1.2 动量定理 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 1.2 动量定理 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 524.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-05-25 12:49:02 | ||
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文档简介
教学设计
教学目标
1.能在恒力情况下进行理论推导，得出动量定理及其表达式。
2.知道冲量概念，知道动量定理及其表达式的物理意义。
3.知道动量定理适用于变力情况．领会求解变力沖量时的极限思想。
4.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。
教学重难点
动量定理的推导和对动量定理的理解。
教学过程 学生活动 用时
新 课 引 入 播放视频：小鸟撞飞机，飞机头部被撞出一个大洞。 提出问题： 第一个问题：大家认为小鸟有没有事呢？ （引导学生用牛顿第三定律解决问题，为后面实验中测定冲击力做铺垫） 由牛顿三定律，小鸟受到的冲击力和飞机受到的冲击力是相互作用力，等大反向，所以小鸟肯定死了！ 观看视频 学生回答 1
新 课 教 学 猜想 第二个问题：为什么小鸟能对飞机产生如此大的冲击力呢？通过学习《动量和动量定理》一节，来解决这个问题。 【板书：动量和动量定理】 猜想：碰撞中的冲击力的大小可能和哪些因素有关？ 可能和物体的质量、速度、相对速度…….都有关？ （情况一：学生没有猜到冲击力大小与时间有关，通过实验提示） 提出问题：除了与物体的质量和速度改变有关外，碰撞中的冲击力大小还可能与什么因素有关呢？ 学生猜想 学生讨论 回答问题 1.5
实验探究 实验探究：两个鸡蛋差不多大小，一不小心将一个鸡蛋掉落碗中，鸡蛋破碎了！请同学们想想办法，如何利用讲台上的物品让另一个鸡蛋从同样的高度掉落碗中却不破碎？ 学生操作：请一位同学到讲台上，利用准备好的材料（海绵，塑料袋，木板，铁板）解决问题。 学生将海绵垫入碗中，鸡蛋没有破碎。 学生实验 解决问题 2
分析总结 师生分析： 师：同学们说一下，为什么垫了海绵鸡蛋掉在碗中就没有破呢？（引导学生说出海绵起到了“缓冲”作用） 师：这个“缓”字，指的就是延长、减缓的意思，这里延长了什么物理量，影响着冲击力呢？ 生：“时间” （情况二：学生猜想到冲击力可能与时间有关，鸡蛋实验留到最后的“生活应用”中） 猜想总结： 冲击力可能与物体的质量，速度，作用时间有关。那么它们之间的定量的关系是什么呢？我们建立这样的一个物理模型，进行理论探究。 根据引导 回答问题 1
举例计算 【师：投影展示例题】 例题：假定质量为m 的物体在碰撞时受到另一物体对它的冲击力为恒力，不考虑其它外力的影响，物体在这个冲击力的作用下速度由变速到，设碰撞的时间为t，试分析这个过程中物体受到的恒定冲击力为多大？ 学生演板 2
对比动能定理 分析总结 生：演板展示计算结果 师：1.过程分析：碰撞过程物体做匀变速运动 2.受力分析：F=F合，联立求解可得： 推导出来的结果和我们刚才的猜想是一致的。但是需要注意的是：1.中的F是合外力，在这个模型中，冲击力是物体所受的合外力2.模型中所求的冲击力是与速度的改变有关，不是速度。 师：将学生的表达式整理成的形式。引导学生发现其结构与动能定理类似。 师：对比表达式和动能定理：动能定理的表述是：物体在一个过程中，合外力做得功等于末动能和初动能的差。这个表达式也可以有类似的表述。物体在一段过程中，末状态的mv与初状态的mv的差，等于其所受的合外力和作用时间的乘积。 师：上一节课的实验探究，mv是碰撞的守恒量，看来它是一个非常重要的物理量，物理学中将物体质量与速度的乘积定义为物体的动量。力与时间的乘积叫做力的冲量，表达式就是动量定理。 【板书：（一）动量，（二）冲量】 学生根据引导回答问题 学生分析得出结论 3
动量 （一）动量 【板书1.定义：物体质量和速度的乘积，叫做物体的动量p，】 师：根据动量的表达式，大家说一下动量的单位？ 生：千克.米每秒（kg.m/s） 【板书：2.单位：千克.米每秒（kg.m/s）】 师：那同学们觉得，动量这个物理量，是矢量还是标量？ 生：矢量 师：那方向如何呢？ 生：与速度的方向相同 【板书：3.动量是矢量，方向与速度的方向相同。】 根据引导 回答问题 2
动量概念建立过程 师：动量这个概念首先是由法国科学家笛卡尔提出的，他继承了伽利略的说法，把物体的质量与速率的乘积叫做动量，但是他忽视了动量的方向性。尽管如此，他的工作还是给后人的继续探索打下了很好的基础。 师：牛顿站在笛卡尔的肩膀上，将定义做了修改，明确地用质量和速度的乘积定义为动量，指明了动量的矢量性，就可以更清楚地表述碰撞前后的动量的关系了。 1
练习计算动量改变 练习：小鸟装上飞机的过程中，动量改变了多少？ 【师：投影展示例题】 例题：假设与国航波音737相撞的这只小鸟的质量为1kg，以20m/s的速度水平迎面撞上速度为720km/h的波音737飞机并粘在飞机上，而飞机并没有因为与鸟相撞而改变速度。试求：这只鸟撞上飞机前后的动量和动量的变化？ 解：取小鸟的运动方向为正方向 碰撞前： 碰撞后： 方向与小鸟的飞行方向相反。 生：演板 师：分析强调：在处理动量的问题时一定要注意它的矢量性，规定正方向，动量的改变是矢量差。 学生演板 2
冲量 （二）冲量 师：刚才我们已经知道，冲量的概念 【板书：1.定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积 ，叫做该力对该物体的冲量。】 师：那同学们根据冲量的概念，告诉我冲量的单位是什么？ 生：牛.秒（N.s） 【板书：2.单位：牛.秒（N.s）】 师：那同学们觉得，动量这个物理量，是矢量还是标量？ 生：矢量 师：那方向如何呢？ 生：与力的方向相同 【板书：3.冲量是矢量，方向与恒力的方向一致】 师：如果是恒力，可以用公式计算出恒力的冲量，但是如果是变化的力，又如何获得其冲量呢？ 根据引导 回答问题
变力冲量 师：对力传感器施加变化的力，屏幕上呈现F-t图像，能不能求出该变力的冲量呢？ 生：面积 师：对的，这里面用到的其实是以前我们熟悉的“微元法”的思想，可以将时间分成无穷多份，在每一份无限短的时间内，可以认为力是不变的，最后求和，可以得到F-t图像的面积表示变力的冲量。 【板书：4. F-t图像围城图形的面积表示冲量】 师：可见，冲量反映了力对时间积累的效果，冲量是一过程量。推导出来的表达式“”就反映出物体所受的合力对时间的积累效应应是改变了物体的动量。 根据引导 回答问题
动量定理 （三）动量定理 师：即物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量，这就是动量定理。 【板书：1.内容：物体在一个过程始末的动量改变等于她在这个过程中所受的合外力的冲量】 【2.表达式：或】 师：这个动量定理的表达式，是建立在理想物理模型理论推导的结果上的，那么实际的碰撞中，它是否成立呢？
实验验证 师：请同学们利用老师给的实验仪器，设计实验，完成碰撞过程的动量定理的验证。 师：投影展示仪器：天平、光电门、力传感器，安有挡光片的小车，打点计时器，弹簧秤 学生设计实验 1.实验中，需要测定哪些物理量，又分别用什么仪器测量？ 需要测定物体的质量、碰撞前后的速度、碰撞过程中的受力以及时间。 （如果碰撞过程中速度的方向发生了变化，打点计时器就无法测定，弹簧秤无法测定变力） 2.按照同学们的分析，准备仪器，展示仪器，并介绍其功能特征。力传感器可以测定拉力或者压力，实时采集力随时间的变化情况，并用F-t图像显示出来。 小车上安装由当光片（宽度d=0.02m）以及弹片，通过光电门测定当光片通过的时间，由，可以算出小车的瞬时速度。 3.辅导学生组装仪器，调试仪器，进行实验 4.运用设计好的程序，计算出小车碰撞过程中动量的改变。可以看到，实际碰撞过程中，冲击力并不是一个恒力。 5.用程序计算出图像的面积。 6.同学们的实验数据都说明一个共同的结果，在误差允许的范围内，小车动量的改变等于冲击力的冲量。 学生设计实验 学生代表展示
提出问题 师：动量定理中，动量的改变等于什么力的冲量？ 生：合力的冲量 师：实验中，小车受到的合力就是冲击力吗？ 生：不是，小车除了冲击力之外，还受到摩擦力的作用，轨道没有严格的平衡摩擦力。 根据引导 回答问题
总结 师：准确的说，小车所受的合外力并不完全等于冲击力，还有摩擦力和其他外力的作用。但是我们在实验的过程中，这个冲击力远大于外力，研究问题时，我们往往要去除掉次要因素的影响，只把握问题的关键。所以在这次实验的过程中，小车所受的合外力近似认为就是冲击力。 师：其实，我们仅仅通过这么一种类型的碰撞实验得到动量定理的规律是远远不够的，由于课堂时间和条件的限制，我们就不能进一步研究其他的情况了，但是，科学家们却是研究了各种不用情况的碰撞，分析了大量的数据并总结出了动量定理。 师：这个实验不仅验证了动量定理，还向我们显示出，实际的碰撞中，冲击力并不是一个恒力而是一个变力，这说明，对于变力，动量定理也是适用的。这样公式中的力F可以理解为变力的平均值，而变力的冲量的方向和物体动量改变的方向是一致的。
应用举例 （四）动量定理的应用 师：解决课堂开始时提出的问题 师：若小鸟撞飞机的作用时间是0.01s，试求出，碰撞过程中，飞机受到的平均冲击力是多大？ 生：解答： 由牛顿第三定律可知：飞机收到的冲击力也是 F的方向就是动量改变的方向。 师：原来因为动量改变大，作用时间短，一只1kg 的小鸟产生的冲击力相当于咱们班所有同学用一只脚的面积作用在飞机上，怪不得飞机会被撞出一个大洞。 师：换个角度，动量定理还给我们这样的启示：在物体动量改变一定的情况下，可以通过改变作用时间改变冲击力的大小。那么生活中有没有这方面的用用呢？大家讨论一下 生：学生举例：“缓冲装置” 引导学生回答：在动量改变相同的情况下，可以通过改变作用时间来改变冲击力的大小。 师：这节课我们学习了两个新的物理量：动量和冲量；一个规律：动量定理。请同学们注意观察生活中的动量定理的应用。
结束课程 学生活动 感谢每位同学的配合，最后我们用一个小小的活动结束本节课程。请全体同学起立。 僵尸，身体僵硬，膝盖关节不能弯曲，大家模仿一下僵尸跳。 教师示范，学生体验僵尸跳，脚部所受的冲击力。 正常人是这样跳的，关节弯曲。 这是什么原因呢？请同学们刻下思考？
教学目标
1.能在恒力情况下进行理论推导，得出动量定理及其表达式。
2.知道冲量概念，知道动量定理及其表达式的物理意义。
3.知道动量定理适用于变力情况．领会求解变力沖量时的极限思想。
4.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。
教学重难点
动量定理的推导和对动量定理的理解。
教学过程 学生活动 用时
新 课 引 入 播放视频：小鸟撞飞机，飞机头部被撞出一个大洞。 提出问题： 第一个问题：大家认为小鸟有没有事呢？ （引导学生用牛顿第三定律解决问题，为后面实验中测定冲击力做铺垫） 由牛顿三定律，小鸟受到的冲击力和飞机受到的冲击力是相互作用力，等大反向，所以小鸟肯定死了！ 观看视频 学生回答 1
新 课 教 学 猜想 第二个问题：为什么小鸟能对飞机产生如此大的冲击力呢？通过学习《动量和动量定理》一节，来解决这个问题。 【板书：动量和动量定理】 猜想：碰撞中的冲击力的大小可能和哪些因素有关？ 可能和物体的质量、速度、相对速度…….都有关？ （情况一：学生没有猜到冲击力大小与时间有关，通过实验提示） 提出问题：除了与物体的质量和速度改变有关外，碰撞中的冲击力大小还可能与什么因素有关呢？ 学生猜想 学生讨论 回答问题 1.5
实验探究 实验探究：两个鸡蛋差不多大小，一不小心将一个鸡蛋掉落碗中，鸡蛋破碎了！请同学们想想办法，如何利用讲台上的物品让另一个鸡蛋从同样的高度掉落碗中却不破碎？ 学生操作：请一位同学到讲台上，利用准备好的材料（海绵，塑料袋，木板，铁板）解决问题。 学生将海绵垫入碗中，鸡蛋没有破碎。 学生实验 解决问题 2
分析总结 师生分析： 师：同学们说一下，为什么垫了海绵鸡蛋掉在碗中就没有破呢？（引导学生说出海绵起到了“缓冲”作用） 师：这个“缓”字，指的就是延长、减缓的意思，这里延长了什么物理量，影响着冲击力呢？ 生：“时间” （情况二：学生猜想到冲击力可能与时间有关，鸡蛋实验留到最后的“生活应用”中） 猜想总结： 冲击力可能与物体的质量，速度，作用时间有关。那么它们之间的定量的关系是什么呢？我们建立这样的一个物理模型，进行理论探究。 根据引导 回答问题 1
举例计算 【师：投影展示例题】 例题：假定质量为m 的物体在碰撞时受到另一物体对它的冲击力为恒力，不考虑其它外力的影响，物体在这个冲击力的作用下速度由变速到，设碰撞的时间为t，试分析这个过程中物体受到的恒定冲击力为多大？ 学生演板 2
对比动能定理 分析总结 生：演板展示计算结果 师：1.过程分析：碰撞过程物体做匀变速运动 2.受力分析：F=F合，联立求解可得： 推导出来的结果和我们刚才的猜想是一致的。但是需要注意的是：1.中的F是合外力，在这个模型中，冲击力是物体所受的合外力2.模型中所求的冲击力是与速度的改变有关，不是速度。 师：将学生的表达式整理成的形式。引导学生发现其结构与动能定理类似。 师：对比表达式和动能定理：动能定理的表述是：物体在一个过程中，合外力做得功等于末动能和初动能的差。这个表达式也可以有类似的表述。物体在一段过程中，末状态的mv与初状态的mv的差，等于其所受的合外力和作用时间的乘积。 师：上一节课的实验探究，mv是碰撞的守恒量，看来它是一个非常重要的物理量，物理学中将物体质量与速度的乘积定义为物体的动量。力与时间的乘积叫做力的冲量，表达式就是动量定理。 【板书：（一）动量，（二）冲量】 学生根据引导回答问题 学生分析得出结论 3
动量 （一）动量 【板书1.定义：物体质量和速度的乘积，叫做物体的动量p，】 师：根据动量的表达式，大家说一下动量的单位？ 生：千克.米每秒（kg.m/s） 【板书：2.单位：千克.米每秒（kg.m/s）】 师：那同学们觉得，动量这个物理量，是矢量还是标量？ 生：矢量 师：那方向如何呢？ 生：与速度的方向相同 【板书：3.动量是矢量，方向与速度的方向相同。】 根据引导 回答问题 2
动量概念建立过程 师：动量这个概念首先是由法国科学家笛卡尔提出的，他继承了伽利略的说法，把物体的质量与速率的乘积叫做动量，但是他忽视了动量的方向性。尽管如此，他的工作还是给后人的继续探索打下了很好的基础。 师：牛顿站在笛卡尔的肩膀上，将定义做了修改，明确地用质量和速度的乘积定义为动量，指明了动量的矢量性，就可以更清楚地表述碰撞前后的动量的关系了。 1
练习计算动量改变 练习：小鸟装上飞机的过程中，动量改变了多少？ 【师：投影展示例题】 例题：假设与国航波音737相撞的这只小鸟的质量为1kg，以20m/s的速度水平迎面撞上速度为720km/h的波音737飞机并粘在飞机上，而飞机并没有因为与鸟相撞而改变速度。试求：这只鸟撞上飞机前后的动量和动量的变化？ 解：取小鸟的运动方向为正方向 碰撞前： 碰撞后： 方向与小鸟的飞行方向相反。 生：演板 师：分析强调：在处理动量的问题时一定要注意它的矢量性，规定正方向，动量的改变是矢量差。 学生演板 2
冲量 （二）冲量 师：刚才我们已经知道，冲量的概念 【板书：1.定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积 ，叫做该力对该物体的冲量。】 师：那同学们根据冲量的概念，告诉我冲量的单位是什么？ 生：牛.秒（N.s） 【板书：2.单位：牛.秒（N.s）】 师：那同学们觉得，动量这个物理量，是矢量还是标量？ 生：矢量 师：那方向如何呢？ 生：与力的方向相同 【板书：3.冲量是矢量，方向与恒力的方向一致】 师：如果是恒力，可以用公式计算出恒力的冲量，但是如果是变化的力，又如何获得其冲量呢？ 根据引导 回答问题
变力冲量 师：对力传感器施加变化的力，屏幕上呈现F-t图像，能不能求出该变力的冲量呢？ 生：面积 师：对的，这里面用到的其实是以前我们熟悉的“微元法”的思想，可以将时间分成无穷多份，在每一份无限短的时间内，可以认为力是不变的，最后求和，可以得到F-t图像的面积表示变力的冲量。 【板书：4. F-t图像围城图形的面积表示冲量】 师：可见，冲量反映了力对时间积累的效果，冲量是一过程量。推导出来的表达式“”就反映出物体所受的合力对时间的积累效应应是改变了物体的动量。 根据引导 回答问题
动量定理 （三）动量定理 师：即物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量，这就是动量定理。 【板书：1.内容：物体在一个过程始末的动量改变等于她在这个过程中所受的合外力的冲量】 【2.表达式：或】 师：这个动量定理的表达式，是建立在理想物理模型理论推导的结果上的，那么实际的碰撞中，它是否成立呢？
实验验证 师：请同学们利用老师给的实验仪器，设计实验，完成碰撞过程的动量定理的验证。 师：投影展示仪器：天平、光电门、力传感器，安有挡光片的小车，打点计时器，弹簧秤 学生设计实验 1.实验中，需要测定哪些物理量，又分别用什么仪器测量？ 需要测定物体的质量、碰撞前后的速度、碰撞过程中的受力以及时间。 （如果碰撞过程中速度的方向发生了变化，打点计时器就无法测定，弹簧秤无法测定变力） 2.按照同学们的分析，准备仪器，展示仪器，并介绍其功能特征。力传感器可以测定拉力或者压力，实时采集力随时间的变化情况，并用F-t图像显示出来。 小车上安装由当光片（宽度d=0.02m）以及弹片，通过光电门测定当光片通过的时间，由，可以算出小车的瞬时速度。 3.辅导学生组装仪器，调试仪器，进行实验 4.运用设计好的程序，计算出小车碰撞过程中动量的改变。可以看到，实际碰撞过程中，冲击力并不是一个恒力。 5.用程序计算出图像的面积。 6.同学们的实验数据都说明一个共同的结果，在误差允许的范围内，小车动量的改变等于冲击力的冲量。 学生设计实验 学生代表展示
提出问题 师：动量定理中，动量的改变等于什么力的冲量？ 生：合力的冲量 师：实验中，小车受到的合力就是冲击力吗？ 生：不是，小车除了冲击力之外，还受到摩擦力的作用，轨道没有严格的平衡摩擦力。 根据引导 回答问题
总结 师：准确的说，小车所受的合外力并不完全等于冲击力，还有摩擦力和其他外力的作用。但是我们在实验的过程中，这个冲击力远大于外力，研究问题时，我们往往要去除掉次要因素的影响，只把握问题的关键。所以在这次实验的过程中，小车所受的合外力近似认为就是冲击力。 师：其实，我们仅仅通过这么一种类型的碰撞实验得到动量定理的规律是远远不够的，由于课堂时间和条件的限制，我们就不能进一步研究其他的情况了，但是，科学家们却是研究了各种不用情况的碰撞，分析了大量的数据并总结出了动量定理。 师：这个实验不仅验证了动量定理，还向我们显示出，实际的碰撞中，冲击力并不是一个恒力而是一个变力，这说明，对于变力，动量定理也是适用的。这样公式中的力F可以理解为变力的平均值，而变力的冲量的方向和物体动量改变的方向是一致的。
应用举例 （四）动量定理的应用 师：解决课堂开始时提出的问题 师：若小鸟撞飞机的作用时间是0.01s，试求出，碰撞过程中，飞机受到的平均冲击力是多大？ 生：解答： 由牛顿第三定律可知：飞机收到的冲击力也是 F的方向就是动量改变的方向。 师：原来因为动量改变大，作用时间短，一只1kg 的小鸟产生的冲击力相当于咱们班所有同学用一只脚的面积作用在飞机上，怪不得飞机会被撞出一个大洞。 师：换个角度，动量定理还给我们这样的启示：在物体动量改变一定的情况下，可以通过改变作用时间改变冲击力的大小。那么生活中有没有这方面的用用呢？大家讨论一下 生：学生举例：“缓冲装置” 引导学生回答：在动量改变相同的情况下，可以通过改变作用时间来改变冲击力的大小。 师：这节课我们学习了两个新的物理量：动量和冲量；一个规律：动量定理。请同学们注意观察生活中的动量定理的应用。
结束课程 学生活动 感谢每位同学的配合，最后我们用一个小小的活动结束本节课程。请全体同学起立。 僵尸，身体僵硬，膝盖关节不能弯曲，大家模仿一下僵尸跳。 教师示范，学生体验僵尸跳，脚部所受的冲击力。 正常人是这样跳的，关节弯曲。 这是什么原因呢？请同学们刻下思考？