《动量定理》教案(精选2篇)
《动量定理》教案 篇1
一、教材分析
1.教材的地位和作用
这一章讲述动量的概念,并结合牛顿定律推导出《动量定理》和《动量守恒定律》。《动量定理》体现了力在时间上的累积效果。为解决力学问题开辟了新的途径,尤其是打击和碰撞的问题。这一章可视为牛顿力学的进一步展开,为力学的重点章。
《动量定理》为本章第二节,是第一节《动量和冲量》的延续,同时又为第三节《动量守恒定律》奠定了基础,在本章起有承前启后的作用。同时《动量定理》的知识与人们的日常生活、生产技术和科学研究有着密切的关系,因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。
2.本节教学重点
(1)动量定理的推导和对动量定理的理解;
(2)利用动量定理解释有关现象和一维情况下的定量分析。
3.教学难点
动量定理的矢量性,在实际问题中的正确应用
4.教学目标
●知识与技能
(1)能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理的表达式。
(2)理解动量定理的确切含义,知道动量定理适用于变力。
(3)会用动量定理解释有关现象和处理有关的问题。
●过程与方法
(1)通过动量定理规律的学习过程,了解物理学的研究方法,认识物理实验、物理模型和传感器在物理学发展过程中的作用。
(2)通过学习用动量定理处理实际问题的过程,提高质疑、信息搜集和处理能力,分析、解决问题的能力和交流、合作的能力。
●情感态度与价值观
(1)有将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探索与日常生活有关的物理问题。
(2)了解并体会物理学对社会发展的贡献,关注并思考与物理学相关的热点问题,有可持续发展的意识,能在力所能及的范围内,为社会的可持续发展做出贡献。
(3)关心国内、国外科技发展现状与趋势,有振兴中华的使命感与责任感,有将科学服务于人类的意识。
二、学生情况分析
高一学生思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡,因此在教学中需以一些感性认识作为依托,加强直观性和形象性,以便学生理解。
补充录像资料以及瓦碎蛋全的演示实验、模拟建筑工人安全带的演示实验
录像:排球击球动作要快、铸铁打磨时速度要快;篮球接球手臂后缩、跳高运动员落地垫厚垫子、体操运动员落地都要屈膝,
图片:“勇气号”探测器成功登陆火星过程的一组图片,易碎品运输过程。
三、教学方法
应用实验导入法、启发学生通过自己的思考和讨论来探究动量定理。
四、教学程序
本节课分为四个环节,演示实验创设问题情景;建立模型共同探究;定性和定量应用动量定理。
第一环节:创设情景
为了保证建筑工人高空作业时人身安全,我们选用什么样的安全带比较好。结实的钢绳还是结实的弹性绳?
演示实验:模拟建筑工人从高空坠落分别系弹性绳和无弹性绳的对比演示实验(要挑选软度合适的橡皮泥做实验)
(两次物体都从同一高度自由下落,两次绳长相同)
实验现象:用弹性绳的那次橡皮泥完好无损,另一次橡皮泥被铁丝切成两半,断面非常整齐,
学生尝试解释现象。
第二环节:建立模型推导动量定理
此时,学生有了对力、时间、动量、冲量的初步感性认识,需要在老师的帮助下提高到理性认识。
引导学生建立模型,物体的运动分两个阶段,第一阶段物体自由下落同样的高度,获得同样的动量,第二阶段,经过一定的时间动量减为零
讨论第二阶段过程中,力的冲量和物体动量变化之间的关系
结论:动量变化相同时,时间长,力小
推广,生活中还有很多这样的例子:杯子落到水泥地上碎,落到地毯上就不碎;从高处落地都要屈膝;跳远前要松沙坑......
这些说明动量和冲量之间一定是有联系的,你能找出它们之间的关系么?
设一个物体以速度v1在光滑水平地面上运动,在同方向水平恒力F作用下,经过时间t,速度变为v2,由牛顿第二定律可得:Ft=mv2-mv1。
变力作用下动量定理还成立吗?
利用传感力和速度传感器当场测数据,
\
让小车在光滑水平轨道上向固定的力传感器运动,测出小车撞击传感过程中小车受到外力-时间图像,速度传感器测出次过程中的速度-时间图像。
分析数据发现:碰撞过程中外力的总冲量与碰撞前后动量的变化几乎一样。
所以,变力作用下,动量定理也成立。
第三环节:定性应用
为了培养学生在物理学中从实践到理论,再用理论来指导实践的研究方法。鼓励学生将学习到的物理知识与日常生活、生产技术联系起来。首先围绕定理Ft=△p分情况进行讨论。
我们经常用鸡蛋碰石头来形容自不量力,你有没有办法让鸡蛋不碎吗?
演示实验:瓦碎蛋全(也可以放录像)
让学生列举生活中的例子说明,动量变化相同时,时间短,力大;时间长,力小。
如:图片(图5)中的现象
铁锤钉钉子,冲床冲压钢板
第四环节:定量应用
例:一高空作业的工人体重600N,系一条长为L=5m的安全带,若工人不慎跌跌落时安全带的缓冲时间t=1s,则安全带的受的冲力是多大?(g取10m/s2)
【分析与解答】依题意作图,如图所示,人跌落时为自由下落,设刚要拉紧安全带时的速度为v1,则v12=2gL,即v1=\
经缓冲时间t=1s后速度变为0,取向下为正方向,对人由动量定理知,人受两个力作用,即拉力厂和重力mg,所以(mg-F)t=0-mv1,
将数值代人得:F=(600+600)N=1200N
所以,人给安全带的冲力F′为1200N,方向竖直向下。
《动量定理》教案 篇2
河北省石家庄市第42中学 陈敬欣
摘要:从说教材、学情分析、教学方法、教学程序四个方面详细阐述了动量定理这节课的地位、作用、重点、难点,分析了学生的实际知识情况,采用的教学方法和教学的三个环节。
关键词:动量定理 冲量 动量的变化
本节课的内容是全日制普通高级中学物理第二册(人教版)第一章第二节《动量定理》。
一、说教材
1.教材的地位和作用:
本章引入动量这个新概念并结合牛顿第二定律推导出《动量定理》。《动量定理》侧重于力在时间上的累积效果。为解决力学问题开辟了新的途径,尤其是打击和碰撞的问题。这一章可视为牛顿力学的进一步展开,为力学的重点章。
《动量定理》为本章第二节,是第一节《动量和冲量》的继续,同时又为第三节《动量守恒定律》奠定了基础。所以《动量定理》有承前启后的作用。同时《动量定理》的知识与人们的日常生活、生产技术和科学研究有着密切的关系,因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。
2.本节教学重点:
(1)动量定理的推导和对动量定理的理解;
(2)利用动量定理解释有关现象和一维情况下的定量分析。
3.教学难点:
动量定理的矢量性,也就是如何正确理解“合”外力的冲量等于物体“动量的变化”。尤其是方向的一致性,即合外力的冲量的方向和动量变化量的方向一致。
4.教学目标:根据教材、大纲和学生情况,制定本节课的教学目标有三个方面:
● 知识与技能
(1)能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理的表达式。
(2)理解动量定理的确切含义,知道动量定理适用于变力。
(3)会用动量定理解释有关现象和处理有关的问题。
● 过程与方法
(1)通过对动量定理的探究过程,尝试用科学探究的方法研究物理问题,认识物理模型工具在物理学的作用。
(2)能够应用动量定理处理一些与生产和生活相关的实际问题,在分析、解决问题的过程中培养交流、合作能力。
● 情感态度与价值观
(1)有参与科技活动的热情,有从生活到物理,从物理到生活的意识。
(2)有主动与他人合作的精神,有团队意识。
(3)关心国内、国外科技发展现状与趋势,有振兴中华的使命感与责任感,有将科学服务于人类的意识。
二、学情分析
高一学生思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡,因此在教学中需以一些感性认识作为依托,加强直观性和形象性,以便学生理解。
学生有根据加速度来分析力和运动的知识准备,利用XX年1月4日美国航天局的“勇气号”探测器着陆火星的图片,创设问题情景,激发学生的兴趣,让学生把物理现象自然过渡到新知识点上,从而引导学生应用已掌握的基础知识,通过理论分析和推理判断来获得新知识。
撞击、打击现象是学生在生活中比较熟悉的,也是他们容易发生兴趣的现象。充分发挥图片、录像和演示实验的作用,符合他们好奇、好动、好强的心理特点,调动他们学习的积极性和主动性。
三、教学方法
应用实验导入法、分组实验法,启发学生通过自己的思考和讨论来探究动量定理。
四、教学程序
本节课分为三个环节,图片新闻创设情景;建立模型共同探究;应用动量定理。
第一环节:创设情景
通过图片新闻的方式,应用多媒体展示“勇气号”探测器成功登陆火星过程的一组图片,创设问题情境导入新课,让同学们产生感性认识。结合他们的生活经验,大部分同学会意识到有一系列措施减小撞地速度,安全气囊的作用是延长作用时间。为了使思路明朗化,提出三个简单问题:
(1)摩擦降(图1)、降落伞(图2)和反向发动机(图3)的作用是什么?
(2)安全气囊(图4)的作用是什么?
(3)采取这些措施最终的目的是什么?
通过上述问题,大部分同学应该想到是为了减小撞击力,还会粗浅地认为,对于同一个物体,撞前速度越小,撞击力越小;撞击时间越长,撞击力越小。
通过问题情景的创设,极大的调动了学生的情感注意力和情感体验力,为师生共同发现问题、提出问题、探究问题、解决问题打下了基础。把高科技的情景引入课堂,体现时代性,符合新课程标准的基本理论。
第二环节:建立模型
这时候速度、时间、动量、冲量、力等几个物理量在学生的头脑中还需要整合,从感性认识进一步上升到理性认识。师生共同建立物理模型,这个模型为水平面上的物体,在合力f的作用下,经过一段时间t,动量由mv0变为mvt。引导同学们根据所学到的牛顿运动定律的知识,去整理这几个物理量之间的关系,探索动量变化跟所受合力的冲量之间的关系。这与新课程标准中提倡的鼓励学生体验自然规律发现的过程,从而建立对自然科学的认识和掌握研究科学的方法是一致的。
在这个模型的基础上,通过推导,大部分同学会得到一个表达式:
ft=mvt-mv0 或 ft=△p
这时不要急于归纳它的物理意义,而是给出学生想像和讨论的时间,让同学们试着解释它,刚开始可能得到一些不完整的结论,比如“冲量等于动量之差”或“冲量等于动量相减”,或“冲量引起动量发生变化”。随着讨论的深入,引导同学们回忆动量的变化这个概念。在求同存异的过程中,探究出合冲量和动量变化量的关系,比如数量关系,因果关系会逐渐清晰,但方向关系还没有特别明朗化。在同学们基本理解的基础上,老师总结并板书动量定理的内容。在师生共同解决问题的学习中,通过原有知识的激活,然后再通过顺应过程重建新知识与原有知识结构之间的联系,使认知发展从一个平衡状态进入另一个更高的发展平衡状态,这一点符合学生的学习建构理论。
当同学们基本能运用动量定理初步解决恒力的问题时,可引伸到动量定理也适用于随时间变化的力,比如打击力或撞击力,但这个力f应取作用时间内的平均力。这样可以开阔学生的思路,便于他们自觉的运用所学知识来处理问题。
第三环节:定性应用
为了培养学生在物理学中从实践到理论,再用理论来指导实践的研究方法。鼓励学生将学习到的物理知识与日常生活、生产技术联系起来。首先围绕定理ft=△p分情况进行讨论。
首先设置一个问题:如果把鸡蛋从一米高的地方释放,摔到水泥地上,碎了,采取什么措施可保证鸡蛋不摔碎?让同学们设计多种方案,他们会猜测在地上铺上沙子,或放一盆水,或海绵等一些弹性好的物质,接着利用有代表性的弹性好的海绵加以验证,把同学们的设计留成兴趣作业。对那些有创造力的设计,给予充分的欣赏和肯定。
减小力的作用。继续和同学们一块分析生活中常见的现象,展示图片(图5),引导同学自己找出生产、生活中的更多例子。
为了引导学生全面思考问题,继续通过播放录像创设了下列的物理情景:铁锤钉钉子,冲床冲压钢板并提出问题。让同学们继续归纳出共性规律:作用时间短,作用力大。引导学生自己找出生产、生活中的更多例子,充分发挥学生的主体作用,培养他们知识迁移的能力。
通过运用对比的方法,对上述两类问题深入分析,使学生对动量定理加深了理解。实现了“学中做”和“做中学”的结合。促使学生从理性认识再到感性认识,符合认识论。
在定性分析的基础上,再次举出第一节的例题,给出这个例题有三个目的:
第一个目的是在上一节分析碰撞过程中动量变化量的基础上,这节课给出撞击的时间,同学们可以应用动量定理来计算撞击力的大小。
在师生共同分析的过程中,第二个目的也就基本达到了,探索出了怎样应用动量定理解题的关键步骤,比如必须首先规定正方向,求动量的变化,再应用动量定理列方程求未知量。
第三个目的:突破难点,也就是动量定理的矢量性,设计两个有梯度的问题来降低难度。
例1:质量为0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动,接触时间为0.02秒,小球受到的弹力的平均值有多大?
问题(1):物体动量变化量是什么方向?
问题(2):联系你学过的弹力产生的条件,从形变的角度分析弹力的方向,合力冲量的方向应该是什么方向?
通过这样的比较,同学们将发现:合力冲量的方向与动量变化量的方向相同,使动量定理的矢量性这个难点具体化和逐渐明朗化。
为了进一步突出重点和突破难点,继续研究第一节中“思考与讨论”题。
思考与讨论:
例2:一个质量为0.2kg的钢球,以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上,入射的角度为45°,碰撞后被斜着弹出,弹出的角度也是45°,速度仍为2m/s。
问题:除了能应用平行四边形分析撞击过程中的动量的变化的方向,能否根据动量定理来分析小球动量的变化?
有上节课的基础,根据平行四边形定则,能够判断动量变化的方向垂直于接触面;根据弹力方向的判断,合冲量的方向也在这个方向上。为了使问题形象化,准备了一个小动画,以显示撞击的过程中小球的形变,以明确小球受到的弹力的方向,进而显示合冲量的方向。以此深入地体会动量定理的表达式是一个矢量式。整个过程以学生为主体,避免了老师的“一言堂”,做到了“老师搭台,学生唱戏”,在课堂上增强了自主学习和合作学习的氛围。
神州5号的成功发射和回收,是中国航天技术的又一个里程碑。通过录像和图片,让同学们围绕动量定理,来分析神州五号如何采取一系列措施实现软着陆的。当同学们发现自己能够用新知识解决如此惊天动地的伟大创举时,必然热血沸腾,激发他们的爱国热情,树立正确的科学观,培养他们振兴中华,将科学服务于人类的使命感和责任感。
至此,这一节课的学习基本结束,老师根据板书小结本节课的重点-动量定理的内容,留作业:
1.p123.3,4。
2.科技小论文:围绕XX年4月7日世界卫生日的主题“道路安全”观察在汽车和摩托车等交通工具中,都有什么样的安全措施,应用你学习的知识,尤其是动量定理加以分析。实现从物理到生活,从理论到实践。