動(dòng)量定理探究式物理教案

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一、設(shè)計(jì)思想

本節(jié)課以學(xué)生為主體，運(yùn)用“引導(dǎo)→探究”模式進(jìn)行教學(xué)。在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與、主動(dòng)探究、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐，在教師合理、有效的引導(dǎo)下進(jìn)行高效率學(xué)習(xí)，以充分體現(xiàn)探究的過(guò)程和實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生探究能力培養(yǎng)的過(guò)程。為此本人在下面的三方面進(jìn)行了嘗試。

1.變演示實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

課堂演示實(shí)驗(yàn)一般以教師為主體，學(xué)生僅僅是旁觀者，沒有直接參與，不利于其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教材上“雞蛋落地不破”為課堂演示實(shí)驗(yàn)，本人在教學(xué)中將其改為探索性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在課前設(shè)計(jì)各種不同的方法舉行“雞蛋落地不破，看誰(shuí)舉得高”設(shè)計(jì)比賽，在課堂上演示。讓學(xué)生充分地動(dòng)腦、動(dòng)手、動(dòng)口，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，從而有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的激發(fā)。

2.設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生探索知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問題的能力。

傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)中在講完“動(dòng)量定理”時(shí)，讓學(xué)生動(dòng)手做這樣一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，如：課本上提到的“緩沖裝置的模擬”，以加深對(duì)動(dòng)量定理的理解。本人在教學(xué)過(guò)程的一開始就讓同學(xué)兩人一組做實(shí)驗(yàn)：“在課桌邊上放一張紙，再在紙上放一塊橡皮(或鋼筆套)，請(qǐng)同學(xué)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把紙從橡皮(或鋼筆套)下拉出，但不能把橡皮(或鋼筆套)拉落下。邊做邊思考，怎樣做才能完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，談一談自己的感受。”通過(guò)實(shí)踐，充分體驗(yàn)紙對(duì)橡皮(或鋼筆套)摩擦力的作用時(shí)間對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的影響。

3.從學(xué)生的生活實(shí)際出發(fā)，感受和體驗(yàn)動(dòng)量定理在生活實(shí)際中的應(yīng)用。充分體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的要求。

二、課前準(zhǔn)備

課前布置思考題：一個(gè)質(zhì)量為60g的雞蛋，從3m高處落到水泥地面上，要求著地后完整無(wú)損。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種可行的方案，并能演示。其理論依據(jù)是什么?能否根據(jù)你所學(xué)過(guò)的知識(shí)加以論證呢?

三、教學(xué)目標(biāo)

(1)基礎(chǔ)知識(shí)：

理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式，知道動(dòng)量定理適用于變力;

會(huì)用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象和處理有關(guān)的問題。

(2)思想教育：學(xué)會(huì)用辯證的觀點(diǎn)分析問題。

(3)能力培養(yǎng)：用理論分析實(shí)際問題。

四、重點(diǎn)與難點(diǎn)

用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象，動(dòng)量、沖量的方向問題，是使用動(dòng)量定理的難點(diǎn)。

五、教具

雞蛋，沙，橡膠錘，鐵錘，細(xì)線，橡皮筋，小鐵球，鐵架臺(tái)，寬約2cm，長(zhǎng)約20cm的紙條，橡皮一塊和投影片等。

六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

(一)創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課題。

以10m/s的速度運(yùn)動(dòng)的球，能不能用頭去頂?(足球，就能去頂;鉛球，則不能。)

質(zhì)量為20g的小物體運(yùn)動(dòng)過(guò)來(lái)，能不能用手去接?

(速度小，就能去接。速度大，如子彈，就不能。)

動(dòng)量決定于物體質(zhì)量m與速度v的乘積。

板書：P=mv

有人說(shuō)動(dòng)量大的不能接，動(dòng)量小的能接。還有人說(shuō)如果是質(zhì)量不太大，速度又不太快的物體就敢接了。那么如果是50g的雞蛋以5m/s的進(jìn)度向你飛來(lái)，你敢接嗎?

(頭接雞蛋時(shí)要用力，作用力大時(shí)，頭對(duì)雞蛋有作用沖量作用，雞蛋會(huì)破的。)

板書：I=Ft

對(duì)于這個(gè)問題可以通過(guò)我們今天的學(xué)習(xí)，討論沖量與動(dòng)量的關(guān)系，進(jìn)一步探索其答案。

(二)做中學(xué)探究物理規(guī)律。

師：請(qǐng)同學(xué)先思考這樣一個(gè)問題：

投影片1

一個(gè)質(zhì)量為60g的雞蛋，從3m高處落到水泥地面上，要求著地后完整無(wú)損。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種可行的方案。理論依據(jù)是什么?能否根據(jù)你所學(xué)過(guò)的知識(shí)加以論證呢?

學(xué)生討論并提出多種方案：①在地上放一層海綿;②用海綿把雞蛋包住;③做一個(gè)降落傘帶著雞蛋往下放;④在地上放一盆水(或沙)。

師：我們請(qǐng)?zhí)岢龇桨杆牡耐瑢W(xué)上講臺(tái)把實(shí)驗(yàn)做給同學(xué)們看一看。

(學(xué)生上講臺(tái)站在凳上做這個(gè)實(shí)驗(yàn))

演示實(shí)驗(yàn)讓雞蛋從高3m處自由下落到沙地上。

師：能不能講一講你這樣做的理由?

生：減少地面對(duì)雞蛋的作用力。

師：能不能從理論上加以論證呢?

由學(xué)生自己推導(dǎo)，老師總結(jié)。

板書：設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體，初速度為v，在恒力F作用下在時(shí)間t內(nèi)速度變化到v''''。

由于物體作勻加速運(yùn)動(dòng)，則有a=(v''''-v)/t

再根據(jù)牛頓第二定律，有F=ma，可得

Ft=mat=mv''''-mv

F=(mv''''-mv)/t

由上式可知在從相同高度落下的情況下，(mv''''-mv)是一個(gè)定值，要使F減少，只有增加力的作用時(shí)間。所以上述方案中都是為了增加作用時(shí)間t。

師：大家回過(guò)來(lái)討論表達(dá)式Ft=mv''''-mv。

式子左側(cè)是物體受到所推外力合力的沖量，用I表示。

mv''''和mv是沖量作用前、作用后的動(dòng)量。分別用P和P''''表示。

P''''-P是物體動(dòng)量的改變，又叫動(dòng)量的增量。

等式的物理意義是：物體動(dòng)量的改變，等于物體所受外力沖量的總和。這就是動(dòng)量定理。用公式表示：

板書：I=P''''-P

即物體所受合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理。

Ft=P''''-P或Ft=mv''''-mv

說(shuō)明：

(1)上述公式是一矢量式，其運(yùn)算遵循平行四邊形定則。若各量的方向在同一直線上，則應(yīng)首先規(guī)定正方向，將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。

(2)在動(dòng)量定理的上述推導(dǎo)中，我們是根據(jù)牛頓第二定律F=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vt=v0+at，即在設(shè)定力是恒定情況下推導(dǎo)出來(lái)的。實(shí)際上，物體所受的力通常不是恒定的。例如在乒乓球與拍碰撞過(guò)程中，用球棒打擊壘球，用鐵錘釘釘子等，乒乓球、壘球和釘子所受的力就不是恒定的。但可以證明，動(dòng)量定理不但適用于恒力，也適用于隨時(shí)間而變化的變力。對(duì)于變力的情況，動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。

投影片2

例：一個(gè)質(zhì)量為0.18kg的壘球，以2m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后，反向水平飛回，速度的大小為45m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間為0.01s。球棒對(duì)壘球的平均作用力有多大?

投影片3

應(yīng)用步驟：

①先選定正方向。

②對(duì)物體(一般為單個(gè)物體)進(jìn)行過(guò)程分析和受力分析，弄清各力在各過(guò)程中的沖量，求出合沖量，且注意各量的正負(fù)。

③對(duì)物體進(jìn)行狀態(tài)分析，寫出初、末狀態(tài)的動(dòng)量，并求出研究過(guò)程中的動(dòng)量的變化量。

④應(yīng)用動(dòng)量定理列式求解。

師：學(xué)習(xí)了動(dòng)量定理后，對(duì)上面同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案就能理解，并希望能自覺地運(yùn)用。下面請(qǐng)每一個(gè)同學(xué)自己親自來(lái)感受一下動(dòng)量定理的應(yīng)用。

投影片4

小實(shí)驗(yàn)在課桌邊上放一張紙，再在紙上放一塊橡皮，請(qǐng)同學(xué)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把紙從橡皮下抽出，但不能把橡皮拉落下。邊做邊思考，怎樣做才能完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，談一談自己的感受。

(請(qǐng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗的同學(xué)講做不成功的感受，再請(qǐng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的同學(xué)到講臺(tái)上做給全班同學(xué)看。)

(三)學(xué)中做揭示生活現(xiàn)象。

師：請(qǐng)同學(xué)們舉例動(dòng)量定理在實(shí)際生活中的應(yīng)用：

例如：①跳遠(yuǎn)時(shí)跳落在沙坑里;

②在搬運(yùn)易碎物品時(shí)，在箱子里放一些碎紙、泡沫等;

③輪船碼頭上裝有橡皮輪胎;

④打籃球接球時(shí)有緩沖動(dòng)作;

⑤蹦極;

⑥雜技節(jié)目：胸口碎大石;

⑦釘釘子用鐵錘，而不用橡皮錘;

師：懂得動(dòng)量定理的原理在生活中也應(yīng)該注意其有害性。

(四)課堂，總結(jié)。

(略)

(五)布置作業(yè)。