動量定理的物理教案

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摘要：從說教材、學情分析、教學方法、教學程序四個方面詳細闡述了動量定理這節課的地位、作用、重點、難點，分析了學生的實際知識情況，采用的教學方法和教學的三個環節。

關鍵詞：動量定理沖量動量的變化

本節課的內容是全日制普通高級中學物理第二冊(人教版)第一章第二節《動量定理》。

一、說教材

1.教材的地位和作用：

本章引入動量這個新概念并結合牛頓第二定律推導出《動量定理》。《動量定理》側重于力在時間上的累積效果。為解決力學問題開辟了新的途徑，尤其是打擊和碰撞的問題。這一章可視為牛頓力學的進一步展開，為力學的重點章。

《動量定理》為本章第二節，是第一節《動量和沖量》的繼續，同時又為第三節《動量守恒定律》奠定了基礎。所以《動量定理》有承前啟后的作用。同時《動量定理》的知識與人們的日常生活、生產技術和科學研究有著密切的關系，因此學習這部分知識有著廣泛的現實意義。

2.本節教學重點：

(1)動量定理的推導和對動量定理的理解;

(2)利用動量定理解釋有關現象和一維情況下的定量分析。

3.教學難點：

動量定理的矢量性，也就是如何正確理解“合”外力的沖量等于物體“動量的變化”。尤其是方向的一致性，即合外力的沖量的方向和動量變化量的方向一致。

4.教學目標：根據教材、大綱和學生情況，制定本節課的教學目標有三個方面：

●知識與技能

(1)能從牛頓運動定律和運動學公式推導出動量定理的表達式。

(2)理解動量定理的確切含義，知道動量定理適用于變力。

(3)會用動量定理解釋有關現象和處理有關的問題。

●過程與方法

(1)通過對動量定理的探究過程，嘗試用科學探究的方法研究物理問題，認識物理模型工具在物理學的作用。

(2)能夠應用動量定理處理一些與生產和生活相關的實際問題，在分析、解決問題的過程中培養交流、合作能力。

●情感態度與價值觀

(1)有參與科技活動的熱情，有從生活到物理，從物理到生活的意識。

(2)有主動與他人合作的精神，有團隊意識。

(3)關心國內、國外科技發展現狀與趨勢，有振興中華的使命感與責任感，有將科學服務于人類的意識。

二、學情分析

高一學生思維方式要求逐步由形象思維向抽象思維過渡，因此在教學中需以一些感性認識作為依托，加強直觀性和形象性，以便學生理解。

學生有根據加速度來分析力和運動的知識準備，利用2004年1月4日美國航天局的“勇氣號”探測器著陸火星的圖片，創設問題情景，激發學生的興趣，讓學生把物理現象自然過渡到新知識點上，從而引導學生應用已掌握的基礎知識，通過理論分析和推理判斷來獲得新知識。

撞擊、打擊現象是學生在生活中比較熟悉的，也是他們容易發生興趣的現象。充分發揮圖片、錄像和演示實驗的作用，符合他們好奇、好動、好強的心理特點，調動他們學習的積極性和主動性。

三、教學方法

應用實驗導入法、分組實驗法，啟發學生通過自己的思考和討論來探究動量定理。

四、教學程序

本節課分為三個環節，圖片新聞創設情景;建立模型共同探究;應用動量定理。

第一環節：創設情景

通過圖片新聞的方式，應用多媒體展示“勇氣號”探測器成功登陸火星過程的一組圖片，創設問題情境導入新課，讓同學們產生感性認識。結合他們的生活經驗，大部分同學會意識到有一系列措施減小撞地速度，安全氣囊的作用是延長作用時間。為了使思路明朗化，提出三個簡單問題：

(1)摩擦降(圖1)、降落傘(圖2)和反向發動機(圖3)的作用是什么?

(2)安全氣囊(圖4)的作用是什么?

(3)采取這些措施最終的目的是什么?

通過上述問題，大部分同學應該想到是為了減小撞擊力，還會粗淺地認為，對于同一個物體，撞前速度越小，撞擊力越小;撞擊時間越長，撞擊力越小。

通過問題情景的創設，極大的調動了學生的情感注意力和情感體驗力，為師生共同發現問題、提出問題、探究問題、解決問題打下了基礎。把高科技的情景引入課堂，體現時代性，符合新課程標準的基本理論。

第二環節：建立模型

這時候速度、時間、動量、沖量、力等幾個物理量在學生的頭腦中還需要整合，從感性認識進一步上升到理性認識。師生共同建立物理模型，這個模型為水平面上的物體，在合力F的作用下，經過一段時間t，動量由mv0變為mvt。引導同學們根據所學到的牛頓運動定律的知識，去整理這幾個物理量之間的關系，探索動量變化跟所受合力的沖量之間的關系。這與新課程標準中提倡的鼓勵學生體驗自然規律發現的過程，從而建立對自然科學的認識和掌握研究科學的方法是一致的。

在這個模型的基礎上，通過推導，大部分同學會得到一個表達式：

Ft=mvt-mv0或Ft=△P

這時不要急于歸納它的物理意義，而是給出學生想像和討論的時間，讓同學們試著解釋它，剛開始可能得到一些不完整的結論，比如“沖量等于動量之差”或“沖量等于動量相減”，或“沖量引起動量發生變化”。隨著討論的深入，引導同學們回憶動量的變化這個概念。在求同存異的過程中，探究出合沖量和動量變化量的關系，比如數量關系，因果關系會逐漸清晰，但方向關系還沒有特別明朗化。在同學們基本理解的基礎上，老師總結并板書動量定理的內容。在師生共同解決問題的學習中，通過原有知識的激活，然后再通過順應過程重建新知識與原有知識結構之間的聯系，使認知發展從一個平衡狀態進入另一個更高的發展平衡狀態，這一點符合學生的學習建構理論。

當同學們基本能運用動量定理初步解決恒力的問題時，可引伸到動量定理也適用于隨時間變化的力，比如打擊力或撞擊力，但這個力F應取作用時間內的平均力。這樣可以開闊學生的思路，便于他們自覺的運用所學知識來處理問題。

第三環節：定性應用

為了培養學生在物理學中從實踐到理論，再用理論來指導實踐的研究方法。鼓勵學生將學習到的物理知識與日常生活、生產技術聯系起來。首先圍繞定理Ft=△P分情況進行討論。

首先設置一個問題：如果把雞蛋從一米高的地方釋放，摔到水泥地上，碎了，采取什么措施可保證雞蛋不摔碎?讓同學們設計多種方案，他們會猜測在地上鋪上沙子，或放一盆水，或海綿等一些彈性好的物質，接著利用有代表性的彈性好的海綿加以驗證，把同學們的設計留成興趣作業。對那些有創造力的設計，給予充分的欣賞和肯定。

減小力的作用。繼續和同學們一塊分析生活中常見的現象，展示圖片(圖5)，引導同學自己找出生產、生活中的更多例子。

為了引導學生全面思考問題，繼續通過播放錄像創設了下列的物理情景：鐵錘釘釘子，沖床沖壓鋼板并提出問題。讓同學們繼續歸納出共性規律：作用時間短，作用力大。引導學生自己找出生產、生活中的更多例子，充分發揮學生的主體作用，培養他們知識遷移的能力。

通過運用對比的方法，對上述兩類問題深入分析，使學生對動量定理加深了理解。實現了“學中做”和“做中學”的結合。促使學生從理性認識再到感性認識，符合認識論。

在定性分析的基礎上，再次舉出第一節的例題，給出這個例題有三個目的：

第一個目的是在上一節分析碰撞過程中動量變化量的基礎上，這節課給出撞擊的時間，同學們可以應用動量定理來計算撞擊力的大小。

在師生共同分析的過程中，第二個目的也就基本達到了，探索出了怎樣應用動量定理解題的關鍵步驟，比如必須首先規定正方向，求動量的變化，再應用動量定理列方程求未知量。

第三個目的：突破難點，也就是動量定理的矢量性，設計兩個有梯度的問題來降低難度。

例1：質量為0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，接觸時間為0.02秒，小球受到的彈力的平均值有多大?

問題(1)：物體動量變化量是什么方向?

問題(2)：聯系你學過的彈力產生的條件，從形變的角度分析彈力的方向，合力沖量的方向應該是什么方向?

通過這樣的比較，同學們將發現：合力沖量的方向與動量變化量的方向相同，使動量定理的矢量性這個難點具體化和逐漸明朗化。

為了進一步突出重點和突破難點，繼續研究第一節中“思考與討論”題。

思考與討論：

例2：一個質量為0.2kg的鋼球，以2m/s的速度斜射到堅硬的大理石板上，入射的角度為45°，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45°，速度仍為2m/s。

問題：除了能應用平行四邊形分析撞擊過程中的動量的變化的方向，能否根據動量定理來分析小球動量的變化?

有上節課的基礎，根據平行四邊形定則，能夠判斷動量變化的方向垂直于接觸面;根據彈力方向的判斷，合沖量的方向也在這個方向上。為了使問題形象化，準備了一個小動畫，以顯示撞擊的過程中小球的形變，以明確小球受到的彈力的方向，進而顯示合沖量的方向。以此深入地體會動量定理的表達式是一個矢量式。整個過程以學生為主體，避免了老師的“一言堂”，做到了“老師搭臺，學生唱戲”，在課堂上增強了自主學習和合作學習的氛圍。

神州5號的成功發射和回收，是中國航天技術的又一個里程碑。通過錄像和圖片，讓同學們圍繞動量定理，來分析神州五號如何采取一系列措施實現軟著陸的。當同學們發現自己能夠用新知識解決如此驚天動地的偉大創舉時，必然熱血沸騰，激發他們的愛國熱情，樹立正確的科學觀，培養他們振興中華，將科學服務于人類的使命感和責任感。

至此，這一節課的學習基本結束，老師根據板書小結本節課的重點-動量定理的內容，留作業：

1.P123.3，4。

2.科技小論文：圍繞2003年4月7日世界衛生日的主題“道路安全”觀察在汽車和摩托車等交通工具中，都有什么樣的安全措施，應用你學習的知識，尤其是動量定理加以分析。實現從物理到生活，從理論到實踐。