动量定理教学设计

广东省2010年普通高中物理课堂教学设计参评课例

《动量和动量定理》

人教版教材 3-5模块第十六章第二节

作者姓名：王琳

工作单位：珠海市第一中学

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【课题】动量和动量定理（1课时）

【教学内容分析】

1.课程标准对本节的要求：

理解动量和冲量的概念，理解动量定理及其表达式，会正确计算出做一维运动的物体的动量变化，能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。

2.教材的地位和作用：

《动量守恒定律》这一章讲述动量的概念，以及动量定理和动量守恒定律及应用。这一章是牛顿力学的进一步展开，通过动量守恒定律为解决力学问题开辟了新的途径，是力学部分的重点章节。第一节探究了碰撞中的不变量，为讲述动量和动量定理作铺垫，而动量守恒定律又是由动量定理推导出来的，所以动量和动量定理一节在本章中起到承上启下的至关重要的地位。

3．教材的编写思路：

全章内容环环相扣，脉络清晰，结构严谨。本节内容是上一节“探究碰撞中的不变量”的内容的继续，通过演示实验和定量的公式推导，得出合外力的冲量与物体的动量变化之间的关系，虽然动量定理是在恒力作用的情况下推导得到的，但应使学生明白，动量定理也适用于变力，动量定理公式中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。正是因为如此，动量定理在实际中有广泛的应用，尤其是在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化的打击、碰撞等问题时，动量定理要比牛顿运动定律方便得多。

3.教材的特点：

本章动量概念引入方式的改变以及动量定理的导出，目的是引导学生尝试用动量的概念表示牛顿第二定律，从而明确动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的。这样处理有助于对动量概念以及描述力与运动的关系问题有更深入的理解。

5．教材处理：

首先从科学上的角度展示几代科学家在追寻“不变量”的努力中，逐渐形成“动量”概念的历史过程；其次在理解动量时明确动量p=mv中的v是指物体的瞬时速度，从而说明动量是状态量，是矢量；第三要明确动量变化的意义，即是两个矢量的差。

动量定理的研究对象是单个物体(或系统)，应用定理解题时需对研究对象进行受力分析，以确定其在研究过程中各个力的冲量值，要区分初、末状态的动量值。对于动量定理必须明确以下几点：1、理论推导要强调“合外力”、“恒力”。推导过程的主要步骤要有板书。对变力的问题，我们同样可以应用动量定理，这个说明是很重要的，因为应用动量定理时，

大量情况下物体受的合外力是变力。2、动量定理I=ΔP是一个矢量式，应用时一定要注意各个矢量的方向关系。在一维的情况下，要规定一个正方向，再根据各已知量的方向确定它们的正负，代入公式运算。3、动量定理和牛顿第二定律的关系。它们从不同侧面反映的力和运动的关系。牛顿第二定律反映的是力与运动的瞬时关系；动量定理反映的是力的时间积累与动量变化的关系。

【教学对象分析】

1.学生的兴趣：高中的学生具有好奇、好动、好强的心理特点。教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分发挥演示实验与学生实验的作用，调动学生学习的积极性和主动性。

2.学生的知识基础：学生在学习这一章时，对矢量的概念和牛顿第二定律的应用已经比较熟练，在之前的能量守恒的学习中对“守恒”的观点也已经有了初步的认识。

3.学生的认识特点：要真正理解冲量的效果是使物体获得动量，必须要经过感性认识到理性认识的过程，教学的起始要求不能太高，要循序渐进，从生活中众多实例出发，通过分析、感受真正体验动量和动量定理的内涵。

【教学目标】

1.知识与技能

1）理解动量和动量的变化及其矢量性，会正确计算做一维运动的物体的动量变化

2）从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理的表达式，理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理适用于变力；

3）会用动量定理解释现象和处理有关的问题。

2.过程与方法

1）通过实验和理论分析，探究动量定理；

2）通过师生互动与多媒体辅助教学，引导学生思考，会用动量定理解释处理有关问题。2.情感态度与价值观

1）通过对动量和动量定理的学习，体验科学、技术、社会的紧密联系；

2）通过用动量定理解释现象和处理有关的问题，培养学生的推理能力、用辩证的观点分析问题和理论联系实际、用理论分析实际问题的能力。

【教学重点】

1、动量和动量变化及其矢量性的理解；

2、动量定理的推导；

2、利用动量定理解释有关现象，并能掌握一维情况下的计算问题。

【教学难点】

理解动量定理的确切含义和表达式，动量、冲量的方向问题，是使用动量定理的难点。如何正确理解合外力的冲量等于物体动量的变化；如何正确应用动量定理分析打击和冲撞一类短时间作用的力学问题。

【教学策略设计】

1、变演示实验为课前学生自主探究实验，培养学生的创新能力。

课堂演示实验一般以教师为主体，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。以“鸡蛋落地不破”的探索性实验，让学生在课前设计各种不同的方法举行“鸡蛋落地不破，看谁举得高”设计比赛，在课堂上演示，让学生充分的动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发。

2、通过对例题的分析和讲解，得到动量定理解题的方法和步骤。

3、从学生的生活实际出发，感受和体验动量定理在生活实际中的应用。充分体现新课程标准中提出的“从生活走向物理，从物理走向社会”要求。让学生自己开口说出实验现象，培养学生的表达能力。让学生对实际物理现象进行分析，培养学生的理论分析能力。

【教学用具】

鸡蛋、沙、细线、橡皮筋、小铁球、铁架台、垒球等

【教学流程图】

创设情境，激趣引入观察实验，形象感知建立模型，得到定理知识应用拓展提高

【教学过程设计】

求：1、碰撞前后钢球的动量是否相同？撞前后钢球的动量变化？

【板书设计】

一、动量

1、定义式：p=mv（v是瞬时速度）

2、单位：kg.m/s

3、方向：矢量，和v同向。

4、动量变化△P =Pt - Po = mv t - mv o

二、冲量

1、定义式：I=F ·t

2、单位：N ·s

3、方向：矢量与力的方向相同

三、动量定理：

1、推导：一质量为m的物体初速度为V在恒力F作用下在时间t内，速度变化到Vˊ。

由于物体作匀加速运动，有a＝（Vˊ－V）/t

根据牛顿第二定律，有F＝ma可得F＝（mVˊ－mV）/t

2、公式：Ft＝mVˊ－mV I = P’- P

【学案设计】

1.学习课题：动量和动量定理

2.课前实验：一个质量为60g的鸡蛋，从高处落到水泥地面上后完整无损，要求高度越高

越好。请你和你所在的小组设计可行的方案，并能演示。

3.学习目标：

知识点一动量

1）定义：

2）公式：；动量是量；动量的方向。

知识点二动量定理

1）冲量表达式：

2）理论推导：

3）内容：物体在一个过程始末的等于它在这个过程中所受的力的。

4）动量定理公式：。

4．例题分析

例题1：一个质量是0.1kg 的钢球，以6m/s 的速度在光滑水平面向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s 的速度水平向左运动，（如图所示）

求：1）碰撞前后钢球的动量是否相同？2）碰撞前后钢球的动量变化？

例题2：一个质量为0.18kg 的垒球，以25 m/s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45 m/s ，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s ，求球棒对垒球的平均作用力有多大？ 5. 达标测评

1、A 、B 两个物体都静止在光滑水平面上，当分别受到大小相等的水平力作用，经过相等时间，下列说法正确的是 A 、A 、B 所受的冲量相同 B 、A 、B 的动量变化相同 C 、A 、B 的末动量相同 D 、A 、B 的末动量大小相同

2、质量为m 的物体以速度v 0做平抛运动，经过时间t ，下落的高度为h ，速度大小为v ，在这段时间内，该物体动量变化量大小为

A 、mv -mv 0

B 、mgt

C ．2

02v v m Ｄ、gh m 2 3、．关于冲量、动量、动量的变化的下列说法中正确的是 A 、物体的动量等于物体所受的冲量

B 、物体所受外力的冲量大小等于物体动量的变化大小

C 、物体所受外力的冲量方向与物体动量的变化方向相同

D 、物体的动量变化方向与物体的动量方向相同 4、某物体受到一个-6N ·s 的冲量作用，则 A 、物体的动量一定减小 B 、物体的末动量一定是负值

C 、物体动量增量的方向一定与规定的正方向相反

D 、物体原来动量的方向一定与这个冲量的方向相反

5、水平飞行的子弹m 穿过光滑水平面上原来静止的木块M ，子弹在穿过木块的过程中

A 、m 和M 所受的冲量相同

B 、子弹与木块相互作用力做功的数值相等

C 、m 速率的减少等于M 速度的增加

D 、m 动量的减少等于M 动量的增加

6、一质量为2kg 的质点从静止开始沿某一方向做匀加速直线运动，它的动量p 随位移变化的关系式为x p 8 kg ·m/s ，则此质点 A 、加速度为8 m/s 2

B 、2s 内受到的冲量为32 N ·s

C 、在相同的时间内，动量的增量一定相等

D 、通过相同的距离，动量的增量也可能相等

7、与匀变速运动的物体在某时间内与动量变化量的方向相同的是 A ．这段时间内的位移方向 B ．这段时间内的平均速度方向 C ．这段时间内速度变化量的方向 D ．物体运动的加速度方向 E ．物体所受合外力的方向

8、如图所示，用0.5kg 的铁锤钉钉子，打击时铁锤的速度为4 m/s ，打击后铁锤的速度为0，设打击时间为0.01 s 。(g 取10m/s 2

) ①不计铁锤的重量，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？ ②考虑铁锤的重量，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大？

③你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，在什么情况下可以不计铁锤的重量？ 9、一个质量为1kg 的物体，从20m 的高处以速度v 0=10m/s 水平抛出，求： ①从抛出到落地前一瞬间物体动量的变化。②物体抛出时受到的冲量． （空气阻力不计，g 取10m/s 2

）

10、从五层楼约20米的地方掉下一个重0.1千克的易拉罐，砸到人的头上，若作用时间为0.01秒，则它对人的作用力多大？（强调：高空掷物的危害性） 参考答案：

1、D

2、B

3、BC

4、C

5、D

6、ABC

7、CDE

8、.①200N ，方向竖直向下；②205N ，方向竖直向下；③当作用时间t ≤0.01s 时，可不计重力．

9、①20kg ·m/s ②10N ·s

说明：通过以上2、8、9三题巩固练习，要提醒学生注意：a.当作用时间t≤0.01s，可不计重力。b.当直接用F·t求冲量和用mv′—mv求动量变化困难时，可根据动量定理，通过求Δp达到求Ft的目的(如匀速圆周运动向心力的冲量)，同样也可通过求Ft达到求Δp的目的（如平抛运动物体动量的变化量）。10、201N

【教学反思】

1、动量概念的掌握要注意矢量性运算的训练，可以为动量守恒定律中碰撞前后动量的矢量和运算打好基础。在教学中可以让学生回忆速度的变化量。另外还要引导学生注意动量与动能的区别。

2、本节课的重点是动量定理的物理意义。动量定理是由牛顿第二定律导出的，学生对于这个推导过程是没有什么困难的。但是，有两点学生不容易理解:第一，动量定理与牛顿第二定律的区别何在?第二，有了牛顿第二定律为什么还要动量定理？应该使学生明确，牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用效果，而由它所导出的动量定理是力的持续作用的效果，在推导过程中出现的F和t“融为”一体，这就是冲量。恒力作用有冲量，变力作用也有冲量。只要物体受到的冲量相同，而无论力大还是力小，其动量变化就一定相同。这样，即使在作用力比较复杂的情况下，牛顿第二定律难以应用时，动量定理却完全可以应用。

3、动量定理和现实生活的联系比较紧密，在教学中应多举一些学生熟悉的例子，让学生应用动量定理做出定性的解释。在运用动量定理解决竖直方向的冲击力问题时，若接触时间很短，则自重可不予考虑，反之，自重就不可忽略。

4、在高中教材中，动量定理是由牛顿定律推导出来的；动量守恒定律又是由动量定理推导出来的。但是我们知道，牛顿定律是有一定的适用范围的，即“宏观物体、低速运动”。而动量守恒定律没有这个限制。

【专家点评】

该教学设计中，设计者对教材立意、编写思路以及在新课程标准中对本节教材的要求的理解准确。对学情分析到位，教学目标制定具体、准确且与心理认知特征适合。针对教学目标设计的教学流程结构严谨，环环相扣、步步深入、过渡自然。围绕教学内容和教学目标而设计的教学环节针对性强，简捷有效。在每一个教学环节（片断）中所设计的教学手段、采用的方法和方式目的性强，效率高。教学资源分配合理、密度适中、效率高，如教师活动与学生活动的分配，学生个体活动与群体活动的分配，优、差生活动的分配，非教学时间的利用等。

该课设计者成功地利用迁移理论引入“动量”概念，使学生温故而知新，很自然地理

解了“动量”的概念。围绕“鸡蛋从高处落地是否会完好无损？”这一开放性问题进得实验探索，使课堂的学习氛围催人奋进，其结果发人身省。这一片断针对学生“量体载衣”，有效并实用，学习兴趣被高效激发。为解释学生探索中观察到的各种实验现象，引导学生“建立模型，得到定理”，这一片断的设计又是正向迁移理论的成功运用，让学生恍然大悟，提升了学生的认知状态和情绪状态。为呼应“鸡蛋从高处落地是否会完好无损？”中看到的各种现象而设计的“知识应用拓展提高”这一教学环节，使学生有思考的内容和空间，所设计的问题的深广度、容量均适中。相信在教学中随着学生的讨论交流必定会有新的“教学生成”和“偶悟”。

这些精心设计的问题（片断）成了本节课的“调味品”：课伊始，味已生；课进行，味正浓；课结束，味犹存。让学生在问题情境中品味快乐和精彩，领悟探究的方法、体验物理的美感，培养了学生了解科学、热爱科学的情感。为力促学生全体发展，同时关注到了学生的差异发展，所设计的练习既有统一练习，又有分层练习。“课后思考”的设计是学生差异性发展的延伸。

点评人：

彭国贤，中学高级教师，广东省普通高中办学水平评估专家，曾分别在华中六省一市物理联合年会和全国物理年会上执教示范课。