资源简介

1.1《 冲量 动量》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 粤教版选择性必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于粤教版高中物理选择性必修第一册第一章第一节，是动量守恒定律的起点，具有承前启后的重要地位。教材从生活实例出发，引入冲量与动量的概念，通过实验和理论推导建立两者关系，体现“从现象到本质”的科学思维路径。内容涵盖冲量定义、方向性、单位，动量的矢量性、相对性及其变化量计算，为后续动量定理和动量守恒定律的学习奠定基础。
学情分析
学生已掌握牛顿运动定律、力与加速度的关系，具备一定的矢量运算能力，但对过程量（如冲量）与状态量（如动量）的区别理解尚浅。生活中虽常见碰撞、踢球等现象，但缺乏定量分析意识。高二学生抽象思维逐步发展，可通过情境探究激发兴趣。主要障碍在于冲量作为力对时间的累积效应较难直观感知，动量的矢量性在计算中易忽略方向。需借助类比、图像和实验强化理解。
课时教学目标
物理观念
1. 理解冲量是力在时间上的累积效应，掌握其定义式I=Ft及单位N·s，明确其矢量性与方向判定方法。
2. 掌握动量p=mv的定义，理解其作为描述物体机械运动状态的物理量，能正确进行动量及其变化量的矢量运算。
科学思维
1. 通过比较位移与路程、功与能量等概念，类比构建“过程量—状态量”认知模型，提升归纳与迁移能力。
2. 运用矢量合成法则分析动量变化，结合F-t图象求解变力冲量，发展图象思维与数学建模能力。
科学探究
1. 设计简易实验验证不同作用时间下力对物体运动状态改变的效果差异，体验控制变量法的应用。
2. 借助数字化传感器采集力随时间变化的数据，绘制F-t图并计算面积，探究冲量的物理意义。
科学态度与责任
1. 认识动量概念在交通安全（如安全带、气囊）、体育竞技（如跳远缓冲）中的应用价值，增强将物理知识联系实际的意识。
2. 在小组合作中尊重数据、实事求是，养成严谨求实的科学态度。
教学重点、难点
重点
1. 冲量和动量的定义、表达式、单位及矢量性。
2. 动量变化量的计算及其方向判断。
难点
1. 冲量作为过程量的理解，特别是变力冲量的图象法求解。
2. 动量变化量Δp = p' - p 的矢量运算，尤其是在非共线情况下的处理。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验验证法、讲授法、合作学习
教具准备
气垫导轨、光电门、滑块、数字测力计、计算机数据采集系统、F-t图投影、篮球、沙坑模型
教学环节 教师活动 学生活动
情景导入
【5分钟】 一、生活现象引发思考 （一）、演示“拍篮球”与“接住篮球”两个动作。
教师手持篮球，先用力向下拍打地面使其弹起，再用手掌平伸接住从高处落下的篮球。提问：“同样是手与球接触，为什么拍球时手感到‘冲击’明显，而缓慢接球时却很柔和？这说明力的作用效果可能不仅与力的大小有关，还与什么因素相关？”引导学生观察并描述两种情境下手部感受的差异。
（二）、播放交通事故慢镜头视频片段。
展示一辆汽车撞击护栏后缓慢停下，另一辆相同车型以同样速度撞向水泥墙瞬间停止的画面。提问：“两车初速度相同，最终都停下来，它们受到的总作用效果是否相同？但为何后者损毁更严重？你能想到哪个物理量可能解释这种差异？”鼓励学生大胆猜测，引出“作用时间”这一关键变量。
（三）、提出驱动性问题，揭示课题。
过渡语：“正如诗人泰戈尔所说：‘生如夏花之绚烂，死如秋叶之静美。’生命的节奏有快有慢，力的作用亦然。短短一瞬间的剧烈碰撞，与长时间的温和推动，虽终点相似，过程却截然不同。今天，我们就来揭开这个秘密——引入新课《冲量 动量》，探索力的时间积累效应如何塑造物体的命运轨迹。”板书课题。 1. 观察教师动作，对比手部受力感受。
2. 观看视频，讨论损毁程度不同的原因。
3. 思考并回答教师提问，初步形成“时间影响效果”的猜想。
4. 明确学习主题，进入探究状态。
评价任务 现象描述：☆☆☆
因果推理：☆☆☆
问题聚焦：☆☆☆
设计意图 通过贴近生活的实例和震撼的视觉冲击，创设真实问题情境，激发认知冲突，促使学生主动思考力的作用效果与时间的关系，自然引出冲量概念的必要性，实现从感性认识到理性探究的过渡。
新知建构
【15分钟】 一、建立冲量概念 （一）、回顾力学基本量，类比引出过程量。
教师引导：“我们已经知道，力是改变物体运动状态的原因，F=ma告诉我们力产生加速度。但如果一个很小的力作用很长时间，能否显著改变物体的速度？比如地球引力对卫星的作用。”列出公式FΔt= 并提示：“就像位移是速度对时间的累积，功是力在空间上的累积，那么力在时间上的累积会产生怎样的物理效应？”启发学生类比思考。
（二）、定义冲量，强调矢量性。
正式给出冲量定义：力F与其作用时间t的乘积叫做力的冲量，记作I，即I=Ft。说明其单位为牛·秒（N·s），并指出冲量是矢量，方向与力的方向相同。举例说明：水平向右拉车5秒，F=10N，则I=50N·s，方向水平向右。
（三）、探讨变力冲量，引入图象法。
提问：“若力的大小随时间变化，如人跳跃时地面对人的支持力，还能简单用Ft计算吗？”展示一段真实的F-t曲线图（由传感器测得）。引导学生回忆“v-t图线下面积表示位移”，类比提出“F-t图线下面积是否表示某种物理量？”组织学生分组讨论，并尝试计算矩形脉冲力下的冲量面积。最终得出结论：变力的冲量等于F-t图线与横轴所围的面积，方向由力的方向决定。
二、引入动量概念 （一）、分析运动状态参量。
提问：“要全面描述一个运动物体的状态，除了位置、速度外，还需要考虑什么？比如一辆大货车和一辆小轿车以相同速度行驶，哪一个更难停下来？”引导学生意识到质量m和速度v共同决定了物体“运动的多少”或“被阻止的难度”。
（二）、定义动量，突出状态量属性。
给出动量定义：物体的质量m与其速度v的乘积叫做动量，记作p，即p=mv。强调动量是矢量，方向与速度方向一致。单位为kg·m/s。举例：质量为2kg的小球以3m/s向东运动，其动量p=6kg·m/s，方向向东。
（三）、辨析动量与动能区别。
列表对比动量p=mv与动能Ek= mv ：前者是矢量，反映运动的方向性和惯性大小；后者是标量，反映做功能力。举例说明同一物体速度反向时动量改变而动能不变，深化理解。 1. 回忆已有知识，参与类比推理。
2. 理解冲量定义，记录笔记并举例计算。
3. 分析F-t图，理解面积意义，完成小组讨论任务。
4. 参与动量概念建构，区分动量与动能。
评价任务 概念理解：☆☆☆
图象解读：☆☆☆
类比迁移：☆☆☆
设计意图 通过类比已有知识结构，帮助学生构建新的物理概念体系。利用F-t图象将抽象的过程量可视化，降低理解难度。通过对比辨析强化核心概念的本质特征，避免混淆，促进科学思维的发展。
实验探究
【10分钟】 一、设计实验方案 （一）、明确探究目的。
教师提出：“我们要验证：相同的力作用不同时间，对物体运动状态的改变效果不同。”介绍实验器材：气垫导轨可减小摩擦，滑块作为研究对象，数字测力计可实时记录拉力，光电门测量滑块末速度。
（二）、指导控制变量法设计。
分组讨论：如何保证每次施加的拉力F大小相同？如何精确控制作用时间t？如何测量滑块获得的速度v？引导学生制定步骤：固定拉力传感器位置，使滑块从同一位置释放，通过调节拉动距离控制时间（因F恒定，t∝s），用光电门测末速。
二、实施实验操作 （一）、教师演示第一次实验。
设定F=2.0N，作用时间短（如t =0.5s），记录末速度v 。重复三次取平均值。
（二）、学生分组完成第二次实验。
保持F=2.0N不变，延长作用时间（如t =1.0s），测量末速度v 。提醒注意数据准确性与团队协作。
（三）、采集并展示数据。
将两组数据（F, t, v）汇总至黑板表格。计算两次实验中I=Ft与mv的对应值，引导学生发现I与mv的变化存在关联趋势。 1. 参与讨论，提出实验控制方案。
2. 协作完成实验操作，记录数据。
3. 计算冲量与动量值，观察数据规律。
4. 准备汇报实验结果。
评价任务 方案设计：☆☆☆
操作规范：☆☆☆
数据分析：☆☆☆
设计意图 通过动手实验，让学生亲历科学探究全过程，体会控制变量法的思想精髓。真实数据的获取增强了结论的可信度，也为下一节动量定理的建立埋下伏笔，体现“做中学”的理念。
深化理解
【8分钟】 一、计算动量变化量 （一）、讲解矢量差运算规则。
教师强调：“动量是矢量，其变化量Δp = p' - p 必须遵循矢量减法法则。”以水平向右为正方向，举例：质量m=0.5kg的小球以v=4m/s向右运动，碰墙后以v'=3m/s反弹，则p=+2kg·m/s，p'=-1.5kg·m/s，Δp = (-1.5) - (+2) = -3.5kg·m/s，负号表示变化方向向左。
（二）、非共线情况拓展。
提出进阶问题：“若小球斜射入光滑墙面并垂直弹回，如何求Δp？”画出示意图，引导学生分解速度，运用矢量三角形法则求解。说明此时Δp方向垂直于墙面指向内侧。
二、联系生活实际应用 （一）、解析安全带原理。
提问：“车祸中安全带为何能救命？”引导学生用冲量解释：人体质量一定，需减少的动量Δp固定，安全带延长了减速时间t，从而减小了平均作用力F=Δp/t，降低伤害。
（二）、分析跳远落地姿势。
展示运动员跳远落地屈膝动作图片。说明通过弯曲双腿增加与沙坑接触时间，达到缓冲目的，同样是利用增大t来减小F。反例：直腿落地易受伤。 1. 学习矢量运算法则，完成例题计算。
2. 尝试解决非共线问题，理解方向重要性。
3. 解释安全装置原理，建立物理与生活联系。
4. 反思日常行为中的物理智慧。
评价任务 矢量运算：☆☆☆
实际应用：☆☆☆
原理阐释：☆☆☆
设计意图 突破动量变化量的矢量运算难点，提升数学工具应用能力。通过典型生活案例，使抽象概念具象化，增强社会责任感，体现“从物理走向社会”的课程理念。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化回顾知识点 （一）、梳理核心概念。
教师带领学生共同回顾：“今天我们穿越了一场‘力与时间’的对话之旅。我们认识了冲量I=Ft——它是力在时间轴上的足迹，是过程的印记；也结识了动量p=mv——它是物体运动状态的身份证，是此刻的宣言。我们明白了，正是冲量的积累，悄然改变了动量的模样。”
（二）、升华物理思想。
引用钱学森的话：“正确的结果，是从大量错误中得出来的。”强调科学探索需要反复实验与严密推理。总结道：“每一个看似简单的公式背后，都是无数科学家对自然规律的执着追问。希望你们不仅能记住p=mv，更能记住那份追寻真理的勇气与耐心。”
（三）、布置延伸思考。
提问：“如果一个物体动量很大，是不是就一定危险？比如高速飞行的乒乓球与缓慢行驶的自行车，谁的动量更大？我们应该如何科学评估风险？”留下开放性问题供课后思考。 1. 跟随教师回顾知识脉络。
2. 理解物理背后的思想价值。
3. 记录延伸问题，准备课后探究。
4. 形成整体认知框架。
评价任务 知识整合：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
问题延续：☆☆☆
设计意图 采用结构化与激励性相结合的总结方式，既巩固知识体系，又提升情感价值。通过名人名言和哲理语言，赋予物理学习更深的精神内涵，激发学生的科学情怀与探索欲望。
作业设计
一、基础巩固
1. 下列关于冲量的说法中，正确的是（　　）
　A．物体受到的力越大，冲量越大
　B．物体受力时间越长，冲量越大
　C．冲量是矢量，其方向与力的方向相同
　D．冲量的单位可以是kg·m/s
2. 质量为0.2kg的网球以10m/s的速度水平飞来，运动员用球拍击打后，球以15m/s的速度反向飞出。若球与球拍接触时间为0.05s，求：
（1）网球动量的变化量大小；
（2）球拍对网球的平均作用力大小。
二、能力提升
3. 如图所示为某次踢足球过程中脚对球的作用力随时间变化的F-t图象。请估算此次踢球过程中脚对球的冲量大小。（提示：可用方格纸估测面积）
4. 请查阅资料，简述我国航天器返回舱着陆时采取了哪些措施来减小冲击力，并用本节课所学知识加以解释。
【答案解析】
一、基础巩固
1. C（解析：冲量由F和t共同决定，A、B错；单位应为N·s，但1N·s=1kg·m/s，故D表述不准确；C正确）
2. （1）取飞来方向为正，则v =10m/s，v=-15m/s，Δp = m(v - v ) = 0.2×(-15 - 10) = -5 kg·m/s，大小为5kg·m/s。
（2）由I = F t = Δp，得F = |Δp| / t = 5 / 0.05 = 100 N。
二、能力提升
3. 估算F-t图线下面积。可用数方格法：每个小格代表0.02s×40N=0.8N·s。粗略计算阴影部分约含75格，故I ≈ 75 × 0.8 = 60 N·s。
4. 返回舱采用降落伞减速、反推发动机点火、底部填充缓冲材料等措施。这些均是为了延长着陆过程的作用时间t，在动量变化量Δp一定的情况下，根据F = Δp / t，增大t可显著减小平均冲击力，保障航天员安全。
板书设计
1.1 冲量 动量
冲量 I 动量 p 定义：I = Ft定义：p = mv 单位：N·s 单位：kg·m/s矢量性：与F同向 矢量性：与v同向变力冲量：F-t图面积 动量变化：Δp = p' - p（矢量差）
联系：冲量是动量变化的原因 → 埋下伏笔
应用：安全带、气囊、跳远缓冲 → 时间↑ 力↓
教学反思
成功之处
1. 情境导入生动有效，篮球演示与车祸视频强烈激发了学生兴趣，顺利引出核心问题。
2. 实验设计合理，借助气垫导轨和传感器提高了数据精度，学生参与度高，探究氛围浓厚。
3. 板书结构清晰，采用对比表格呈现冲量与动量，便于学生理解和记忆。
不足之处
1. 部分学生在动量变化的矢量运算中仍出现方向错误，需在后续练习中加强专项训练。
2. F-t图面积估算环节时间略紧，个别小组未能充分讨论，可提前发放方格纸辅助。
3. 对“冲量是动量变化的原因”这一因果关系的哲学意味挖掘尚浅，可进一步引导深度思考。

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