资源简介

高中物理选修一《动量定理》教学设计
一、教材分析
本节是对学生上节课学习到的动量的与新知识点冲量的联系与深化，也是动量守恒定律的基础，起到承上启下的作用，更是本章节的重点，与牛顿第二定律在内容上对应，与动能定理在形式上遥相呼应。作为侧重力在时间上累积的公式，它为学生未来解决运动和力的问题提供了新的思路。此外，动量定理和人们的生产生活息息相关，学习本节课的内容对学生的实践应用也有很重要的现实意义。
二、教学目标与核心素养
1、物理观念：理解冲量的含义及矢量性，能运用动量定理解决一些简单物理问题。
2、科学思维：类比利用v-t图像推导位移与时间关系式，用F-t图像推导变力的动量定理如何展开。
3、科学态度与责任：利用动量定理解释并解决生活中的常见问题。
三、 学生情况分析
此之前学生学习了动量与牛顿第二定律， 在此基础上学习冲量并将冲量和动量联系，借助牛二知识推导出动量定理。对照动能定理，学生不仅知道力在空间上积累的效果，也对时间上积累的效果（动量的变化量）有了初步认识。
四、教学过程
教学环节一： 引入物理情景，探究某一段过程中，力、速度、质量和力的作用时间有无关系。
学生活动设计：每个同学在座位上起跳，利用已有知识，思考与讨论以下问题
问题一：人跳起来膝盖弯曲落地，和膝盖绷直落地，哪个比较痛？
学生实践体会：膝盖绷直落地过程中，膝盖受到的冲击力更大，更痛。（如果跳得比较低，大部分同学表示感受不出来，那么给出传感器的感受）
（注意：两幅图标度不一样，要在希沃里拉伸后再放一起对比；-10m/s2是完全失重状态的加速度，要对比在那之后的加速度大小）
让学生抱着手机在教室讲台上以同样高度下落静止，脚绷直落在地面上的手机受力大（10m（N））（作用时间短这个特点留给学生发现）；但是脚弯曲有一点点缓冲时，手机受力小（5m（N））（作用时间长这个特点留给学生发现）。
（空间不足，无法跳，那么启用以下方案）
（备用）
问题一：（观看跑酷视频和评论区）半月板是人膝盖上的一个部位，为什么评论区的人说这是“半月板最痛的一集”？
学生分析：在大楼之间跳跃膝盖受到冲击力很大。
问题二：（观看跑酷教学视频片段）教练说，要双腿弯曲给予缓冲，这样对膝盖的损伤更小，而双腿绷直下落，那么会很伤膝盖，不过他说他也不知道为什么会这样，那我们同学进行下面一节课的思考，来帮助教练解决这个问题吧：
人落地（脚接触地面前后）为什么会受到地面的冲击？没接触地面的时候有冲击力吗？
学生分析：人和地面有相对运动，所以挤压产生弹力，没有接触就没有弹力所以不会受到冲击
那我们就要对脚接触地面前后这个有冲击力的过程进行分析：跳得高冲击大还是跳得低冲击大？抱着书包冲击力大还是小？为什么？
学生分析：跳得高冲击大，因为自由落体速度大；抱着书包冲击力大，因为质量大。
学生联想总结：冲击力和动量有关。
以相同动量落地，而图中两种落地方式中，地面对人的冲击不同，为什么？
【学生讨论】学生探究：落地到停止运动的时间不同。
联系之前学过的关系式，寻找质量、速度变化量、力和接触时间的关系？
【希沃白板5中，可以移动这些物理量，请一个同学上台，利用加减乘除中某几个符号，将其变成一个已知的公式→牛顿第二定律】
【学生讨论】学生探究总结：类似牛顿第二定律。在教师的引导下，利用牛顿第二定律推导出动量定理。（难点）
教学环节二： 介绍冲量的含义及其运算的注意事项（难点）。
学生活动设计：根据冲量的含义，计算各个力的冲量（一系列变式问题）。
问题一：如图一质量为m的物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。
①求物体所受拉力F的冲量
②求物体所受摩擦力的冲量
③求物体所受支持力的冲量
④求物体所受重力的冲量
⑤求物体所受各个力的冲量和
【利用平板结合下场查看学生的写题情况，一定要受力分析！注意一定要写方向！冲量是矢量！】
学生分析总结：首先要受力分析！回答四个问题之后思考合冲量的表达式与分冲量的关系。得出：
合冲量的求解：
①若每个力的作用时间相等，则可先求出合力，再用I合=F合t求合冲量；
②先求出每个力的冲量，再求出这些冲量的矢量和。（区分总功的求法）
问题二：有功就一定有冲量吗？有冲量就一定有功吗？
学生分析：有功就一定有冲量，因为有位移就代表有运动时间；但有冲量却不一定有功，比如推墙角的箱子，箱子没移动，推力没做功，但是有冲量。
问题三：恒力冲量表达式有了，不是恒力怎么办？
学生分析总结：I=P2-P1，类比利用v-t图像推导位移与时间关系式，用F-t图像推导变力的动量定理：Δp=mΔv=∑FΔt（面积）。
教学环节三： 动量定理的内容深化：因果关系、使用条件，并与动能定理对比。深化结束进行练习诊断。
学生活动设计：再次通过受力分析，实现动量定理的应用。
例题一：
注意受力分析。动量定理如果用合动量的变化量，则要用合力的冲量。
教学环节三： 动量定理的应用。
学生活动设计：利用动量定理解释生活中的问题，并思考如何应用动量定理进入生产生活。
问题一：跳前有哪些动作？原理是什么？落地有哪些动作？原理是什么？
学生分析总结：跳前：弯曲身体或者用手着地从高处翻身；降低起跳重心，减小落地时的动量。落地：弯曲下肢着地，并用手辅助落地，增加缓冲时间。
问题二：解释蹦极用弹性绳、安全气囊、轮船边上的轮胎和快递盒内泡沫纸的用途？
学生分析总结：动量变化量相同时，增加接触时间，减小力的大小。
老师总结：这一类过程就是“缓冲”。
问题三：电玩城的拳击玩具，打击一号弹板，一号弹板撞击二号弹板，通过二号弹板的力传感器得知打击力度的大小。如果力气不够，如何提高自己的分数？
学生分析总结：关键是二号弹板受力大即可，二号弹板受力可以通过增加一号弹板的动量来增加，故只要施力时间长（拳头沿着弹板前进），也可以打出好分数。
得出：施力时间增加，
问题四：我们学校化学办公室门口的直饮机，一关阀门就有声音，为什么？（先播放视频，让学生找找哪里有声音→哪里振动→找到是天花板的输水管在振动）
学生分析总结：关闭水的阀门，水流突然停止，动量变化快，所以受力大，水管振动。
老师总结：这就是“正水锤”现象，严重的水锤甚至会打穿管壁，水花四射，造成经济损失。
问题五：老师大学宿舍有一项规定，不能在阳台栏杆上放东西，为什么？
学生分析总结：高空坠物，动量变化量大，作用时间小，冲击的力很大。
问题六：思考接住高空坠楼小宝宝和电梯坠落时，怎么办能更好保护自己？
学生分析总结：缓冲，弯曲腿，增加受力时间。
课堂小结及板书设计
课堂小结：依据板书复习重点：冲力的计算、动量定理的计算（受力分析找合力）、动量定理的应用。
板书设计：
六、教学反思
学生主体参与度方面：大家表现得都很积极。
学生素养目标达成方面：一开始算动量定理例题，还有很多同学会忽视受力分析，但是在错误受到提醒后，后面提交平板的同学正确率就高了。
学生交流表达方面：有些时候回答的内容不对应核心问题，比如一开始问为什么跳得高受力大，这里应该聚焦落地时的速度，但是学生会受到上节课影响直接回答动量，或者说自由落体的高度更好，没有把握好问题主要矛盾在哪。

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