间的积累，动量定理则反应了这种积累产生的效果是改变物体的动量，它为解决打击、碰撞等力学问题开辟了新的途径。动量定理建立了动量和冲量间的关系，并为动量守恒定律的学习奠定了基础。我们可以用动量定理
4、解释生活中的很多现象，因此学习这部分知识有广泛的现实意义。冲量概念及动量定理的建构既是本节课的重点也是难点。通过前面的学习，学生已经具备建立冲量、动量定理所需的知识，如动量、动量的变化、牛顿运动定律及运动学公式等。本节课是通过创设学生熟悉的物理情景，以日常生活现象为依托，引导学生从特殊到一般的思路进行理论推导，建立冲量概念，获得动量定理的表达式；然后用气垫导轨、小车、传感器等实验器材分别对在恒力和变力作用的两种情况下动量定理进行验证；最后引导学生应用动量定理解释生活中的实际问题。整节课，学生在教师的引导下，通过观察、推理、实验探究、分析、归纳总结等思维活动建构了冲量的概念和动量定理，学生的科学
5、探究能力、思维能力、应用能力、科学态度都获得了发展。2、学生情况：通过本章前面的学习，学生对动量、动量变化的概念及其矢量性已经有了较深入的认识和理解，知道了动量是描述物体运动状态的物理量，物体运动状态变化则动量就会变化，但还不知道动量的变化具体跟哪些因素有关；另外学生已经能熟练使用牛顿运动定律及运动学公式分析、解决问题，且高二的学生已经具备一定的推理、探究、设计实验、观察、归纳总结等能力。本节课用到的实验仪器，包括气垫导轨、光电门、数字传感器、滑块等，在本章第一节学生已经接触过，对仪器的操作和功能已有了初步的了解和体验。对于生活中的一些现象，如“从同一高度鸡蛋落到水泥地上易坏，而落到软垫上不易
6、坏”，“从高处向低处蹦时双腿自然弯曲”等，学生已经有了生活经验和体验，但还不能用所学知识进行恰当解释。尽管从高一到现在，学生已经学习过大量的矢量，对矢量运算的方法也多次接触，也遇到过像牛顿第二定律这样的矢量表达式，学生仍可能在冲量及动量定理的矢量性的理解上遇到困难。3、教学方式：运用实验探究和物理情境分析相结合的教学模式实施教学，穿插小组讨论，学生观察实验。4、教学手段：演示实验引导、探究定量实验相结合，传感器数字实验室以及多媒体辅助5、技术准备： Dislab数字实验室及其应用软件，光电门传感器、力传感器、气垫导轨、计算机等教学目标1、知识与技能理解冲量的概念，知道冲量的定义，理解冲量的矢量
7、性及其方向。能从牛顿第二定律出发，在一般的场景中推导出动量定理的表达式。理解动量定理的确切含义，知道动量定理适用范围。会用动量定理解释物理现象。2、过程与方法通过观察演示实验的不同效果，锻炼学生对实验的观察、思考和定性分析能力；通过对合外力的冲量与物体动量的变化量之间的关系的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题。通过生活中与动量有关的实例分析，培养学生将物理知识应用于生活的习惯和能力，并能够运用动量定理解释相关现象。3、情感态度与价值观通过对动量定理的探究学习，培养学生有参与物理学习的热情，通过学生对实验现象的观察与思考，培养学生有积极主动思考的意识。建立从生活到物理，从物理到生活的基本
8、意识。教学流程示意教师通过演示实验用不同的速度抽取重物下的纸条，让学生观察并体会改变力的作用时间能够改变物体的运动状态。通过学生的观察结合之前所学知识，能够认识到作用在物体上的力的作用时间的长短与物体动量变化的多少有关系。设置学生熟悉的场景，应用学生熟悉的牛顿第二定律来推导作用在物体上的恒力F的表达式，并且根据数学推导得出力与时间的乘积等于物体动量变化的关系。用所推导的结论解释刚才实验的现象。给出冲量的定义，以及动量定理的表达式。通过实验验证在恒力作用下等式是否成立，实验过程中要改变外力的大小，以及作用时间的长短。再演示一个鸡蛋掉落碰撞的实验，试用这个表达式解释一下，再通过软件和演示实验仪器验
9、证变力作用下的冲量与物体动量的变化关系。最终完善动量定理的适用范围。动量定理的建立弥补了牛顿运动定律的不足，可以帮助我们解释很多生活中的物理现象，比如飞鸟能撞碎汽车玻璃。引导学生思考当动量变化一定时，力的作用时间的长短会影响作用力的大小。有时候，我们需要延长时间，来减小力；有时候我们需要缩短时间来增大力。请同学们想一想生活中有哪些实际例子呢？教师引导学生一起分析生活实例。将所学知识学以致用。教学过程教学阶段教师活动学生活动设置意图技术应用时间安排创设情境新课讲解提出任务：用不同的时间抽取扑克牌下的纸条。提示学生回忆原有知识：物体运动状态的变化和什么因素有关？并分析这两次物体的受力情况。我们可以
10、猜想力、时间、动量的变化量三者之间存在某些联系。这三个物理量之间到底有什么联系呢？下面我们共同寻找他们之间的联系。尝试用我们学过的运动学的相关公式和牛顿运动定律来推导。假设光滑水平面上一个质量为m的物体以速度v1运动，某一时刻给物体施加一个力F经过一段时间t速度变为v2。请同学们根据牛顿第二定律推导F的表达式。F=ma=m =m整理得到Ft= mv2-mv1=p如果物体受摩擦力则： (F-f)t=mv2-mv1=p即 F合t=mv2-mv1=p等式的右边是动量的改变量，等式的左边是力乘以力作用的时间的就叫做这个力的冲量。F合t在物理上叫合力的冲量。F乘t就叫F的冲量，摩擦力乘摩擦力作用的时间就
11、叫摩擦力的冲量。观察纸条上方压着的物体哪一次速度变化大？动量变化大？根据实验现象思考物体动量变化和什么因素有关系？观察思考自己动手推导具体过程，整理后分析自己动手推导具体过程，整理后分析结合得到的表达式观察发现引起动量变化的因素学生记笔记演示实验引入提出问题引导学生思考：运动状态和物体受力以及受力时间到底有什么样的关系？5分810分钟实验操作得出结论创设情景引出新的问题得出结论用气垫导轨装置验证合外力的冲量与物体动量变化之间的关系的实验。1、 验证动量定理（恒力）介绍实验器材：计算机，光电门传感器，滑块，I型挡光片，砂桶以及配重片的作用。提前将气垫导轨调节水平，把研究对象滑块放于导轨上，细线跨
12、过定滑轮连接滑块和钩码，引导学生思考哪个力能够充当合外力（当砂桶的质量远远小于滑块质量的时候，我们认为滑块所受拉力为恒力）。竖直下垂的砂桶的重力表示滑块受到的水平恒力的大小；通过光电门传感器记录滑块依次通过两个光电门的时间，利用平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度；同时传感器能记录滑块在两个光电门之间的时间。教师引导学生，根据实验获得的数据，比较滑块所受合力的冲量与滑块动量变化后，发现在误差允许范围内相等，则物体在恒力作用下的动量定理得到验证。准备一个生鸡蛋，从桌面上一定高度让鸡蛋自由下落，第一次下落接触面为沙子表面，实验前请学生猜测鸡蛋是否破碎；第二次下落接触面为桌子表面，依然请学生猜测鸡蛋
13、是否破碎。根据动量定理能否解释演示实验的结论。同时引导学生思考在变力的作用下是否还符合定量的关系。2、 验证动量定理（变力）应用力的传感器记录碰撞过程中变化的力的数值。根据数据记录情况，直接计算出滑块的动量变化，通过传感器记录的碰撞时的“F-t”图线回放，选取有效区域后，启用“其它处理”中的“积分”功能，计算出力与时间的积分值（即冲量Ft）得出动量定理的适用范围：既适用于恒力，也适用于变力。根据实验需要测量的物理量以及所提供的器材设计实验环节。学生通过大屏幕看到数字计时器的变化，直接看到所有实验计算过程。学生明确实验目的，理解实验原理，弄清如何采集实验数据学生通过大屏幕看到数字计时器的变化，直接看到所有实验计算过程。观察、思考为什么鸡蛋掉落在不同的材质上会有不同结果，并找同学发表自己的看法学生明确实验目的，理解实验原理，弄清如何采集实验数据学生在教师引导下，将学过的科学方法迁移，探寻处理实验数据的方法实验验证不同情况下的力的冲量与物体动量变化的关
