1、 “动量定理”教历徐 杰 江苏省镇江中学一、教学课题：动量定理二、任教学科：物理三、任教班级：高一（11）班54人四、教学时间：2001年12月11日上午8：15-8：55五、记录时间：2001年12月11日六、课前计划：通过本节课的教学，力求达到以下教学目标1. 教养性目标（知识目标）:(1)进一步理解动量的概念;(2)初步理解冲量的概念;(3)初步掌握动量定理,并能应用这个定理讨论和解释一些简单的问题。2. 发展性目标（能力目标）:(1)通过问题研究,培养学生研究实际问题的能力和创新精神 ;(2)通过阅读教材和分析、讨论问题，培养学生自主学习的能力；(3)通过演示实验、学生分组实验和电脑操
2、作，培养学生的观察能力和实践能力。3. 教育性目标（情感目标）:培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性、主动性，领悟科学研究的基本方法。七、教学过程的描述1. 设疑激趣，创设研究情境设置悬念：鸡蛋是我们每天都需要的营养食品，如果我将这只生鸡蛋用力扔出去，鸡蛋的命运会怎样？演示:站在教室中部用力将鸡蛋水平扔向竖直悬挂在黑板前的大绒布。提问:你观察到什么现象?学生:扔在绒布上鸡蛋没破。教师从绒布下拿出那只鸡蛋并提问:如果站在同一位置将同一只鸡蛋以相同的力向墙上扔，会出现什么结果？演示:用力将鸡蛋水平扔向墙壁（墙壁上事先贴有白纸）。学生:鸡蛋破了。注：演示实验成功，为下面的教学奠
3、定了良好的基础。激疑:两种情况下鸡蛋与墙或布作用前的动量可以认为是相同的,作用后的动量变为零，鸡蛋的动量变化是相同的。但究竟是什么原因使得鸡蛋出现不同的结局?教师:再请大家看一段录象。教师演示课件:播放几个体育运动的视频录象（在节奏感强烈的音乐背景下依次出现亚运会跳高、拳击、跳马、吊环等比赛镜头）。提问:看完这段录象后，我们可能会提出很多问题，比如跳高、跳马、吊环运动员落地时为什么要落在软垫上？激烈的拳击比赛中，运动员为什么要戴拳击手套？以上这些问题是大家熟悉却不能科学解释的问题，也正是本节课我们要研究的问题。课件显示: 二、动量定理注：此时为8：20，与计划一致，新课引入比较顺利。 2. 分
4、层展开,引导自主探究(1)关于物体动量的变化跟哪些因素有关的研究提出假说教师:要解决刚才提出的问题 ,必须首先研究、解决物体的动量变化跟哪些因素有关这一问题。你们先猜一猜看,物体的动量变化与哪些因素有关?学生甲猜想:可能与物体的质量和它受到的力有关。学生乙猜想:可能与物体受到的力的大小和力的作用时间有关。注：学生能举手发言，大胆猜想，显示学生具有的良好素质。定性验证教师:同学们会提出各种不同的假说，这些假说是否正确 ?请你们操作第一个学习软件，先对两个实例进行定性讨论，由此你能得出什么结论？学生:动手操作学习软件并相互协作讨论。学生计算机显示：讨论题.一辆以某一速度行驶的汽车，关闭发动机后，要
5、使汽车停下来即使它的动量为零，如果你是驾驶员可以采取哪些措施？.静止的足球，要使它运动起来即使它获得一定的动量，可用哪些方法？请一学生回答对讨论题的分析结果：学生归纳:物体动量的变化跟物体所受力的大小和作用时间的长短有关。定量验证提问:你得出的这一结论是否正确 ?你如何验证?学生提出观点:可以采用数学推导的方法。教师:很好！数学推导的方法也称定量分析法，请大家继续研究。学生:继续操作计算机进行定量分析推导。学生计算机显示（动画）：一个质量为m 的物体，初速度为v ，在合外力F 的作用下，经过时间t，速度变为v，该物体动量的变化与什么有关？ v vF F图1 请一学生上讲台讲述推导过程（实物展示
6、台显示其推导内容）：F = ma = m(v - v) / tFt = mv - mv学生归纳:根据 Ft = mv - mv ,只要力和力的作用时间的乘积 Ft 相同,物体的动量变化就相同。由此可以证明，物体的动量变化确实与物体所受合外力和作用时间有关，而且它们有确定的关系。注：此时为8：28，比计划延迟 2分钟，主要是由于所请的这位学生推导不够简洁，在讲台上叙述的时间较长所致。实验验证激疑:同学们定量分析的结论是否真的可靠 ?如何进一步验证?部分学生:可以用实验验证。教师：很好！实验是物理学研究问题的基本方法。请大家利用提供的纸条和砝码做抽纸条实验，注意观察现象并讨论该实验能否验证上述结论
7、？学生分组实验：抽纸条(一次慢抽 ,一次快抽) 。学生解释实验现象：慢抽和快抽纸条，物块受到的摩擦力可认为相同。慢抽时物块受到的摩擦力作用时间长，物块的动量变化大；快抽纸条时物块受到的摩擦力作用时间短，物块的动量变化小，物块几乎不动。注：此时为8：32，此处安排小实验效果较好，既使学生动手操作、动脑思考，又起到一定的调节学生心理状态的作用，课堂气氛宽松和谐。得出结论教师归纳:我们从提出假说到定性分析到定量分析再到实验验证,应用物理学的研究方法可以得出结论:物体的动量变化的确决定于物体所受力的大小F 和力的作用时间t,而且跟两者的乘积相同。注：此处适时对学生进行科学方法教育有利于本节的学习，对其
8、今后的发展也会有一定的积极作用，符合素质教育的要求。提问: Ft = mv - mv中等号右边的物理意义是什么?全体学生: mv - mv 是物体动量的变化。提问:引起物体动量变化的因素是什么 ?物理学中把力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。课件显示: 力和力的作用 时间的乘积叫做力的冲量。教师：冲量是一个新的物理量，对于这个新物理量，你打算提出哪些你所关心的问题？学生甲提问：我想知道冲量是不是矢量？它有没有方向？学生乙提问：冲量的大小如何计算？它有没有适用条件？学生丙提问：冲量的单位是什么？它与动量的单位有什么关系？布置自学任务:冲量是引起物体动量变化的因素 ,如何解决你们提出的问题？如何初
9、步理解冲量这一概念?请阅读课本P161第2、3两段，并操作第二个教学软件,从中找出答案。学生归纳: 课件显示： 大小：I = F t对于恒力，冲量的 方向：与F 的方向相同单位：Ns注：此处教学设计为学生提问并通过自学解决问题，然后用自己的语言加以归纳，目的在于鼓励学生大胆质疑，引导学生自主学习，同时培养归纳概括事物的能力。启发:引入冲量的概念后,同学们刚才得到的结论可以怎样表述?学生表达：课件显示: 物体所受合外力的冲量等于物体的 动量变化,这个 结论叫做动量定理。即 : F t = p - p 教师:动量定理揭示了物体动量变化的规律 ,它虽然是由牛顿第二定律推导出来,但比牛顿第二定律有着更
10、为广泛的应用,这方面的知识请同学们课后查阅有关资料学习。学生操作计算机练习:课本P161中两个问题。学生甲回答：钢球所受冲量的大小为1.2N s,方向水平向左。学生乙回答：钢球所受冲量的大小为0.56N s,方向竖直向上。注：此时为8：38，学生操作计算机可以观察钢球的运动动画，兴趣盎然。解决思考题的效率比较高。(2)关于变力的冲量和变力的计算的研究教师:在现实中,我们遇到的物体与物体之间的相互作用力一般不是恒力。比如欧美比较盛行垒球运动，球棒和垒球之间的相互作用力有什么特点？请大家看动画摸拟。教师：动画演示打垒球。学生：球棒和垒球之间的相互作用时间很短。提问：这种作用力的大小具有什么特点？请
11、继续看动画摸拟。教师：慢镜头动画摸拟演示垒球和球棒之间的相互作用。师生讨论：作用力先急剧增大然后急剧减小，具有这种特点的力叫做冲力。在冲击、碰撞等现象中，物体间的相互作用力都是冲力。在这段极短的时间内，冲力的冲量大小在数值上等于F-t 图包围的面积。假设有一个恒力在同样时间内的冲量与冲力的冲量相等，那么，这个恒力就等于变力在作用时间内的平均值。归纳:冲力(变力)的冲量的效果等效于一个恒力的冲量的效果。因此，动量定理既适用于恒力，也适用于变力，它具有广泛性。应用等效方法，便可以求出球棒对垒球的平均作用力。此时为8：41，这一板块之所以设计成师生一起观看大银幕上的课件内容并共同讨论的形式，主要是因
12、为变力的冲量在本节不是重点，只要求学生了解、知道处理变力冲量的等效方法即可。3. 应用训练，强化意义理解提问:至此,我们是否可以解释鸡蛋问题 ?学生讨论后请一学生回答: 鸡蛋与绒布作用时，由于绒布比较软，延长了相互作用时间，绒布对鸡蛋的作用力较小，鸡蛋没有破；鸡蛋与墙壁作用时，由于墙壁比较硬，相互作用时间极短，墙壁对鸡蛋的作用力很大，鸡蛋就破了。提问：本课开始提出的有关体育运动的几个问题如何解释？学生回答：跳高、跳马、吊环运动员落在软垫上，由于软垫的缓冲作用，延长了运动员与垫子的作用时间，减小了垫子对运动员的作用力，运动员比较安全。拳击运动员比赛时要戴拳击手套也是这个道理。教师：回答得很好！布
13、置自学任务:阅读课本最后一段 “应用举例”,观看计算机软件四（含有冲床冲压、易碎物品、轮船码头等视频录象）,思考如何解释这些现象并归纳动量定理有几方面的实际应用?学生讨论并回答问题：学生甲回答“冲床冲压”：学生乙回答“易碎物品”：学生丙回答“轮船码头”：注：此时为8：50，这一板块设计的计划是重在会用动量定理解释实际问题，重在培养学生的语言表达和逻辑思维能力，并从学生的表述中发现其存在的问题。学生踊跃发言，课堂气氛热烈，回答问题的三个学生表述基本正确。教师恰当的鼓励和富有变化的积极评价的目的是使学生获得成就感，满足其期望获得认可的心理需求。但略显不足的是学生回答有重复之嫌，可以精简，从而节约1
14、-2分钟的时间。学生思考讨论：课本P164练习二(1)(2) 。学生分组实验:缓冲装置的模拟。课件显示： 据 F = p /t ,在 p 一定的情况下要得到较大的力,应减小作用时间;要减小力的作用,应延长作用时间。4. 归纳总结,形成认知结构课件显示:本节主要知识结构。注：此时为8：55，由于学生回答问题时间稍长，故对本节的小结没能很好地进行。5. 布置作业,拓展学习时空（略）八、教后反思1.收获本节课在教学设计时力图体现“一个突破” 、 “两个尝试” 。 “一个突破”即力争使本课教学突破传统的教学模式，体现改革精神；“两个尝试” 即尝试将传统的接受性学习方式转变为研究性学习方式、尝试以学生一
15、人一机或两人一机为教学组织形式的多媒体计算机辅助教学，体现创新精神。课堂教学借鉴研究性学习的思想，创设多媒体计算机辅助教学的良好环境，突出动量定理建立过程的教学重点，使学生理解动量定理的来龙去脉，充分感受知识产生和发展的过程，并突出该过程中认知活动的方法教育和过程教学，本课教学模式为“体验参与内化外延” 。教学设计的思想和结构得到了领导和专家的肯定，课前计划得到了较好的实现。整堂课学生与教师配合默契，敢于提问、敢于发言，学习积极性高。课后，我曾向几名学生了解上课学习的感受，他们都说自己用计算机上物理课是第一次，非常感兴趣，大家学习都很带劲！具体来说：（1）设疑激趣，创设研究情境重在体验。通过演
16、示扔鸡蛋实验和利用多媒体计算机播放几个体育运动的录象，使学生产生悬念、受到强烈的视听感受，在引出研究问题的过程中激发学生强烈的探究兴趣和学习动机，从而将教学目标转化为学生自觉研究学习的目标，为下一步的学习做好心理准备。（2）分层展开，引导自主探究重在参与这一阶段主要实行启发式和交互式教学，在教师的启发下引导学生首先解决物体动量的变化与哪些因素有关这一问题，通过提出假说定性分析实例定量分析推导实验验证得出结论，逐步展开学习。每一步由学生或自主探究、或协商讨论、或利用计算机提供的信息、或自学、查阅课本，使全体学生主动参与学习，逐个解决问题，从而初步形成冲量概念、顺利建立动量定理这一规律。然后引导学
17、生研究变力的冲量问题，以完善对动量定理的认识。整个过程充分发挥学生的主体作用，使学生始终处于自觉和主动参与学习的状态，让学生生动活泼、积极主动地得到发展。同时，还让学生体会到物理学研究问题的一般方法，培养其研究问题的能力和实践能力。（3）应用训练，强化意义理解重在内化学生的头脑中初步建立动量定理仅仅完成了从具体到抽象的认识过程，此时我趁热打铁，引导学生将所学知识应用到实际问题中去，完成抽象到具体的再认识，在应用中加深对规律的理解，并从中体验到物理知识的实际应用价值。这一阶段，先让学生解决本课开始提出的问题，以使教学首尾呼应；然后阅读课本、观看计算机视频录象，通过讨论逐一解释这些现象，最后再做一
18、个小实验来进一步满足学生心理需求，从而强化对动量定理的意义建构和内化。整个过程着力将课堂变成学生表演的舞台，充分发挥学生的聪明才智，释放学生的潜能，让学生获得不同层次的成功体验，达到培养学生分析和解决问题的能力、语言表达能力以及培养其创新精神的目的。（4）布置作业，拓展学习时空重在外延课堂教学是研究性学习的一个组成部分，一堂课的结束并不意味着本节内容学习的终结。课内学习与课外学习应该是一个有机的整体。研究性学习强调让学生带着问题走进课堂，带着问题走出课堂。因此，布置的作业要能调动学生学习的积极性，要能拓展学习的时空，实现学习活动的外延。本课设计的课后作业即两个趣味实验和一个社会调查，力求体现研
19、究性和探索性，有助于学生课后进一步开展研究，培养他们团结协作和社会活动的能力。2. 需研究和改进之处 （1（ 关于教学设计由于对“应用训练”板块的设计注重学生表达能力的培养，学生回答问题有些重复，延长了 1-2 分钟的时间，使得小结的时间不够，此处应当修改，以使整堂课更加完美。另外，板块与板块之间的过渡与衔接需再自然些，有些地方的教学语言可以更精炼、简洁些。布置的社会调查作业，应对学生进行必要的方法指导。（2）关于多媒体计算机辅助教学（MCAI）现代教育技术对提高课堂教学效益有着极其重要的支撑作用，教育技术的现代化正在使课堂教学形式发生革命性的变化。但是，目前课堂教学中对多媒体计算机的应用仅停留在“辅助教学”和“媒体形式与信息源”这一层次上，即仅仅把它看作是一种现代化的技术，而没有认识到它是实现教育现代化和改革学习方式的一个组成部分，对其功能尚没有充分地认识、研究和实践。本节课对于多媒体计算机的应用虽旨在发挥计算机优势，把信息技术作为认知工具（而不仅仅是一种播放工具） ，为学习主体建造发挥创造潜力的教与学环境，但严格地说并没有摆脱上述认识的局限。对计算机网络教学的探索需坚持下去。2001年12月11日
