(共33张PPT)
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.知道冲量的概念,知道冲量是矢量。
2.会推导动量定理的表达式,体会推导过程。
3.知道动量定理的确切含义,掌握其表达式。
4.会用动量定理分析、解决生活中的实际问题。
1.通过理解冲量的概念及矢量性,形成物理观念。
2.体会动量定理表达式推导过程,掌握科学思维。
3.通过运用动量定理解决生活中的实际问题,形成科学态度与责任。
自主预习 新知导学
一、动量定理
1.冲量
(1)概念:物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量。
(2)表达式:I= FΔt 。
(3)单位:牛秒,符号是N·s。
(4)矢量性:方向与力的方向相同。
(5)物理意义:反映力的作用对时间的累积效应。
2.动量定理
(1)内容:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。这个关系叫作动量定理。
(2)表达式:I=p'-p或 F(t'-t) =mv'-mv。
二、动量定理的应用
根据动量定理,如果物体的动量发生的变化是一定的,作用的时间短,物体受的力就大;作用的时间长,物体受的力就小。
【思考讨论】
判断下列说法的正误。
(1)冲量是矢量,其方向与力的方向相同。( )
(2)力越大,力对物体的冲量越大。( )
(3)物体受到的合力的冲量越大,它的动量变化量一定越大。( )
(4)动量定理适用范围广泛,既可用于单个物体,也可用于系统。( )
√
×
√
√
合作探究 释疑解惑
【问题引领】
如图所示,一个质量为m的物体在恒力F的作用下沿光滑水平面运动,经过时间t,速度从v变为v',应用牛顿第二定律和运动学公式,推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系。
整理得Ft=m(v'-v)=mv'-mv
即Ft=mv'-mv=Δp。
【问题引领】
问题1.F、△p和△t 间的关系是？它的物理意义是什么
问题2.有了冲量的概念后，F△t=p'-p就可以简化为I=△p，如何理解该式的物理意义
问题3.前面的推导是物体在恒力的作用下做匀变速直线运动情况下得出的，实际上物体所受的力往往不是恒力，也不一定做匀变速直线运动，那么动量定理还成立吗
问题4.如何理解变力的冲量，教材中利用F-t图像求变力冲量的方法(教材图1.2-2)，我们曾经在哪些物理量的求解中用到过
知识点一
冲量的理解与计算
【问题引领】
如图所示,一个质量为m的物体在水平面上运动,受到一个与运动方向相同的恒力F作用,经过时间t,速度由v增加到2v。那么,在时间t内拉力F的冲量和合外力的冲量各是多少 (物体与水平面间的动摩擦因数为μ)
提示:Ft (F-μmg)t
【归纳提升】
1.冲量的理解
(1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时间累积效应,取决于力和时间这两个因素,所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量。
(2)冲量是矢量,在力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。
(3)冲量的单位:动量与冲量的单位关系是1 N·s=1 kg·m/s,但要区别使用。
2.冲量的计算
(1)求某个恒力的冲量:
用该力的大小和力的作用时间的乘积来求,与其他力是否存在及物体的运动状态无关。
(2)求多个力的冲量:
①如果是一维情形,可以化为代数和;如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则。
②两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解。若两个力的作用时间不同,则只能用第一个方法。
(3)求变力的冲量:
①若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变力的冲量。
②若给出了力随时间变化的图像,可用面积法求变力的冲量。
③利用动量定理求解。
温馨提示 判断两个力的冲量是否相同,必须满足冲量的大小和方向都相同,缺一不可。
【典型例题】
【例题1】 质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑的固定斜面,由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1,如图所示,则A、B两物体( )
A.滑到h1高度时的动量相同
B.滑到h1高度时的动能相同
C.由h2滑到h1的过程中所受重力的冲量相同
D.由h2滑到h1的过程中所受合力的冲量相同
答案:B
科学思维 要比较两物体的动量、动量变化或两力的冲量是否相同,应先判断方向是否相同,若方向不同,则两矢量必不相同;若方向相同,再比较大小,大小也相同时,两矢量相同。
【教材题训练】 (多选)恒力F作用在质量为m的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是( )
A.拉力F对物体的冲量大小为零
B.拉力F对物体的冲量大小为Ft
C.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos θ
D.合力对物体的冲量大小为零
答案:BD
解析:对冲量的计算一定要分清求的是哪个力的冲量,是某一个力的冲量、是合力的冲量、是分力的冲量还是某一个方向上力的冲量,某一个力的冲量与另一个力的冲量无关,故拉力F的冲量为Ft,A、C错误,B正确;物体处于静止状态,合力为零,合力的冲量为零,D正确。
【问题引领】
知识点二
动量定理及其应用
如图所示,一个质量为m的物体在恒力F的作用下沿光滑水平面运动,经过时间t,速度从v变为v',应用牛顿第二定律和运动学公式,推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系。
整理得Ft=m(v'-v)=mv'-mv
即Ft=mv'-mv=Δp。
【归纳提升】
1.动量定理的理解
(1)动量定理的表达式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。
(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是变力,则F应是合外力在作用时间内的平均值。
2.动量定理的应用
(1)定性分析有关现象:
①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小。
②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小。
(2)应用动量定理定量计算的一般步骤:
①选定研究对象,明确运动过程。
②进行受力分析和运动的初、末状态分析。
③选定正方向,根据动量定理列方程求解。
牛刀小试：
1.在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子
提示:运动员跳过横杆后,落地时速度较大。人落到海绵垫子上时,可经过较长的时间使速度减小到零,在动量变化相同的情况下,人受到的冲力减小,对运动员起到保护作用。
2.在一条直线上运动的物体,其初动量为8 kg·m/s,它在第1 s内受到的冲量为-3 N·s,第2 s内受到的冲量为5 N·s,它在第2 s末的动量为多少
提示:根据动量定理得p-mv0=I,则p=I+mv0=(-3+5+8) kg·m/s=10 kg·m/s。
【典型例题】
【例题2】 如图所示,用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木
头里,打击时铁锤的速度为4.0 m/s。已知打击后铁锤的速
度变为0,打击的作用时间是0.01 s。
(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁锤的
平均作用力是多少
(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁锤的平均作用力又是多少 (g取10 m/s2)
答案:(1)200 N,方向竖直向下 (2)205 N,方向竖直向下
解析:(1)以铁锤为研究对象,不计铁锤重力时,铁锤只受钉子的作用力,方向竖直向上,设为F1,取竖直向上为正,由动量定理可得F1t=0-mv
由牛顿第三定律知,钉子受到铁锤的平均作用力为200 N,方向竖直向下。
(2)若考虑铁锤重力,设此时铁锤受钉子的作用力为F2,取竖直向上为正,对铁锤应用动量定理得
(F2-mg)t=0-mv
由牛顿第三定律知,钉子受到铁锤的平均作用力为205 N,方向竖直向下。
科学思维 动量定理应用的三点提醒
1.在用动量定理解题时,一定要认真进行受力分析,不可有遗漏,比如漏掉物体的重力。
2.列方程时一定要先选定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
3.若物体在运动过程中所受的力不是同时的,可将受力情况分成若干阶段来解,也可当成一个全过程来求解。
【变式训练2】 如图所示,一个质量为0.5 kg的小球沿光滑水平面以大小为5 m/s的速度水平向右运动,与竖直墙壁碰撞后以大小为3 m/s的速度反向弹回,已知小球跟墙壁作用的时间为0.05 s,则该过程中小球受到墙壁的平均作用力( )
A.大小为80 N,方向水平向左
B.大小为80 N,方向水平向右
C.大小为20 N,方向水平向左
D.大小为20 N,方向水平向右
答案:A
解析:设小球受到的平均作用力为F,以初速度方向为正方向,对小球撞墙的过程,由动量定理有Ft=mv2-mv1,代入数据,得平均作用力为F=-80 N,负号表示方向向左,故A正确,B、C、D错误。
课堂小结
随堂练习
1.(冲量的理解)下面关于冲量的说法正确的是( )
A.物体受到很大的冲力时,其冲量一定很大
B.当力与位移垂直时,该力的冲量为零
C.不管物体做什么运动,在相同时间内重力的冲量相同
D.只要力的大小恒定,其相同时间内的冲量就恒定
答案:C
解析:冲量是力与力的作用时间的乘积,是矢量,力大,冲量不一定大,A错误;当力与位移垂直时,该力的冲量不为零,B错误;不管物体做什么运动,在相同时间内重力的冲量相同,C正确;力的大小恒定,其相同时间内冲量方向不一定相同,D错误。
2.(动量定理的理解)(多选)在任何相等时间内,物体动量的变化量总是相等的运动可能是( )
A.匀速圆周运动 B.匀变速直线运动
C.自由落体运动 D.平抛运动
答案:BCD
解析:物体做匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动所受的合外力恒定不变。由动量定理可知,它们在任何相等时间内的动量变化量总相等,而物体做匀速圆周运动合外力是变力,故B、C、D均正确,A错误。
3.(定性分析问题)如图所示,从高处跳到低处时,为了安全,一般都要屈腿,这样做是为了( )
A.减小冲量
B.减小动量的变化量
C.增大与地面的冲击时间,从而减小冲击力
D.增大人对地面的压强,起到安全作用
答案:C
解析:人在和地面接触时,人的速度减为零,由动量定理可知(F-mg)t=Δp,而屈腿可以增加人着地的时间,从而减小受到地面的冲击力,故选C。
4.(动量定理的应用)将质量为m=1 kg的小球,从距水平地面高h=5 m处,以v0=10 m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2。求:
(1)抛出后0.4 s内重力对小球的冲量;
(2)平抛运动过程中小球动量的增量Δp;
(3)小球落地时的动量p'。
答案:(1)4 N·s 方向竖直向下
(2)10 kg·m/s 方向竖直向下
解析:(1)重力是恒力,0.4 s内重力对小球的冲量
I=mgt=1×10×0.4 N·s=4 N·s,方向竖直向下。
小球飞行过程中只受重力作用,所以合外力的冲量为
I'=mgt=1×10×1 N·s=10 N·s,方向竖直向下
由动量定理得Δp=I'=10 kg·m/s,方向竖直向下。
(3)小球落地时竖直分速度为vy=gt=10 m/s。
方向与水平方向的夹角为45°。《动量守恒定律》大单元教学设计
第2节动量定理
授课教师：xxx
xxx中学
202x.xx.xx
一、《动量守恒定律》学习内容分析：
（一）课程标准的要求
1.1.1理解冲量和动量。通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产
生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。
1.1.2 通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生
活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
1.1.3体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
（二）教材分析
高中物理必修课程中力学、电学的内容，为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和
能量观奠定了重要的基础。“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提
供帮助。动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据重要地位。
本章结构设计与以往教材相比有所调整，在强调知识传授的同时，还要体现科学探究精
神，强调物理学中的“守恒思想”。
本章共 6节，大致可以划分为三个小单元。
第一单元包括第1、2节，即“动量”“动量定理”，这部分内容侧重引导学生理解动量
、冲量和动量定理，并能用其解释生产生活中的有关现象。第二单元包括第3、4节，即“动
量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”，这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程
，并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象。第三单元包括第5、6节，即“弹性碰撞和
非弹性碰撞”“反冲现象火箭”，这部分内容介绍动量守恒定律的应用。
（三）学情分析
守恒的思想方法对学生来说并不陌生，他们在高中物理必修课程中已经学习了机械能守
恒定律、电荷守恒定律和能量守恒定律等，对教材设计的“寻求碰撞中的不变量”的要求会
有较深入的认识，在此基础上动量概念的引入也就合理。尽管这样的实验和探究过程学生不
能独立完成，但是，他们在寻求“不变量”的探究过程中亲身体验发现问题、提出猜想和挖
掘证据等活动，这具有十分重要的教育价值。
需要引导学生注意，动量是矢量。学生对此必须有清楚的理解，这里再次涉及对矢量运
算的认识问题。动量的运算服从矢量运算的法则。当动量在同一条直线上时，在选定一个正
方向之后，动量的运算就可以简化成代数运算。
教材用积分的思想对变力情况的动量定理推导，进行了定性的说明，积分思想处理问题
在物理必修课程中曾有所渗透，学生并不陌生。
二、动量守恒定律学习目标
1.动量概念的形成过程
第1节“动量”从观察“问题”栏目的实验现象(两个相同钢球的碰撞)入手，随后围绕该
问题展开讨论，在此基础上设计了演示实验，研究质量不同小球的碰撞问题，引导学生进一
步寻求碰撞中的不变量。这样处理的目的，一方面，是为动量概念的引入提供实验基础;另
一方面，是引导学生亲身经历和体验科学探究过程。学生在观察实验现象的过程中，发现问
题并提出猜想，感悟自然界的和谐与统一。
本章没有依据动量概念形成的历史过程展开，而是以旁批“物理学家始终在寻求自然界
万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变量”来引导学生认识动量。同时，
教材以动量概念的建立过程为例，在“科学方法”栏目中介绍了“抽象与概括”这一科学方
法。
教材所讲的在碰撞过程中寻求的“不变量”并不能肯定是“守恒量”，但是“不变量”
的结果会给我们一个强烈的提示:在两个物体的碰撞过程中很可能存在“守恒量”，这个猜
测是有实验基础的。
2.运用科学推理方法得出动量定理和动量守恒定律
教材通过物体在恒力作用下做匀变速直线运动这一特例，运用演绎方法推导出动量定理
。动量定理不仅适用于恒力情况，而且适用于变力情况，正因为适用于变力情况，它才有广
泛的应用。不过，因其理论推导较难，在中学阶段不宜要求过高，教材用积分的思想(在物
理必修课程中曾有所渗透)进行了定性的说明。这样可以开阔学生的思路，便于他们自觉地
运用所学知识来处理问题。在变力的情况下，动量定理公式中的作用力应理解为变力在作用
时间内的平均值。
我们从教材推导动量定理的过程可以看出，物体动量对时间的变化率等于它所受的力。
这表明动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的。引导学生尝试用动量概念表示牛顿第
二定律，这有助于学生对动量概念以及运动与相互作用关系形成深入的理解。
教材通过动量定理和牛顿第三定律，并运用演绎方法推导出动量守恒定律。在学生理解
动量和动量定理的基础上，引入系统、内力、外力的概念，并通过实例指明区分内力和外力
的方法，以及给出在外力远小于内力的情况下，外力可以忽略不计的具体实例。为使学生深
入理解动量守恒定律，理解运动与相互作用的关系，教材将动量守恒定律与牛顿运动定律紧
密结合，使学生深刻认识到系统的动量在整个过程中一直保持不变的含义。保持不变意味着
守恒的存在，这一点会使学生逐步熟悉如何用守恒思想来处理问题。同时，通过实例揭示牛
顿运动定律从“力”的角度反映物体间的相互作用，动量定理和动量守恒定律从“动量”的
角度描述物体间的相互作用。
动量守恒定律的普适性，为学生深层次认识自然界的和谐与统一提供了很好的例证。同
时，它也为解决力学问题开辟了新的途径。教材通过例题，展示了应用动量守恒定律解决碰
撞问题的优势所在。
通过对动量及其守恒定律的学习，学生可以认识到，任何科学概念的形成、规律的建立
都不会是简单拼凑得出的，都需要经历严格的科学归纳、推理和论证等过程。
3.突出科学探究能力的培养
本章虽然没有冠以“探究”字样的探究性实验，但是科学探究的思想渗透于整章之中。
下面框图展示的设计思路可以反映教材是如何引导学生经历科学探究过程、完成动量守恒定
律学习的。
其中，第4节“实验:验证动量守恒定律”虽然属于验证性实验，但是从整章的科学探究
设计来看，该实验是探究中获取证据的必要环节。
4.在真实、有意义的情境中应用动量守恒定律
本章第5节的设计不仅是为了让学生加深对碰撞知识的理解，而且还把它作为载体，深
入细致地贯彻学科核心素养中的科学思维和科学探究的要素，在真实、典型、有意义的情境
中引导学生应用动量守恒定律。
关注学生是否掌握了知识结论的同时还应关注学生是否能够灵活地运用动量守恒定律和
机械能守恒定律来解决典型的碰撞问题。实际上，可以把这节课看成是学生学过动量和动量
守恒定律之后的一节习题课。不要让学生背诵各种碰撞情况下的结论，更不应让学生以这些
结论为基础去解新的题目。
教材在得到碰撞前后两个小球速度的关系式后，讨论了三种特殊情形下两个小球碰撞前
后速度的关系，目的是向师生传递一个信息:物理学中定量关系式的作用，远远不只是用于
数值计算，从中还可以得出很多定性的结论。这种能力对于学生学好物理课程是非常重要的。
应该看到，以上分析的三种情况，实际就是根据动量守恒定律和机械能守恒定律给出的
预测。对预测的检验就是对这两个基本定律的检验。所以，这节课为学生营造出经历科学探
究过程的真实情境。学生通过生活经验已经对于这几类碰撞的结果有了自己的预期，应用物
理知识和数学知识进行分析后，看看结论是否与生活经验一致，这也是一种验证过程。
学科核心素养中十分突出科学思维和科学探究，但科学探究不能仅注重形式，它要渗透
于全部教学内容之中。
5.科学态度与责任的培养
本章力求使学生能运用动量知识解释生产生活中的有关现象，加深对科学本质的认识，
增强社会责任感。例如，“STSE”栏目中的“汽车碰撞试验”“科学漫步”栏目中的“历史
上关于运动量度的争论”、第2、3节中的例题以及第5、6节内容的设计，都集中反映了对科
学态度与责任的培养。其中，第6节“反冲现象火箭”通过生产生活中的实例介绍反冲现象，
在“科学漫步”栏目中对火箭知识进行拓展，并进一步介绍我国在航空、航天事业中的进步，
激发学生的爱国热情。
单元学习任务设计
单
元 单元大任务 单元大任务分 核心任务分解
学 解
习
主
题
活动 1 ：播放超级碰撞球视频
演示碰撞球实验
活动 2：理解动量的概念及其矢
核心任务 ：寻 量性
求碰撞中的不变 活动 3：计算直线情况下的动量
如图所示,大家正在玩一 量。 （核心任 变化量
种游戏——超级碰撞球。 务情境：高度为
多个篮球般大小的钢球用
什么相同？）
钢缆悬挂在屋顶。拉开最
右边钢球到某一高度,然 活动 1 ：通过理解冲量的概念
核心任务：推
后释放,碰撞后,仅最左边 及矢量性,形成物理观念
超级
的球被弹起,摆至最大高 导动量定理的
碰撞 活动 2：体会动量定理表达式推度后落下来再次碰撞,致 表达式,体会推
球 导过程,掌握科学思维使最右边钢球又被弹起。 导过程 （核心
硕大的钢球交替弹开,周 活动 3：通过运用动量定理解决任务情境：
而复始,情景蔚为壮观。 生活中的实际问题,形成科学态
两个碰撞球之间 度与责任
的受力在一段
时间内积累的
效果？）
核心任务 ：推 活动 1 ：理解系统、内力外力
导动量守恒定 的概念,形成物理观念
律的表达式（ 活动 2：通过推导动量守恒定律
核心任务情 的表达式,掌握科学思维方法
景：两个碰撞 活动 3：通过运用动量守恒定律解
球碰撞过 释生活中的实际问题,形成正确的
科学态度
程中的受
力冲量等
大反向，
动量变化
如何？）
核心任务 ：实 活动 1 ：理解实验的基本思路
验：验证动量守 。
恒定律。（核心 活动 2：根据器材和实验目的设
任务情境 ：如 计实验方案
何验证碰撞过程 活动 3：实验操作、数据处理和
中的动量守恒） 误差分析
活动 4：
活动 1 ：理解对心碰撞、弹性碰
撞、非弹性碰撞的概念及特点,形
核心任务 ：对 成物理观念
碰撞问题的分 活动 2：通过对碰撞问题的分析,
培养科学思维能力
析 （核心任务
活动 3：运用动量守恒定律解决
情境： 问题,形成科学态度
碰撞中的不同
？）
核心任务 ：应 活动 1 ：理解反冲的概念及规律,
用动量守恒 形成物理观念
定律分析反 活动 2：通过反冲现象的分析,掌
冲运动问题 握科学思维方法
活动 3：体会物理学规律在推动
人类社会发展中的重要作用,形成
正确的科学态度及价值观
课时设置
第1节动量 1学时
第2节动量定理 1学时
第3节动量守恒定律 2学时
第4节实验:验证动量守恒定律 2 学时
第5节弹性碰撞和非弹性碰撞 1学时
第6节反冲现象火箭 1学时
1.2动量定理
一 、教材分析
动量定理是一个重要的规律，它揭示了力在一段时间内连续作用的累积效果与动量变
化之间的关系，进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系。前一节内容重在建立
动量概念，并没有关注一个物体动量变化的原因。通过恒力情况下的理论推导，可以认识
到冲量是动量发生变化的原因，同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基
础。教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的，但是动量定理不
仅适用于恒力的情况，也适用于变力的情况。正因为如此，动量定理在实际中有更广泛的
应用，尤其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时，用动
量定理要比用牛顿第二定律更方便。
二 、学情分析
在前面的学习中，学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识，掌握了矢
量的运算法则，具备一定的分析和推理论证能力，具有通过建立简单的物理模型解决生活
中实际问题的能力，但是面对复杂情境，学生还是有较大的困难。本节中动量定理的矢量
性，是学生学习的一个难点，需要在解决问题的过程中，通过遵循严格的程序和规范的运
算来加以突破。
三 、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，领会求解变力冲量时的极限思想。
(4)会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。
四 、核心素养
1.通过理解冲量的概念及矢量性,形成物理观念。
2.体会动量定理表达式推导过程,掌握科学思维。
3.通过运用动量定理解决生活中的实际问题,形成科学态度与责任。
五 、重难点
重点：动量定理的推导及应用
难点:动量定理的矢量性
六 、课堂教学过程
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情景1：有些船和码头悬挂一些老旧轮胎，主要的 生活中常见
用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击 引导学生思
的类似问题
情景2：跳远的时候要跳到沙坑里，跳高时在下落 考：在于延
处要放海绵垫，从高处往下跳，落地后双腿往往要 有很多，教
弯曲， 长（缩短）
师可以创设
问题1：所有这些行为(或措施)的共性在哪里 。 相互作用的
基于生活的
问题2：而在有些情况下，我们又不希望这样，比
时间
如通常用铁锤钉钉子，而不用橡皮锤钉钉子，这又 问题情境来
是为什么呢
引发学生更
深入的思考
。引发学生
思考“其中
有怎样的道
理呢 ”
问题引领 如图所示,一个质量为m的物体在恒力F的作用下沿 在教师的引 锻炼学生的
光滑水平面运动,经过时间t,速度从v变为 '。
导下学生分 分析推理能
析 力
问题：怎样应用牛顿第二定律及匀变速直线运动的
公式推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间
t的关系
讲授新课 指导学生阅读教材，讨论分析以下问题：
问题1.F、△p和△t 间的关系是？它的物理意义是 在教师的引 锻炼学生的
什么 导下学生阅
问题2.有了冲量的概念后，F△t=p'-p就可以简化为 读、分析、 自主学习能
I=△p，如何理解该式的物理意义 讨论、归纳
总结 力、分析推
问题3.前面的推导是物体在恒力的作用下做匀变速
直线运动情况下得出的，实际上物体所受的力往往 理能力、归
不是恒力，也不一定做匀变速直线运动，那么动量
定理还成立吗 纳总结能力
问题4.如何理解变力的冲量，教材中利用F-t图像 ， 理解冲量
求变力冲量的方法(教材图1.2-2)，我们曾经在哪些
物理量的求解中用到过 、掌握冲量
一、冲量的理解与计算 的计算的一
1.冲量的理解
般公式
(1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时
间累积效应,取决于力和时间这两个因素,所以求冲
量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内
的冲量。
(2)冲量是矢量,在力的方向不变时,冲量的方向与
力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方
向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。
(3)冲量的单位:动量与冲量的单位关系是1 N·s=1
kg·m/s,但要区别使用。
2.冲量的计算
(1)求某个恒力的冲量:
用该力的大小和力的作用时间的乘积来求,与其他
力是否存在及物体的运动状态无关。
(2)求多个力的冲量:
①如果是一维情形,可以化为代数和;如果不在一条
直线上,求合冲量遵循平行四边形定则。
②两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量
的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可
以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解。若两个力的作
用时间不同,则只能用第一个方法。
(3)求变力的冲量:
①若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变
力的冲量。
②若给出了力随时间变化的图像,可用面积法求变
力的冲量。
③利用动量定理求解。
温馨提示：判断两个力的冲量是否相同,必须满足
冲量的大小和方向都相同,缺一不可。
【例题1】 质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分
别为α和β的两个光滑的固定斜面,由静止从同一
高度h2下滑到同样的另一高度h1,如图所示,则A、B两
物体( )
A.滑到h1高度时的动量相同
B.滑到h1高度时的动能相同 教师讲解
C.由h2滑到h1的过程中所受重力的冲量相同
D.由h2滑到h1的过程中所受合力的冲量相同
答案:B
【教材回归】 (多选)恒力F作用在质量为m的物体
上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有
被拉动,则经时间t,下列说法正确的是( )
帮助学生对
冲量的矢量
性的理解、
A.拉力F对物体的冲量大小为零 会用公式计
B.拉力F对物体的冲量大小为Ft
算冲量的大
C.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos θ
学生练习
D.合力对物体的冲量大小为零 小
答案:BD
二、动量定理的理解
(1)动量定理的表达式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等号
包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原
因。
(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是变
力,则F应是合外力在作用时间内的平均值。
2.动量定理的应用
(1)定性分析有关现象:
①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力
就越大;力的作用时间越长,力就越小。
②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越
大;力的作用时间越短,动量变化量越小。
(2)应用动量定理定量计算的一般步骤:
①选定研究对象,明确运动过程。
②进行受力分析和运动的初、末状态分析。
③选定正方向,根据动量定理列方程求解。
牛刀小试：
1.在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚
的海绵垫子
提示:运动员跳过横杆后,落地时速度较大。人落到
海绵垫子上时,可经过较长的时间使速度减小到零, 学生解决问
在动量变化相同的情况下,人受到的冲力减小,对运 题
动员起到保护作用。
学生在解决
2.在一条直线上运动的物体,其初动量为8 kg·m/s,
它在第1 s内受到的冲量为-3 N·s,第2 s内受到的 问题的过程
冲量为5 N·s,它在第2 s末的动量为多少
中，加深理
提示:根据动量定理得p-mv0=I,则p=I+mv0=(-3+5+8)
kg·m/s=10 kg·m/s。 解动量定理
【教材回归】
【例题2】 如图所示,用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉
进木头里,打击时铁锤的速度为4.0 m/s。已知打击
后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01 s。
教师讲授 帮助学生规
范应用动量
定理解决问
题的一般步
(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁 骤
锤的平均作用力是多少
(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁
锤的平均作用力又是多少 (g取10 m/s2)
答案:(1)200 N,方向竖直向下 (2)205 N,方向竖直
向下
【变式训练】 如图所示,一个质量为0.5 kg的小球
沿光滑水平面以大小为5 m/s的速度水平向右运动,
与竖直墙壁碰撞后以大小为3 m/s的速度反向弹回,
已知小球跟墙壁作用的时间为0.05 s,则该过程中小
球受到墙壁的平均作用力( )
A.大小为80 N,方向水平向左
B.大小为80 N,方向水平向右
C.大小为20 N,方向水平向左
D.大小为20 N,方向水平向右
答案:A
随堂练习：
1.(冲量的理解)下面关于冲量的说法正确的是(
)
A.物体受到很大的冲力时,其冲量一定很大
B.当力与位移垂直时,该力的冲量为零
C.不管物体做什么运动,在相同时间内重力的冲量
相同
D.只要力的大小恒定,其相同时间内的冲量就恒定
答案:C
2.(动量定理的理解)(多选)在任何相等时间内,物体
动量的变化量总是相等的运动可能是( )
A.匀速圆周运动 B.匀变速直线运动
C.自由落体运动 D.平抛运动
答案:BCD
3. (定性分析问题.教材改编)如图所示,从高处跳到
低处时,为了安全,一般都要屈腿,这样做是为了(
)
A.减小冲量
B.减小动量的变化量
C.增大与地面的冲击时间,从而减小冲击力
D.增大人对地面的压强,起到安全作用
学生练习
答案:C
4.(动量定理的应用.教材题)将质量为m=1 kg的小球 巩固本节课
,从距水平地面高h=5 m处,以v0=10 m/s的水平速度
抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2。求: 学习的知识
(1)抛出后0.4 s内重力对小球的冲量; 内容
(2)平抛运动过程中小球动量的增量Δp;
(3)小球落地时的动量p'。
答案:(1)4 N·s 方向竖直向下
(2)10 kg·m/s 方向竖直向下
(3)10 2 kg·m/s 方向与水平方向的夹角为45
°
课堂小结 根据学生表述梳理自己
，查漏补缺，
和板书设
本节所学 并有针对性地
进行讲解补充
知识进行 。好的板书
，具有一定
交流
的直观性，
能 促进学生
的视 觉和思
维活动 。好
的板书 能吸
引学生的 注
意，使学生
注视板书内
容 、思考板
书 内容，从
而加 深理解
和记忆;好的
板书，还有助
于学生记笔记
能力的提高；
好的板 书 ，
能给学生 美
的享受， 同
时有利于培养
学生思维的连
贯性和概括能
力。
作业设计 A 类： 全 体 学 生 人与人是 存
教材第8页例题和第10页“练习与应用”第4题写
在作业本上，注意书写规范。 完 成A类作 在差异的 。
B 类： 学生是一个个
业，B类作
一个质量为 2 kg 的物体在合力 F 的作用下从静
生动的个体，
止开始沿直线运动。F 随时间 t 变化的图像如图 业 由 学 生
1.1-5 所示。 都有其独特的
自 主 选 择
个性 、 兴趣
完成。
、能力和学习
需 要 ，发展
也各不相同。
为使 每个学
生在自已有的
基础和不 同
的起点上 ，能
得到最 优发展
（1）t ＝ 2 s 时物体的动量大小是多少？
（2）t ＝ 3 s 时物体的动量大小是多少？ 。针对不同层
分别用动量的定义、动量定理（分段和整体）求 次的学生 , 设
解。
计不同层次 、
难度的作 业 ,
让好、 中 、
差的学生在不
同层次的作业
上得到相应的
知识 ,在原有
的基础上 有
不同的收获。
作业的安排教
材试题，希望
师生能够重视
教材素材的教
育功能。《动量定理》教学阐述
动量定理是物理学中非常重要的一个定理，它描述了力对物体运动状态的影响，并建立了力与动量变化之间的定量关系。
课标定位
1.知道冲量的概念,知道冲量是矢量。
2.会推导动量定理的表达式,体会推导过程。
3.知道动量定理的确切含义,掌握其表达式。
4.会用动量定理分析、解决生活中的实际问题。
二、教材内容解析
“动量守恒定律”这一章共 6节，大致可以划分为三个小单元。第一单元包括第1、2节，即“动量”“动量定理”，这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理，并能用其解释生产生活中的有关现象。
动量定理是一个重要的规律，它揭示了力在一段时间内连续作用的累积效果与动量变化之间的关系，进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系。前一节内容重在建立动量概念，并没有关注一个物体动量变化的原因。通过恒力情况下的理论推导，可以认识到冲量是动量发生变化的原因，同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基础。教材通过物体在恒力作用下做匀变速直线运动这一特例，运用演绎方法推导出动量定理。动量定理不仅适用于恒力情况，而且适用于变力情况，正因为适用于变力情况，它才有广泛的应用。不过，因其理论推导较难，在中学阶段不宜要求过高，教材用积分的思想(在物理必修课程中曾有所渗透)进行了定性的说明。这样可以开阔学生的思路，便于他们自觉地运用所学知识来处理问题。在变力的情况下，动量定理公式中的作用力应理解为变力在作用时间内的平均值。教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的，但是动量定理不仅适用于恒力的情况，也适用于变力的情况。正因为如此，动量定理在实际中有更广泛的应用，尤其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时，用动量定理要比用牛顿第二定律更方便。
我们从教材推导动量定理的过程可以看出，物体动量对时间的变化率等于它所受的力。这表明动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的。引导学生尝试用动量概念表示牛顿第二定律，这有助于学生对动量概念以及运动与相互作用关系形成深入的理解。
三、学情分析
在前面的学习中，学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识，掌握了矢量的运算法则，具备一定的分析和推理论证能力，具有通过建立简单的物理模型解决生活中实际问题的能力，但是面对复杂情境，学生还是有较大的困难。本节中动量定理的矢量性，是学生学习的一个难点，需要在解决问题的过程中，通过遵循严格的程序和规范的运算来加以突破。
用积分的思想对变力情况的动量定理推导，进行定性的说明，积分思想处理问题在物理必修课程中曾有所渗透，学生并不陌生。
四 、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，领会求解变力冲量时的极限思想。
(4)会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。
五、基本理念
在“双减”背景下，高中物理教学面临着新的挑战和机遇。为了更好地帮助学生掌握物理知识，提高实践能力，我们采用了项目化学习的方式，利用项目化学习任务单，帮助学生在课前、课中和课后的学习中有自主学习的依托。旨在培养学生的探究精神、创新能力和实践能力，同时通过评价机制，鼓励学生积极参与、独立思考。
过程设计
将学习任务整个分为三个阶段，分别是理论学习、实践探究和创新展示。在理论学习阶段，学生需要掌握关于冲量和动量定量的基础知识；在实践探究阶段，学生需要通过实验、观察等方式，探究和实际应用；在创新展示阶段，学生需要将所学知识和探究成果进行展示，形式不限，可以是报告、演示文稿、海报、任务单、视频分享、任务表述等。
教学重难点
重点：动量定理的推导及应用
难点:动量定理的矢量性
方法与策略
理论学习：学生通过自学、课堂讨论等方式，掌握冲量的概念、表达式、单位、符号、矢量性、物理意义和动量定理等基础知识。
实践探究：通过学生家庭实验（鸡蛋落地的碎与不碎）的体验，感悟延时的意义，进一步深刻理解动量定理。学生需要提交实验报告或观察记录，并准备口头报告，介绍自己的探究过程和结果。
创新展示：学生可以根据自己的兴趣和特长，选择一种形式展示所学知识和探究成果。可以是报告、演示文稿、海报、任务单、视频分享、任务表述等等。学生需要在规定时间内完成展示内容，并进行讲解和答疑。
九、教学反思
项目化学习任务单的设计旨在通过项目化学习的方式，帮助学生掌握物理知识，提高实践能力。通过理论学习、实践探究和创新展示三个阶段的设置，培养学生的探究精神、创新能力和实践能力。同时，通过评价机制的改革，鼓励学生积极参与、独立思考。我们相信，这种设计方式不仅可以提高学生的学习效果，还可以培养学生的综合素质和能力。在未来的教学中，我们将继续探索和实践，不断完善和优化项目化学习任务单的设计和评价方法“双减”背景下基于项目化学习的高中物理单元项目化学习任务单设计与评价
---以“动量定理”为例
一、引言
在“双减”背景下，高中物理教学面临着新的挑战和机遇。为了更好地帮助学生掌握物理知识，提高实践能力，我们采用了项目化学习的方式，设计了一份主题为“动量定理”的项目化学习任务单。旨在培养学生的探究精神、创新能力和实践能力，同时通过评价机制，鼓励学生积极参与、独立思考。
二、学习任务单设计
1. 确定主题：本次任务的主题是“动量定理”，旨在让学生通过自主探究冲量和动量定理及利用动量定理解决问题，深入理解物理概念，提高解决问题的能力。
2. 设计思路：我们将学习任务整个分为三个阶段，分别是理论学习、实践探究和创新展示。在理论学习阶段，学生需要掌握关于冲量和动量定量的基础知识；在实践探究阶段，学生需要通过实验、观察等方式，探究和实际应用；在创新展示阶段，学生需要将所学知识和探究成果进行展示，形式不限，可以是报告、演示文稿、海报、任务单、视频分享、任务表述等。
3. 具体内容：
(1)理论学习：学生通过自学、课堂讨论等方式，掌握冲量的概念、表达式、单位、符号、矢量性、物理意义和动量定理等基础知识。
(2)实践探究：通过学生家庭实验（鸡蛋落地的碎与不碎）的体验，感悟延时的意义，进一步深刻理解动量定理。学生需要提交实验报告或观察记录，并准备口头报告，介绍自己的探究过程和结果。
(3)创新展示：学生可以根据自己的兴趣和特长，选择一种形式展示所学知识和探究成果。可以是报告、演示文稿、海报、任务单、视频分享、任务表述等等。学生需要在规定时间内完成展示内容，并进行讲解和答疑。
三、评价方法
1. 评价原则：本次项目化学习任务的评价坚持公平、公正、激励原则，以学生的探究能力、创新能力和实践能力为主要评价标准。
2. 评价方式：采用综合评价方式，包括教师评价、同学互评和学生自评。教师根据学生的理论学习、实践探究和创新展示情况进行综合评价；同学互评主要参考学生的口头报告和展示内容；学生自评主要是对自己的探究过程和成果进行反思和总结。
3. 奖励机制：为了鼓励学生积极参与和独立思考，我们将设立多个奖项，包括“最佳理论奖”、“最佳实践奖”、“最佳创新奖”、“最佳展示奖”等。同时，我们将根据学生的综合表现和进步情况，评选出“最佳团队奖”。
四、总结与展望
本次“动量定理”项目化学习任务单的设计旨在通过项目化学习的方式，帮助学生掌握物理知识，提高实践能力。通过理论学习、实践探究和创新展示三个阶段的设置，培养学生的探究精神、创新能力和实践能力。同时，通过评价机制的改革，鼓励学生积极参与、独立思考。我们相信，这种设计方式不仅可以提高学生的学习效果，还可以培养学生的综合素质和能力。在未来的教学中，我们将继续探索和实践，不断完善和优化项目化学习任务单的设计和评价方法。
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 下 班级学生人数 50
课题 动量定理（第二课时）
教科书 书名:普通高中物理教科书物理选择性必修第一册 出版社:人民教育出版社 出版日期:2019 年 6 月
姓名 学校 班级 学号
学习目标
1.知道冲量的概念,知道冲量是矢量。 2.会推导动量定理的表达式,体会推导过程。 3.知道动量定理的确切含义,掌握其表达式。 4.会用动量定理分析、解决生活中的实际问题。
课前学习任务（10分钟）
【回顾已有知识】关于动量，你都知道哪些知识 请你梳理一下。 【课前准备】:课本、笔记本。阅读教材6-10页。
课中学习任务（40分钟）
【学习任务一】 表述：1.冲量：(1)概念:。(2)表达式: (3)单位: ,符号是 。 (4)矢量性: 。 (5)物理意义: 。 2.动量定理 (1)内容: 。 (2)表达式: 或 。 【学习任务二]合作探究： 如图所示,一个质量为m的物体在恒力F的作用下沿光滑水平面运动,经过时间t,速度从v变为v',应用牛顿第二定律和运动学公式,推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系。 【学习任务三]问题解决： 问题1.F、△p和△t 间的关系是？它的物理意义是什么 问题2.有了冲量的概念后，F△t=p'-p就可以简化为I=△p，如何理解该式的物理意义 问题3.前面的推导是物体在恒力的作用下做匀变速直线运动情况下得出的，实际上物体所受的力往往不是恒力，也不一定做匀变速直线运动，那么动量定理还成立吗 问题4.如何理解变力的冲量，教材中利用F-t图像求变力冲量的方法(教材图1.2-2)，我们曾经在哪些物理量的求解中用到过 [学习任务四]知识应用 1.在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子 2.在一条直线上运动的物体,其初动量为8 kg·m/s,它在第1 s内受到的冲量为-3 N·s,第2 s内受到的冲量为5 N·s,它在第2 s末的动量为多少
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课后实践任务（10分钟）
【实践任务]准备两个鸡蛋，较大的两个碗，其中一只碗里放缓冲材料，从同一高度自由释放鸡蛋，观察鸡蛋落入碗中的状态。 任务完成的成果展示： 将自己的任务操作过程，请家长协助拍摄视频，并将自已希望表达的实践心得（原理）录入视频，视频剪辑控制在1分钟之内。 视频分享在班级群，同学之间相互学习评价。 评选优秀案例，在视频号展示。
课后知识应用任务（15分钟）
A 类： 教材第8页例题和第10页“练习与应用”第4题写在作业本上，注意书写规范。 B 类： 一个质量为 2 kg 的物体在合力 F 的作用下从静止开始沿直线运动。F 随时间 t 变化的图像如图 1.1-5 所示。 （1）t ＝ 2 s 时物体的动量大小是多少？ （2）t ＝ 3 s 时物体的动量大小是多少？ 分别用动量的定义、动量定理（分段和整体）求解。
学习任务完成的评价
学生自评： 1.最佳理论奖 2.最佳实践奖 3.最佳创新奖 4.最佳展示奖 5.最佳团队奖 6. （自拟奖项名称）
同学互评： 1.最佳理论奖 2.最佳实践奖 3.最佳创新奖 4.最佳展示奖 5.最佳团队奖 6. （自拟奖项名称）
教师评价： 1.最佳理论奖 2.最佳实践奖 3.最佳创新奖 4.最佳展示奖 5.最佳团队奖 6. （自拟奖项名称）《动量守恒定律》大单元教学设计
第2节动量定理
授课教师：xxx
xxxxx中学
202x.xx.xx
一、《动量守恒定律》学习内容分析：
（一）课程标准的要求
1.1.1理解冲量和动量。通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。
1.1.2 通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
1.1.3体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。
（二）教材分析
高中物理必修课程中力学、电学的内容，为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观奠定了重要的基础。“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提供帮助。动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据重要地位。
本章结构设计与以往教材相比有所调整，在强调知识传授的同时，还要体现科学探究精神，强调物理学中的“守恒思想”。
本章共 6节，大致可以划分为三个小单元。
第一单元包括第1、2节，即“动量”“动量定理”，这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理，并能用其解释生产生活中的有关现象。第二单元包括第3、4节，即“动量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”，这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程，并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象。第三单元包括第5、6节，即“弹性碰撞和非弹性碰撞”“反冲现象火箭”，这部分内容介绍动量守恒定律的应用。
（三）学情分析
守恒的思想方法对学生来说并不陌生，他们在高中物理必修课程中已经学习了机械能守恒定律、电荷守恒定律和能量守恒定律等，对教材设计的“寻求碰撞中的不变量”的要求会有较深入的认识，在此基础上动量概念的引入也就合理。尽管这样的实验和探究过程学生不能独立完成，但是，他们在寻求“不变量”的探究过程中亲身体验发现问题、提出猜想和挖掘证据等活动，这具有十分重要的教育价值。
需要引导学生注意，动量是矢量。学生对此必须有清楚的理解，这里再次涉及对矢量运算的认识问题。动量的运算服从矢量运算的法则。当动量在同一条直线上时，在选定一个正方向之后，动量的运算就可以简化成代数运算。
教材用积分的思想对变力情况的动量定理推导，进行了定性的说明，积分思想处理问题在物理必修课程中曾有所渗透，学生并不陌生。
二、动量守恒定律学习目标
1.动量概念的形成过程
第1节“动量”从观察“问题”栏目的实验现象(两个相同钢球的碰撞)入手，随后围绕该问题展开讨论，在此基础上设计了演示实验，研究质量不同小球的碰撞问题，引导学生进一步寻求碰撞中的不变量。这样处理的目的，一方面，是为动量概念的引入提供实验基础;另一方面，是引导学生亲身经历和体验科学探究过程。学生在观察实验现象的过程中，发现问题并提出猜想，感悟自然界的和谐与统一。
本章没有依据动量概念形成的历史过程展开，而是以旁批“物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变量”来引导学生认识动量。同时，教材以动量概念的建立过程为例，在“科学方法”栏目中介绍了“抽象与概括”这一科学方法。
教材所讲的在碰撞过程中寻求的“不变量”并不能肯定是“守恒量”，但是“不变量”的结果会给我们一个强烈的提示:在两个物体的碰撞过程中很可能存在“守恒量”，这个猜测是有实验基础的。
2.运用科学推理方法得出动量定理和动量守恒定律
教材通过物体在恒力作用下做匀变速直线运动这一特例，运用演绎方法推导出动量定理。动量定理不仅适用于恒力情况，而且适用于变力情况，正因为适用于变力情况，它才有广泛的应用。不过，因其理论推导较难，在中学阶段不宜要求过高，教材用积分的思想(在物理必修课程中曾有所渗透)进行了定性的说明。这样可以开阔学生的思路，便于他们自觉地运用所学知识来处理问题。在变力的情况下，动量定理公式中的作用力应理解为变力在作用时间内的平均值。
我们从教材推导动量定理的过程可以看出，物体动量对时间的变化率等于它所受的力。这表明动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的。引导学生尝试用动量概念表示牛顿第二定律，这有助于学生对动量概念以及运动与相互作用关系形成深入的理解。
教材通过动量定理和牛顿第三定律，并运用演绎方法推导出动量守恒定律。在学生理解动量和动量定理的基础上，引入系统、内力、外力的概念，并通过实例指明区分内力和外力的方法，以及给出在外力远小于内力的情况下，外力可以忽略不计的具体实例。为使学生深入理解动量守恒定律，理解运动与相互作用的关系，教材将动量守恒定律与牛顿运动定律紧密结合，使学生深刻认识到系统的动量在整个过程中一直保持不变的含义。保持不变意味着守恒的存在，这一点会使学生逐步熟悉如何用守恒思想来处理问题。同时，通过实例揭示牛顿运动定律从“力”的角度反映物体间的相互作用，动量定理和动量守恒定律从“动量”的角度描述物体间的相互作用。
动量守恒定律的普适性，为学生深层次认识自然界的和谐与统一提供了很好的例证。同时，它也为解决力学问题开辟了新的途径。教材通过例题，展示了应用动量守恒定律解决碰撞问题的优势所在。
通过对动量及其守恒定律的学习，学生可以认识到，任何科学概念的形成、规律的建立都不会是简单拼凑得出的，都需要经历严格的科学归纳、推理和论证等过程。
3.突出科学探究能力的培养
本章虽然没有冠以“探究”字样的探究性实验，但是科学探究的思想渗透于整章之中。下面框图展示的设计思路可以反映教材是如何引导学生经历科学探究过程、完成动量守恒定律学习的。
其中，第4节“实验:验证动量守恒定律”虽然属于验证性实验，但是从整章的科学探究设计来看，该实验是探究中获取证据的必要环节。
4.在真实、有意义的情境中应用动量守恒定律
本章第5节的设计不仅是为了让学生加深对碰撞知识的理解，而且还把它作为载体，深入细致地贯彻学科核心素养中的科学思维和科学探究的要素，在真实、典型、有意义的情境中引导学生应用动量守恒定律。
关注学生是否掌握了知识结论的同时还应关注学生是否能够灵活地运用动量守恒定律和机械能守恒定律来解决典型的碰撞问题。实际上，可以把这节课看成是学生学过动量和动量守恒定律之后的一节习题课。不要让学生背诵各种碰撞情况下的结论，更不应让学生以这些结论为基础去解新的题目。
教材在得到碰撞前后两个小球速度的关系式后，讨论了三种特殊情形下两个小球碰撞前后速度的关系，目的是向师生传递一个信息:物理学中定量关系式的作用，远远不只是用于数值计算，从中还可以得出很多定性的结论。这种能力对于学生学好物理课程是非常重要的。
应该看到，以上分析的三种情况，实际就是根据动量守恒定律和机械能守恒定律给出的预测。对预测的检验就是对这两个基本定律的检验。所以，这节课为学生营造出经历科学探究过程的真实情境。学生通过生活经验已经对于这几类碰撞的结果有了自己的预期，应用物理知识和数学知识进行分析后，看看结论是否与生活经验一致，这也是一种验证过程。
学科核心素养中十分突出科学思维和科学探究，但科学探究不能仅注重形式，它要渗透于全部教学内容之中。
5.科学态度与责任的培养
本章力求使学生能运用动量知识解释生产生活中的有关现象，加深对科学本质的认识，增强社会责任感。例如，“STSE”栏目中的“汽车碰撞试验”“科学漫步”栏目中的“历史上关于运动量度的争论”、第2、3节中的例题以及第5、6节内容的设计，都集中反映了对科学态度与责任的培养。其中，第6节“反冲现象火箭”通过生产生活中的实例介绍反冲现象，在“科学漫步”栏目中对火箭知识进行拓展，并进一步介绍我国在航空、航天事业中的进步，激发学生的爱国热情。
单元学习任务设计
单元 学习 主题 单元大任务 单元大任务分解 核心任务分解
超级碰撞球 如图所示,大家正在玩一种游戏——超级碰撞球。多个篮球般大小的钢球用钢缆悬挂在屋顶。拉开最右边钢球到某一高度,然后释放,碰撞后,仅最左边的球被弹起,摆至最大高度后落下来再次碰撞,致使最右边钢球又被弹起。硕大的钢球交替弹开,周而复始,情景蔚为壮观。 核心任务 ：寻求碰撞中的不变量。 （核心任务情境：高度为什么相同？） 活动 1 ：播放超级碰撞球视频 演示碰撞球实验 活动 2：理解动量的概念及其矢量性 活动 3：计算直线情况下的动量变化量
核心任务：推导动量定理的表达式,体会推导过程 （核心任务情境： 两个碰撞球之间的受力在一段时间内积累的效果？） 活动 1 ：通过理解冲量的概念及矢量性,形成物理观念 活动 2：体会动量定理表达式推导过程,掌握科学思维 活动 3：通过运用动量定理解决生活中的实际问题,形成科学态度与责任
核心任务 ：推导动量守恒定律的表达式（核心任务情 活动 1 ：理解系统、内力外力的概念,形成物理观念 活动 2：通过推导动量守恒定律的表达式,掌握科学思维方法
景：两个碰撞球碰撞过程中的受力冲量等大反向，动量变化如何？） 活动 3：通过运用动量守恒定律解释生活中的实际问题,形成正确的科学态度
核心任务 ：实验：验证动量守恒定律。（核心任务情境 ：如何验证碰撞过程中的动量守恒） 活动 1 ：理解实验的基本思路。 活动 2：根据器材和实验目的设计实验方案 活动 3：实验操作、数据处理和误差分析 活动 4：
核心任务 ：对碰撞问题的分析 （核心任务情境： 碰撞中的不同？） 活动 1 ：理解对心碰撞、弹性碰撞、非弹性碰撞的概念及特点,形成物理观念 活动 2：通过对碰撞问题的分析,培养科学思维能力 活动 3：运用动量守恒定律解决问题,形成科学态度
核心任务 ：应用动量守恒定律分析反冲运动问题 活动 1 ：理解反冲的概念及规律,形成物理观念 活动 2：通过反冲现象的分析,掌握科学思维方法 活动 3：体会物理学规律在推动人类社会发展中的重要作用,形成正确的科学态度及价值观
课时设置
第1节动量 1学时
第2节动量定理 1学时
第3节动量守恒定律 2学时
第4节实验:验证动量守恒定律 2 学时
第5节弹性碰撞和非弹性碰撞 1学时
第6节反冲现象火箭 1学时
1.2动量定理
一 、教材分析
动量定理是一个重要的规律，它揭示了力在一段时间内连续作用的累积效果与动量变化之间的关系，进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系。前一节内容重在建立动量概念，并没有关注一个物体动量变化的原因。通过恒力情况下的理论推导，可以认识到冲量是动量发生变化的原因，同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基础。教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的，但是动量定理不仅适用于恒力的情况，也适用于变力的情况。正因为如此，动量定理在实际中有更广泛的应用，尤其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时，用动量定理要比用牛顿第二定律更方便。
二 、学情分析
在前面的学习中，学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识，掌握了矢量的运算法则，具备一定的分析和推理论证能力，具有通过建立简单的物理模型解决生活中实际问题的能力，但是面对复杂情境，学生还是有较大的困难。本节中动量定理的矢量性，是学生学习的一个难点，需要在解决问题的过程中，通过遵循严格的程序和规范的运算来加以突破。
三 、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，领会求解变力冲量时的极限思想。
(4)会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。
四 、核心素养
1.通过理解冲量的概念及矢量性,形成物理观念。
2.体会动量定理表达式推导过程,掌握科学思维。
3.通过运用动量定理解决生活中的实际问题,形成科学态度与责任。
五 、重难点
重点：动量定理的推导及应用
难点:动量定理的矢量性
六 、课堂教学过程
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情景1：有些船和码头悬挂一些老旧轮胎，主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击 情景2：跳远的时候要跳到沙坑里，跳高时在下落处要放海绵垫，从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲， 问题1：所有这些行为(或措施)的共性在哪里 。 问题2：而在有些情况下，我们又不希望这样，比如通常用铁锤钉钉子，而不用橡皮锤钉钉子，这又是为什么呢 引导学生思考：在于延长（缩短）相互作用的时间 生活中常见的类似问题有很多，教师可以创设基于生活的问题情境来引发学生更深入的思考。引发学生思考“其中有怎样的道理呢 ”
问题引领 如图所示,一个质量为m的物体在恒力F的作用下沿光滑水平面运动,经过时间t,速度从v变为。 问题：怎样应用牛顿第二定律及匀变速直线运动的公式推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系 在教师的引 导下学生分 析 锻炼学生的分析推理能力
讲授新课 指导学生阅读教材，讨论分析以下问题： 问题1.F、△p和△t 间的关系是？它的物理意义是什么 问题2.有了冲量的概念后，F△t=p'-p就可以简化为I=△p，如何理解该式的物理意义 问题3.前面的推导是物体在恒力的作用下做匀变速直线运动情况下得出的，实际上物体所受的力往往不是恒力，也不一定做匀变速直线运动，那么动量定理还成立吗 问题4.如何理解变力的冲量，教材中利用F-t图像求变力冲量的方法(教材图1.2-2)，我们曾经在哪些物理量的求解中用到过 冲量的理解与计算 1.冲量的理解 (1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时间累积效应,取决于力和时间这两个因素,所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量。 (2)冲量是矢量,在力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。 (3)冲量的单位:动量与冲量的单位关系是1 N·s=1 kg·m/s,但要区别使用。 2.冲量的计算 (1)求某个恒力的冲量: 用该力的大小和力的作用时间的乘积来求,与其他力是否存在及物体的运动状态无关。 (2)求多个力的冲量: ①如果是一维情形,可以化为代数和;如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则。 ②两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解。若两个力的作用时间不同,则只能用第一个方法。 (3)求变力的冲量: ①若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变力的冲量。 ②若给出了力随时间变化的图像,可用面积法求变力的冲量。 ③利用动量定理求解。 温馨提示：判断两个力的冲量是否相同,必须满足冲量的大小和方向都相同,缺一不可。 【例题1】 质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑的固定斜面,由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1,如图所示,则A、B两物体( ) A.滑到h1高度时的动量相同 B.滑到h1高度时的动能相同 C.由h2滑到h1的过程中所受重力的冲量相同 D.由h2滑到h1的过程中所受合力的冲量相同 答案:B 【教材回归】 (多选)恒力F作用在质量为m的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是( ) A.拉力F对物体的冲量大小为零 B.拉力F对物体的冲量大小为Ft C.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos θ D.合力对物体的冲量大小为零 答案:BD 二、动量定理的理解 (1)动量定理的表达式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。 (2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。 (3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是变力,则F应是合外力在作用时间内的平均值。 2.动量定理的应用 (1)定性分析有关现象: ①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小。 ②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小。 (2)应用动量定理定量计算的一般步骤: ①选定研究对象,明确运动过程。 ②进行受力分析和运动的初、末状态分析。 ③选定正方向,根据动量定理列方程求解。 牛刀小试： 1.在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子 提示:运动员跳过横杆后,落地时速度较大。人落到海绵垫子上时,可经过较长的时间使速度减小到零,在动量变化相同的情况下,人受到的冲力减小,对运动员起到保护作用。 2.在一条直线上运动的物体,其初动量为8 kg·m/s,它在第1 s内受到的冲量为-3 N·s,第2 s内受到的冲量为5 N·s,它在第2 s末的动量为多少 提示:根据动量定理得p-mv0=I,则p=I+mv0=(-3+5+8) kg·m/s=10 kg·m/s。 【教材回归】 【例题2】 如图所示,用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里,打击时铁锤的速度为4.0 m/s。已知打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01 s。 (1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁锤的平均作用力是多少 (2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁锤的平均作用力又是多少 (g取10 m/s2) 答案:(1)200 N,方向竖直向下 (2)205 N,方向竖直向下 【变式训练】 如图所示,一个质量为0.5 kg的小球沿光滑水平面以大小为5 m/s的速度水平向右运动,与竖直墙壁碰撞后以大小为3 m/s的速度反向弹回,已知小球跟墙壁作用的时间为0.05 s,则该过程中小球受到墙壁的平均作用力( ) A.大小为80 N,方向水平向左 B.大小为80 N,方向水平向右 C.大小为20 N,方向水平向左 D.大小为20 N,方向水平向右 答案:A 随堂练习： 1.(冲量的理解)下面关于冲量的说法正确的是( ) A.物体受到很大的冲力时,其冲量一定很大 B.当力与位移垂直时,该力的冲量为零 C.不管物体做什么运动,在相同时间内重力的冲量相同 D.只要力的大小恒定,其相同时间内的冲量就恒定 答案:C 2.(动量定理的理解)(多选)在任何相等时间内,物体动量的变化量总是相等的运动可能是( ) A.匀速圆周运动 B.匀变速直线运动 C.自由落体运动 D.平抛运动 答案:BCD (定性分析问题.教材改编)如图所示,从高处跳到低处时,为了安全,一般都要屈腿,这样做是为了( ) A.减小冲量 B.减小动量的变化量 C.增大与地面的冲击时间,从而减小冲击力 D.增大人对地面的压强,起到安全作用 答案:C 4.(动量定理的应用.教材题)将质量为m=1 kg的小球,从距水平地面高h=5 m处,以v0=10 m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2。求: (1)抛出后0.4 s内重力对小球的冲量; (2)平抛运动过程中小球动量的增量Δp; (3)小球落地时的动量p'。 答案:(1)4 N·s 方向竖直向下 (2)10 kg·m/s 方向竖直向下 (3)10 kg·m/s 方向与水平方向的夹角为45° 在教师的引 导下学生阅读、分析、讨论、归纳总结 教师讲解 学生练习 学生解决问题 教师讲授 学生练习 锻炼学生的自主学习能力、分析推理能力、归纳总结能力， 理解冲量、掌握冲量的计算的一般公式 帮助学生对冲量的矢量性的理解、会用公式计算冲量的大小 学生在解决问题的过程中，加深理解动量定理 帮助学生规范应用动量定理解决问题的一般步骤 巩固本节课学习的知识内容
课堂小结 和板书设 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地 进行讲解补充。好的板书 ，具有一定 的直观性， 能 促进学生的视 觉和思维活动 。好的板书 能吸引学生的 注意，使学生 注视板书内 容 、思考板书 内容，从而加 深理解和记忆;好的板书，还有助于学生记笔记能力的提高；好的板 书 ，能给学生 美的享受， 同 时有利于培养 学生思维的连 贯性和概括能 力。
作业设计 A 类： 教材第8页例题和第10页“练习与应用”第4题写在作业本上，注意书写规范。 B 类： 一个质量为 2 kg 的物体在合力 F 的作用下从静止开始沿直线运动。F 随时间 t 变化的图像如图 1.1-5 所示。 （1）t ＝ 2 s 时物体的动量大小是多少？ （2）t ＝ 3 s 时物体的动量大小是多少？ 分别用动量的定义、动量定理（分段和整体）求解。 全体学生完成A类作业，B类作业由学生自主选择 完成。 人与人是 存在差异的 。 学生是一个个生动的个体，都有其独特的个性 、 兴趣 、能力和学习需 要 ，发展也各不相同。为使 每个学生在自已有的基础和不 同的起点上 ，能得到最 优发展。针对不同层次的学生 , 设 计不同层次 、难度的作 业 , 让好、 中 、差的学生在不同层次的作业上得到相应的 知识 ,在原有的基础上 有不同的收获。作业的安排教材试题，希望师生能够重视教材素材的教育功能。
