2020_2021学年高中物理第一章碰撞与动量守恒2动量教案1教科版选修3_5.doc

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1、动量【设计思路】动量是整个物理力学中一个极为重要的概念,动量及相关知识的介入可以顺利解决瞬时、微观、高速等牛顿运动定律所无法企及的情景。随着科学的发展,源于经典力学的动量已逐步延伸到电磁学、光学、相对论力学及量子力学等领域。然而动量概念自身却晦涩难懂,导致学生的学习往往是浮光掠影,浅尝辄止,难以真正领略其内涵。为对动量概念产生的原因及动量的本质给予很好的诠释,教师将化身历史的引领者,带领学生一起重温动量概念建立的探索之旅。以动量的创立史为教学主线“重构”了动量的教学路径,从而使学生可以快速且高效地完成动量概念的内化,不必再彷徨

2、于荆棘之中。整个教学以动量概念的历史演进为明线,以科学情感熏陶为暗线,采用三个阶段层层递进的形式,向学生一步步还原出历史上动量建立的真正过程,为学生全面厘清动量概念产生的来龙去脉。一面通过对历史的追根溯源,带领学生重演物理学家们建立动量概念的关键环节,使学生对动量概念产生系统而丰满的认识;一面借助“历史力量”的浸润与熏陶,使学生充分体味到物理概念建立的艰辛与曼妙,并形成自己的“taste”。【教学目标】1.通过运用牛顿运动定律在解决冰壶碰撞、反冲小车实际问题过程中,发现不变量mv.2.追溯动量的创历史,厘清动量概念产生的来龙去

3、脉。3.借助“历史力量”的浸润与熏陶,了解科学发展所经历的螺旋式进程,体悟科学家们坚忍不拔、真诚执着、锲而不舍的意志品质,并树立相应的责任心和进取心。【教学重点】追溯动量的创历史,厘清动量概念产生的来龙去脉。【教学难点】-12-重演物理学家们建立动量概念的关键环节,做好演示实验,启发学生熟识各色历史人物在动量建立过程中起到的关键作用。【教学资源】多媒体ppt;自制教具反冲小车;牛顿碰撞球;气垫导轨;数字计时器【教学流程】反冲小车冰壶碰撞问题引入发现不变量mv科学方法观教育动量概念建立全过程动量概念的诞生动量概念的完善动量概念的

4、辨析-12-小讨论动量概念的意义【教学过程】一、问题导入1:冰壶比赛(视频)视频中出现了两个冰壶发生正碰,之后原来静止的冰壶运动,而原来运动的冰壶却突然静止,由于平时学生很少遇到这种现象,从而激发学生积极思考:为什么两冰壶碰撞后原来运动的冰壶会突然静止,而原来静止的冰壶运动了,它的速度看似是原来运动冰壶速度,究竟是不是呢?(教师示范)引导学生运用已有的知识解答:设原来运动的冰壶质量为,原来静止的冰壶质量为,因两个物体相碰,根据牛顿第三定律有根据牛顿第二定律,代入上式可得由加速度的定义式,代入上式有视频中,原来运动的冰壶碰后静止

5、,故有;而碰前静止的冰壶代入上式,有-12-由于两个冰壶质量相等,所以有这样就从理论层面回答了上面的问题,而且得到一个规律:两个质量相等的物体正碰,会发生速度交换。二、问题导入2:小车弹开实验(演示)有两辆质量相同的小车,中间有一个弹簧,刚开始时弹簧处于压缩状态,并用绳子系紧,剪短绳子之后,两小车弹开的速度近似相等,接下来,给一个小车增加重物,就会发现带有重物的小车弹开的速度明显小于空车。这个现象虽然普通,但学生仍会有疑问:如何在理论上得以解释。有了前面的示例,学生可以自己独立解决。设两辆小车质量分别为,,对于两辆小车,根据牛

6、顿第三定律有根据牛顿第二定律,代入上式可得由加速度的定义式,代入上式有由初始条件:有当两小车质量相等时,有,即小车1与小车2速度大小相等,方向相反。当小车1上增加重物时,有,即小车1速度大小小于小车2速度大小,方向相反。这样我们就从理论层面解决了实验方面的问题,同时发现一个新的规律:如果两个小车相互弹开,质量大的小车获得速度小,质量相等时,两小车速度大小相等。三、“发现”不变量(引导学生发现上述其中的共性):处理的问题都是两个物体相互作用的问题,一个是相互碰撞,一个是相互分离,其实都是相互作用。处理问题的方法都用到了牛顿第三定

7、律和牛顿第二定律-12-有一个相同的结论:启发学生,为什么这个关系是总成立,这个式子有什么特殊含义呢?等号左边代表物体1的增加,等号右边代表物体1的减小,即,相互作用的物体,一个物体的增加,等于另一个物体的减小。换言之,对于相互作用的两物体系统而言,我们发现是一个不变的东西,这个特殊的不变量,物理学上叫做动量。这个关系式,使我们在探究学习中发现的重要物理规律,叫做动量守恒。四、科学方法观教育1.刚才我们在理论分析问题过程中,是做了简化处理,是把相互作用的两个物体间的作用力等效为不变的,即平均作用力,两部分物体的加速度应该理解为

8、平均加速度。事实上,物体间的碰撞,火箭的发射,炮弹的爆炸这类问题,受力情况相当复杂,实际牵涉的又会是多个物体的运动,直接运用牛顿运动定律来解决就会非常困难。2.因此,需要从另外的角度出发,引入一些新概念,并探寻与原有概念的联系和自身所遵循的规律,使问题解决。著名的物理科学史学

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