“動量定理”探究式教學設計

一、設計思想

本節課以學生為主體，運用“引導一探究”模式進行教學。在課堂上鼓勵學生主動參與、主動探究、主動思考、主動實踐，在教師合理、有效的引導下進行高效率學習，以充分體現探究的過程和實現對學生探究能力培養的過程。為此本人在下面的三方面進行了嘗試。

1．變演示實驗為實驗設計，培養學生的創新能力。

課堂演示實驗一般以教師為主體，學生僅僅是旁觀者，沒有直接參與，不利于其創新能力的培養。教材上“雞蛋落地不破”為課堂演示實驗，本人在教學中將其改為探索性實驗，讓學生在課前設計各種不同的方法舉行“雞蛋落地不破，看誰舉得高”設計比賽，在課堂上演示。讓學生充分地動腦、動手、動口，發揮學生的主體作用，從而有利于學生創造性思維的激發。

2．設計探索性實驗，培養學生探索知識、發現問題的能力。

傳統的教學設計中在講完“動量定理”時，讓學生動手做這樣一個小實驗，如：課本上提到的“緩沖裝置的模擬”，以加深對動量定理的理解。本人在教學過程的一開始就讓同學兩人一組做實驗：“在課桌邊上放一張紙，再在紙上放一塊橡皮(或鋼筆套)，請同學做一個實驗，把紙從橡皮(或鋼筆套)下抽出，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實驗，談一談自己的感受?！蓖ㄟ^實踐，充分體驗紙對橡皮(或鋼筆套)摩擦力的作用時間對其運動狀態的改變的影響。

3．從學生的生活實際出發，感受和體驗動量定理在生活實際中的應用。充分體現新課程標準中提出的“從生活走向物理，從物理走向社會”的要求。

二、課前準備

課前布置思考題：一個質量為60g的雞蛋，從3m高處落到水泥地面上，要求著地后完整無損。請你設計一種可行的方案，并能演示。其理論依據是什么?能否根據你所學過的知識加以論證呢？

三、教學目標

(1)基礎知識：

理解動量定理的確切含義和表達式，知道動量定理適用于變力；

會用動量定理解釋現象和處理有關的問題。

(2)思想教育：學會用辯證的觀點分析問題。

(3)能力培養：用理論分析實際問題。

四、重點與難點

用動量定理解釋有關現象，動量、沖量的方向問題，是使用動量定理的難點。

五、教具

雞蛋，沙，橡膠錘，鐵錘，細線，橡皮筋，小鐵球，鐵架臺，寬約2cm，長約20cm的紙條，橡皮一塊和投影片等。

六、教學過程設計

(一)創設問題情境，引入新課題。

以10m／s的速度運動的球，能不能用頭去頂?

(足球，就能去頂；鉛球，則不能。)

質量為20g的小物體運動過來，能不能用手去接?

(速度小，就能去接。速度大，如子彈，就不能。)

動量決定于物體質量m與速度v的乘積。

板書：P=mv

有人說動量大的不能接，動量小的能接。還有人說如果是質量不太大，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的速度向你飛來，你敢接嗎?

(頭接雞蛋時要用力，作用力大時，頭對雞蛋有作用沖量作用，雞蛋會破的。)

板書：I=Ft

對于這個問題可以通過我們今天的學習，討論沖量與動量的關系，進一步探索其答案。

(二)做中學探究物理規律。

師：請同學先思考這樣一個問題：

[投影片1]

一個質量為60g的雞蛋，從3m高處落到水泥地面上，要求著地后完整無損。請你設計一種可行的方案。理論依據是什么？能否根據你所學過的知識加以論證呢？

學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??；③做一個降落傘帶著雞蛋往下放；④在地上放一盆水(或沙)。

師：我們請提出方案四的同學上講臺把實驗做給同學們看一看。

(學生上講臺站在凳上做這個實驗)

[演示實驗]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：減少地面對雞蛋的作用力。

師：能不能從理論上加以論證呢?

由學生自己推導，老師總結。

板書：設一個質量為m的物體，初速度為v，在恒力F作用下在時間t內，速度變化到v’。

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

師：大家回過來討論表達式Ft=mv’-mv。

式子左側是物體受到所有外力合力的沖量，用I表示。

mv和mv’是沖量作用前、作用后的動量。分別用P和P’表不。

P’－P是物體動量的改變，又叫動量的增量。

等式的物理意義是：物體動量的改變，等于物體所受外力沖量的總和。這就是動量定理。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量的變化，這個結論叫做動量定理。

Ft=P’-P或Ft=mv’-my

說明：

(1)上述公式是一矢量式，其運算遵循平行四邊形定則。若各量的方向在同一直線上，則應首先規定正方向，將矢量運算簡化為代數運算。

(2)在動量定理的上述推導中，我們是根據牛頓第二定律F=ma和運動學公式v_t=v_o+at，即在設定力是恒定情況下推導出來的。實際上，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，動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間而變化的變力。對于變力的情況，動量定理中的F應理解為變力在作用時間內的平均值。

[投影片2]

例：一個質量為0．18kg的壘球，以25m／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，設球棒與壘球的作用時間為0．01s。球棒對壘球的平均作用力有多大?

[投影片3]

應用步驟：

①先選定正方向。

②對物體(一般為單個物體)進行過程分析和受力分析，弄清各力在各過程中的沖量，求出合沖量，且注意各量的正負。

③對物體進行狀態分析，寫出初、末狀態的動量，并求出研究過程中的動量的變化量。

④應用動量定理列式求解。

師：學習了動量定理后，對上面同學的實驗方案就能理解，并希望能自覺地運用。下面請每一個同學自己親自來感受一下動量定理的應用。

[投影片4]

[小實驗]在課桌邊上放一張紙，再在紙上放一塊橡皮，請同學做一個實驗，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實驗，談一談自己的感受。

(請一個實驗失敗的同學講做不成功的感受，再請一個實驗成功的同學到講臺上做給全班同學看。)

(三)學中做揭示生活現象。

師：請同學們舉例動量定理在實際生活中的應用：

例如：①跳遠時跳落在沙坑里；

②在搬運易碎物品時，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打籃球接球時有緩沖動作；

⑤蹦極；

⑥雜技節目：胸口碎大石；

⑦釘釘子用鐵錘，而不用橡皮錘；

師：懂得動量定理的原理在生活中也應該注意其有害性。

(四)課堂總結。

(略)

(五)布置作業。

(作者單位：江蘇省常州市武進洛陽中學)

(摘自《中小學教學研究》)

責任編輯／宋一兵