1.6 反冲现象 火箭
教材分析:本节选自高中物理选择性必修第一册第一章第6节,知识结构相对简单,但内容是对本章知识的巩固和知识的实际运用,尤其是对动量守恒定律知识的复习。本节课程成是在学生学习了动量守恒定律以后,将其应用在实际生活中的一种典型的物理现象,学生通过观看演示实验从中体会反冲现象,知道反冲现象的本质是系统动量守恒,并且能够对反冲现象进行定量的运算是本节课程的主要意义所在。 所以本节知识的地位非常重要,即是对本章所学知识的总结,也是物理知识在实际生活中的运用。
教学目标: 1.物理观念:能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释,培养学生的运动与相互作用观和能量观; 2.科学思维:培养学生物理建模的思维,学会从多角度分析物理问题,培养学生科学严谨的逻辑思维,进一步提高学生运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力 3.科学探究:通过情景让学生从日常生活的现象中提出问题,运用所学知识进行科学解释 4.科学态度与责任:通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事实,结合我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先烈,激发学生热爱社会主义的情感。
教学重点:如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动 教学难点:运用动量守恒定律对反冲运动进行定量计算
教学过程
教学环节 教学内容 学生活动 设计意图
新课引入 1、小实验: 把气球吹满气,猛一松手,会出现什么现象呢? 2、看视频 章鱼游动时体现了什么物理原理? 学生观看视频 思考问题 通过对生活中实际现象的观察,引发学生的思考,同时激发学生的学习兴趣,引入新课
一、反冲现象 提出问题:以下运动具有哪些共同点 反冲现象: 定义: 发射炮弹时,炮弹从炮筒中飞出,炮身则向后退。这种情况由于系统内力很大,外力可忽略,可用动量守恒定律来解释。射击前,炮弹静止在炮筒中,它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动,根据动量守恒定律,炮身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量,所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫作反冲 反冲运动的特点:①.物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动 ②内力远大于外力(或在某一方向上内力远大于外力),系统动量守恒或在某一方向动量守恒。 ③机械能增加 反冲运动的理论依据 反冲运动和碰撞、爆炸相似,相互作用力一般很大,一般满足内力>>外力,所以反冲运动可用动量守恒定律来处理。 学生讨论 学生根据分析,总结反冲现象及其特点 结合学过的知识,让学生进行自主分析总结,从已经学过的受力角度分析,从动量的变化角度分析,得出反冲现象的概念和特点,加强知识的相互联系和应用能力,培养学生从多角度对物理现象进行分析的思维。
反冲运动 的应用与防止 应用一:灌溉喷水器 应用二:喷气式飞机 应用三:火箭 防止一:射击 防止二:发射炮弹 学生分析生活中常见现象的原理 增强学生理论联系实际的能力,可以就灌溉喷水器、喷气式飞机、大炮发射的模型,强化学生对反冲现象的理解和动能增加的能量观的认知
二、火箭 介绍火箭发展的历史,简单介绍现代火箭原理现代火箭的知识 作用:发射洲际导弹、人造卫星、宇宙飞船. 原理:利用反冲运动. 结构:为了提高速度,实行多级(不超过四级)火箭发射. 【物理建模】 设火箭在升空时,Δt时间内喷射燃气的质量是Δm,喷出燃气的速度是u,喷出燃气后火箭的质量是m。火箭增加的速度Δv。(忽略阻力和重力的影响) 火箭增加的速度为 了解我国 火箭的发展历史 学生分组讨论分析 通过介绍火箭的发展历史,培养学生热爱科学,热衷探索的精神,同时强化学生知识的应用能力,激发学生热爱社会主义的情感。
三、人船模型 【物理建模】 如图所示,质量为M的小船长L,静止于水面,质量为m 的人从船右端走到船左端,不计水对船的运动阻力,则:该过程中船将移动多远? 总结人船模型特点:①人动船动,人静船静,人快船快,人慢船慢,人左船右; 速度比等于质量的反比;位移比等于质量的反比; 学生分析,提出猜想 构建物理模型,列出动量守恒表达式,利用微元思想解决变速情境下的人船模型问题,提出普遍规律。 以情境代入学生学习,引发学生的认知冲突,激发学生的探索欲望。 构建模型,进行分析、论证,并总结规律,强化微元思想的应用和理解。
模型应用 【例题】载人气球静止于高h的空中,气球的质量为M,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长? 随堂练习 1、(单选)如图所示,相同的平板车A、B、C成一直线静止在水平光滑的地面上,C车上站立的小孩跳到B车上,接着又立刻从B车上跳到A车上。小孩跳离C车和B车的水平速度相同,他跳到A车上后和A车相对静止,此时三车的速度分别为vA、vB、vC,则下列说法正确的是( )。 A.vA=vC B.vB=vC C.vC>vA>vB D.B车必向右运动 【答案】:C 2、(单选)下列关于反冲运动的说法中,正确的是( ) A.抛出物体的质量要小于剩下物体的质量才能获得反冲 B.若抛出物体A的质量大于剩下物体B的质量,则B受的反冲力大于A所受的力 C.反冲运动中,牛顿第三定律适用,但牛顿第二定律不适用 D.对抛出部分和剩余部分,牛顿第二定律都适用 【答案】:D 3、(多选)下列说法中正确的是( ) A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度 B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力 C.用步枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响 D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好 【答案】:ABC 学生自主做题,解决实际问题。 知识的巩固与应用。
课堂小结 1. 知道什么是反冲运动 2.反冲运动的特点:(1)物体原先静止(2)内力作用下一分为二(3)两部分运动方向相反 3.原理:动量守恒定律 4.了解火箭构造和原理,知道影响火箭的因素
教学反思 本节课是动量守恒定律在生活中的应用,课程难度不是特别大,但是与实际生活中的情境联系的尤为紧密。所以本节课的设计突出从实际生活中的情境进行,帮助学生构建理想化的物理模型,利用所构建的模型和理论知识来解决实际问题。本节课充分发挥了学生的主观能动性,让学生参与到课堂活动中来。展示了大量的生活现象,适合学生课上进行思考,并且容易分析得出结论,培养了学生观察和思维能力。 本节课的火箭发展史的教学,帮助学生了解火箭的“前世今生”,让学生了解我国先进的航空航天技术,培养学生热爱祖国,热爱科学的核心素养。