一、设计思想
本节课以中学生为主体动量定理实验结论,运用“引导探究”模式进行教学。在课堂上鼓励中学生主动参与、主动探究、主动思索、主动实践,在班主任合理、有效的引导下进列宽效率学习,以充分彰显探究的过程和实现对中学生探究能力培养的过程。因此本人在下边的三方面进行了尝试。
1.变演示实验为实验设计,培养中学生的创新能力。
课堂演示实验通常以班主任为主体,中学生仅仅是旁观者,没有直接参与,不利于其创新能力的培养。教材上“鸡蛋落地不破”为课堂演示实验,本人在教学上将其改为探求性实验,让中学生在课前设计各类不同的方式举办“鸡蛋落地不破,看谁举得高”设计大赛,在课堂上演示。让中学生充分地动脑、动手、动口,发挥中学生的主体作用,因而有利于中学生创造性思维的迸发。
2.设计探求性实验,培养中学生探求知识、发现问题的能力。
传统的教学设计中在讲完“动量定律”时,让中学生动手做这样一个小实验,如:课本上提及的“缓冲装置的模拟”,以加深对动量定律的理解。本人在教学过程的一开始就让朋友三人一组做实验:“在桌子边上放一张纸,再在纸上放一块橡皮(或铅笔套),请朋友做一个实验,把纸从橡皮(或铅笔套)下拉出,但不能把橡皮(或铅笔套)拉落下。边做边思索,如何做能够完成这个实验,谈一谈自己的体味。”通过实践,充分体验纸对橡皮(或铅笔套)磨擦力的作用时间对其运动状态改变的影响。
3.从中学生的生活实际出发,体会和体验动量定律在生活实际中的应用。充分彰显新课程标准中提出的“从生活迈向数学,从数学迈向社会”的要求。
二、课前打算
课前布置思索题:一个质量为60g的猪肉,从3m高处落到水泥地面上,要求着地后完整无损。请你设计一种可行的方案,并能演示。其理论根据是哪些?能够按照你所学过的知识加以论证呢?
三、教学目标
(1)基础知识:
理解动量定律的准确涵义和表达式,晓得动量定律适用于变力;
会用动量定律解释现象和处理有关的问题。
(2)思想教育:学会用辨证的观点剖析问题。
(3)能力培养:用理论剖析实际问题。
四、重点与难点
用动量定律解释有关现象,动量、冲量的方向问题,是使用动量定律的难点。
五、教具
猪肉,沙,橡胶锤,斧头,细线,橡皮筋,小铁块,铁架台,宽约2cm,长约20cm的字条,橡皮一块和投影片等。
六、教学过程设计
(一)创设问题情景,引入新课题。
以10m/s的速率运动的球,能不能用头去顶?(篮球,才能去顶;标枪,则不能。)
质量为20g的小物体运动过来,能不能用手去接?
(速率小,能够去接。速率大,如炮弹,就不能。)
动量决定于物体质量m与速率v的乘积。
板书:P=mv
有人说动量大的不能接,动量小的能接。还有人说假如是质量不太大,速率又不太快的物体就敢接了。这么假如是50g的猪肉以5m/s的进度向你飞来,你敢接吗?
(头接猪肉时要使劲,斥力大时,头对猪肉有作用冲量作用,猪肉会破的。)
板书:I=Ft
对于这个问题可以通过我们明天的学习,讨论冲量与动量的关系,进一步探求其答案。
(二)做学校探究化学规律。
师:请朋友先思索这样一个问题:
【投影片1】
一个质量为60g的猪肉,从3m高处落到水泥地面上,要求着地后完整无损。请你设计一种可行的方案。理论根据是哪些?能够按照你所学过的知识加以论证呢?
中学生讨论并提出多种方案:①在地上放一层海棉;②用海棉把猪肉包住;③做一个降落伞带着猪肉往下放;④在地上放一盆水(或沙)。
师:我们请提出方案四的朋友上讲台把实验做给朋友们看一看。
(中学生上讲台站在凳上做这个实验)
【演示实验】让猪肉从高3m处自由下落到沙地上。
师:能不能讲一讲你这样做的理由?
生:降低地面对猪肉的斥力。
师:能不能从理论上加以论证呢?
由中学生自己推论,老师总结。
板书:设一个质量为m的物体,初速率为v,在恒力F作用下在时间t内速率变化到v''''。
因为物体作匀加速运动,则有a=(v''''-v)/t
再依据牛顿第二定理,有F=ma,可得
Ft=mat=mv''''-mv
F=(mv''''-mv)/t
由上式可知在从相同高度落下的情况下,(mv''''-mv)是一个定值,要使F降低,只有降低力的作用时间。所以上述方案中都是为了降低作用时间t。
师:你们回过来讨论表达式Ft=mv''''-mv。
多项式右侧是物体遭到所推外力合力的冲量,用I表示。
mv''''和mv是冲量作用前、作用后的动量。分别用P和P''''表示。
P''''-P是物体动量的改变,又叫动量的增量。
方程的数学意义是:物体动量的改变动量定理实验结论,等于物体所受外力冲量的总和。这就是动量定律。用公式表示:
板书:I=P''''-P
即物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化,这个推论称作动量定律。
Ft=P''''-P或Ft=mv''''-mv
说明:
(1)上述公式是一矢量式,其运算遵守平行四边形定则。若各量的方向在同仍然线上,则应首先规定正方向,将矢量运算简化为代数运算。
(2)在动量定律的上述推论中,我们是依据牛顿第二定理F=ma和运动学公式vt=v0+at,即在设定力是恒定情况下推论下来的。实际上,物体所受的力一般不是恒定的。诸如在兵乓球与拍碰撞过程中,用球棒严打棒球,用斧头钉铁钉等,兵乓球、垒球和铁钉所受的力就不是恒定的。但可以证明,动量定律不但适用于恒力,也适用于随时间而变化的变力。对于变力的情况,动量定律中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
【投影片2】
例:一个质量为0.18kg的棒球,以2m/s的水平速率驶向球棒,被球棒严打后,反向水平飞回,速率的大小为45m/s,设球棒与棒球的作用时间为0.01s。球棒对棒球的平均斥力有多大?
【投影片3】
应用步骤:
①先选取正方向。
②对物体(通常为单个物体)进行过程剖析和受力剖析,弄清各力在各过程中的冲量,求出合冲量,且注意各量的正负。
③对物体进行状态剖析,写出初、末状态的动量,并求出研究过程中的动量的变化量。
④应用动量定律列式求解。
师:学习了动量定律后,对前面朋友的实验方案能够理解,并希望能自觉地运用。下边请每一个朋友自己亲自来体会一下动量定律的应用。
【投影片4】
【小实验】在桌子边上放一张纸,再在纸上放一块橡皮,请朋友做一个实验,把纸从橡皮下抽出,但不能把橡皮拉落下。边做边思索,如何做就能完成这个实验,谈一谈自己的体会。
(请一个实验失败的朋友讲做不成功的体会,再请一个实验成功的朋友到讲台上做给全班朋友看。)
(三)学中做阐明生活现象。
师:请朋友们举例动量定律在实际生活中的应用:
比如:①跳远时跳落在沙坑里;
②在搬运易碎物品时,在袋子里放一些碎纸、泡沫等;
③轮船码头上装有橡皮车胎;
④打网球运球时有缓冲动作;
⑤蹦极;
⑥杂技节目:腹部碎大石;
⑦钉铁钉用斧头,而不用橡皮锤;
师:懂得动量定律的原理在生活中也应当注意其有害性。
(四)课堂,总结。
(略)
(五)布置作业。
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