1.1 动量 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

动量 教学设计 章节 人教版高中物理选修一 第一章第一节 课题 动量 课时 1 课型 实验探究课 教学内容分析 课标要求解读 《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》对本节内容的要求为：理解动量。动量是学生未接触过的一个新物理概念，因此引入动量的过程和目的是教师讲解的一大重点。教师要引导学生提出问题，猜想假设，动手探究寻找证据，基于证据得出结论，最后自然合理的引入动量这一概念，帮助学生接受动量的概念。 教材分析 本节内容位于人教版高中物理选择性必修一《动量守恒定律》第1节，教材没有依据动量概念形成的历史过程展开讲解，而是以“物理学家始终在寻找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。从观察“问题”栏目的实验现象（两个相同的钢球的碰撞）入手，随后围绕该问题中的现象展开讨论，在此基础上设计了演示实验，分析质量不同的小球碰撞的问题，引导学生定量的寻找碰撞中的不变量。一方面为动量概念的引入提供实验基础；另一方面引导学生亲身经历、体验科学探究的过程，帮助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。 物理内容分析 动量的定义是速度与质量的乘积，是物理学中用来描述物体运动状态的重要概念。 动量对时间的变化率为力，深化了学生对运动与相互作用关系的理解。 动量的应用范围很广，是自然界中最重要、最普遍的客观规律之一，大量事实表明，无论是宏观物体的低速运动及相互作用，如台球的碰撞、火箭的发射，还是微观粒子的高速运动和相互作用，都可以用动量概念加以描述。 学情分析 基础 生活经验 经历或知道生活中的一些碰撞现象。 学习基础 概念规律 学习了机械能守恒定律、电荷守恒定律和能量守恒定律等。 思想方法 1.基于前面守恒量的学习，对“寻找运动中的不变量”有较为深入的认识； 2.拥有基于现象，利用实验仪器定量探究的思想。 探究能力 具备一定观察分析能力、动手实践能力及物理规律的总结能力。 教学目标 （核心素养） 一、物理知识与物理观念 1.了解生产生活中碰撞现象中的物理知识。 2.理解动量的概念，会计算动量的变化量。 3.知道动量是描述物体运动状态的物理量，深化运动与相互作用的观念。 二、科学思维与科学探究 1.在计算动量变化量及总量的过程中进一步熟练一维矢量的运算方法。 2.通过探究碰撞中的不变量，使学生进一步体验“问题-猜想-实验方案设计-证据收集数据分析-得出结论”的科学探究的过程。 三、科学态度与社会责任 1.通过经历寻求碰撞中不变量的过程，培养学生严谨求真的科学态度； 2.在分析解决问题的过程中提升学生交流、合作能力。 重点 理解动量的概念； 会计算动量变化量。 难点 设计、探究碰撞中的不变量； 理解动量的概念。 教学器材 辅助资源：投影仪； 演示器材：铁架台、细线、小铁球（相同质量*2、不同质量*2）、牛顿摆、瑜伽球、气球； 实验器材：滑块、气垫导轨、光电门、数字计时器、砝码、托盘天平等 教学流程图 教法、学法 选择 本节课采用教师启发引导的探究式教学模式，主要采用演示法、讲授法和谈话法三种教学方法。以演示钢球对心碰撞为切入点，创设物理情景，激发学生的求知欲，引入“寻求碰撞中的不变量”。通过谈话的方法引导学生用托盘天平测量滑块的质量，在气垫导轨上控制两滑块碰撞，用光电计时装置测量两个滑块碰撞前后的速度，处理得到的实验数据，找出碰撞前后的不变量，突破教学重难点，帮助学生理解动量的概念，提升学生用定量的方法探究物理现象的思想，提高学生的思维能力与探究能力。 学生学习的方法有观察法、实验探究法和小组合作法。教师设置问题逐步引导学生观察、思考、分析、讨论，开展小组探究活动，在这一过程中提升学科能力、培养科学素养。 教学活动设计 教师活动 学生活动 设计意图 活动一： 介绍课题， 观察思考 1.介绍本课学习主题——动量； 2.观看冬奥会冰壶运动的视频，观察几幅“碰撞”时的图片； 3.教师讲解发生“碰撞”时的物理设定； ①相互作用时间很短； ②相互作用力很大，其它外力基本可以忽略； ③一般可认为在“原位置”发生，碰撞过程中的位移可以忽略。 ④碰撞前 ：指即将发生碰撞的那一时刻。 ⑤碰撞后：指碰撞刚结束的那一时刻。 4.解释：碰撞现象比较复杂，本节中只讨论一维碰撞。 5.提出问题：碰撞前后会不会有什么量保持不变？ 听老师讲解，观看视频，观察图片，思考。 教师开门见山直接介绍课题，接着让学生观看视频、观察图片，创设碰撞问题的场景，为后续演示、探究实验做铺垫。 活动二： 实验演示、 分析讨论 演示一：质量相同的小球碰撞 用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B，且两球并排放置。拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞。 提问： 看到了什么现象？有什么猜想？ 这说明碰撞前后，两球速度之和是不变的。那么所有的碰撞都有这样的规律吗？ 演示二：质量不同的小球碰撞 将上面实验中的A球换成大小相同的C球，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。 提问： 看到了什么现象？速度“传递”的想法正确吗？ 从实验可以看出，两球碰撞前后的速度变化跟它们的质量有关，速度之和不相等。 速度“传递”的想法不正确。 现象：碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A球拉起时同样的高度。 猜想：碰撞后，A球的速度大小不变地“传给”了B 球。 回答： 现象： （1）碰； 运动，向右摆起一定角度，都没有摆到原来的高度； （2）碰； 和都向左运动，摆起的高度大于的释放高度。 通过实验演示，带领学生对碰撞现象进行深入的定性思考，在讨论中互相启发，培养学生的观察、思考能力。 ，为后续实验探究进行铺垫。 活动三： 猜想与假设 【探究碰撞中的不变量】 提问： 1.一维碰撞中与物体碰撞运动有关的物理量可能有哪些，如何测量？ 学生回答：在一维碰撞的情况下只有物体的质量和速度。 【猜想与假设】 （学生分享猜想，教师整理猜想，形成假设） 1.两个物体碰撞前后动能之和不变： 2.两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和不变： 3.两个物体碰撞前后速度与质量的比值之和不变： 带领学生从定性分析转为定量探究。通过思考讨论，引导学生找出探究的变量排除无关变量，便于后续实验控制变量；然后提出猜想与假设，在这一过程中培养学生主动思考、敢于创新的精神。 活动四： 实验探究 设两个物体的质量分别为、，碰撞前的速度分别为、，碰撞后的速度分别为、。 （1）用托盘天平测量物体的质量。 （2）速度有多种方法测量。 教师讲解探究的重点： （1）测量物体碰撞前后的速度； （2）保证碰撞是一维的。 方案一：如图演示实验中怎么测量两球的速度？ （学生回答）把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。 （师生总结）弊端：小球摆起的角度测量较为困难，测量误差大，且难以保证一维碰撞。 方案二： 教师介绍实验器材：气垫导轨、光电门、数字计时器、滑块、砝码、小型气源、胶布、弹性碰撞架 提问： 1. 如何操作使数字计时器探测滑块的速度？ （学生回答）将滑块甲放在两个光电门之间，滑块乙放在两个光电门的外侧，给乙车一个初速度，光电计时器先后采集碰撞前后两个速度。 2.利用数字计时器测量速度的原理是什么？ （学生回答）让一个滑块先后经过两个光电门，计时器采集遮光片通过光电门的时间，进而利用算出速度。 3.教师介绍两种碰撞： （1）弹性碰撞：在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架，可以得到能量损失很小的碰撞。 （2）非弹性碰撞：让两个质量不同（在滑块上加砝码改变滑块质量）且贴有胶布的滑块发生碰撞。 【设计数据记录表格和数据处理表格】 （学生思考设计，分享） 【师生梳理实验步骤，教师强调注意事项】 在气垫导轨的1/3处和2/3处各安装一个光电门，分别与数字计时器连接，打开数字计时器开关，调节功能按钮，选择间隔计时功能，打开小型气源，将两个滑块轻放在起电导轨上，调节调平螺丝，让两个滑块稳定静止在气垫导轨上，滑动滑块A，使其撞击滑块B。 记录滑块A、B碰撞前后的速度。改变滑块A的速度，多次测量。计算 ； ； ； 并计算相对变化量。 ☆注意使两个滑块的位置正对。 【学生动手实验，收集数据，教师巡视指导】 【学生处理与分析数据】 【师生讨论总结】 从实验的数据可以看出，实验中两个滑块碰撞前后，动能之和以及质量与速度的比值之和并不相等，但是质量与速度（矢量，要考虑方向）的乘积之和却基本不变。 讨论设计实验方法，锻炼学生科学探究与科学思维能力。 引导学生明晰实验内容和步骤，方便后续学生动手实验，提升课堂效率。 通过动手实验和分析处理数据，提升学生的动手能力和推理能力，培养学生的探究精神，通过亲自探究攻克本节重难点。 环节五： 知识讲解 教师讲解动量的定义： 从上面的实验中我们发现，对于发生碰撞的两个物体来说，它们的之和在碰撞前后可能是不变的。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。 这使我们意识到，这个物理量具有特别的意义。 定义：物理学中把质量和速度定义为物体的动量，用字母表示 单位： 动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同。 动量是状态量，描述物体的运动状态，故在计算时应该取某一时刻的瞬时速度。 动量是相对的，与选定的坐标系有关。 【例题】 一个质量为的钢球,以 的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？ 分析：动量是矢量，碰撞前后钢球速度的大小没有变化，速度的方向变化了，所以动量的方向也发生了变化。为了求得钢球动量的变化量，需要先选定坐标轴的方向，确定碰撞前后钢球的动量，然后用碰撞后的动量减去碰撞前的动量求得动量的变化量。 解：取水平向右为坐标轴的方向。 碰撞前： 碰撞后： 动量变化量为： 动量的变化量是矢量，求得的数值为负值，表示它的方向与坐标轴的方向相反，即的方向水平向左。 听老师讲解，动脑动手。 讲述本节重点物理内容；通过例题帮助学生掌握计算动量变化量的方法、深化动量是矢量这一特性，通过比较使学生深入理解动量的概念。 通过趣味演示活动，增强师生互动，活跃课堂气氛，提升学生学习兴趣，培养学生应用所学知识解释生活中的物理现象，处理有关的问题。 环节六： 课堂趣味活动 1.学生演示牛顿摆。 2.让一位同学把一个瑜伽球（直径约为90）和一个气球（直径约为15），分别以某一相同的速度水平投向另一个同学，请另一个同学接住。两种情况下，接球同学的体验有什么不同？ 这是为什么？ 通过趣味演示活动，增强师生互动，活跃课堂气氛，培养学生运用所学知识解释生活中的物理现象的意识。 环节七： 小结和作业 小结： 动量： 单位： 动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同。 动量是状态量，与选定的坐标系有关。 作业： 课后习题1、2。 通过小结和作业，巩固本节重点内容。 板书设计 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$