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1、物理探究式教學(xué)設(shè)計案例動量和動量定理摘 要：以動量和動量定理一節(jié)的教學(xué)案例，論述了中學(xué)物理的課堂如何進行探究式教學(xué)。從生活中提出問題，通過理論探究和實驗探究，讓學(xué)生體驗建立概念和總結(jié)規(guī)律的過程。用探究過程中所獲得的知識解決相關(guān)問題。 關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計；動量；動量定理；科學(xué)探究；設(shè)計思路 中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）8-0038-7 普通高中物理課程標準（實驗）中明確指出“高中階段的物理應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)生在科學(xué)探究過程中的學(xué)習(xí)質(zhì)量，進一步加深對科學(xué)探究的理解，提高科學(xué)探究的能力”，“使物理貼近學(xué)生的生活、聯(lián)系社會實際”。科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目
2、標，又是重要的教學(xué)方式之一。1 本文通過動量和動量定理一節(jié)的教學(xué)設(shè)計案例來談?wù)勅绾卧O(shè)計并實施探究式教學(xué)。 1 教學(xué)內(nèi)容 （1）教材：人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-5。 （2）所屬章節(jié)：第十六章第二節(jié)動量和動量定理。 （3）教學(xué)時間：40分鐘。 2 教學(xué)設(shè)計 2.1 教材分析 人教版動量和動量定理一節(jié)，是在第一節(jié)探究碰撞中的不變量的基礎(chǔ)上直接提出了動量的概念，并從物理學(xué)史的角度來加以認識。然后通過例題提出動量的變化，加深對動量和動量的變化的矢量性的理解。 關(guān)于動量定理，教材先是在恒力作用的情況下由牛頓第二定理推導(dǎo)出動量定理，分析表達式，并引入沖量的概念。之后，用“微積分”的
3、思想分析出，動量定理不僅適用于恒力情形，也適用于變力情形。在解決作用時間短，作用力大而且隨時間變化的打擊、碰撞等問題時，動量定理要比牛頓運動定律方便得多。 最后，教材通過“壘球”“易碎品包裝”以及“科學(xué)漫步汽車碰撞實驗”來展現(xiàn)動量定理在生活中的廣泛應(yīng)用2。 2.2 學(xué)情分析 學(xué)生在第一節(jié)探究碰撞中的不變量中，體會到碰撞中有一個十分重要的物理量“mv”。但是，這個物理量是什么？在運動學(xué)中又有著什么重要意義？這些，學(xué)生還沒有深刻的認識，還需要通過對“動量定理”“動量守恒定律”的學(xué)習(xí)進一步加深認識和理解。 然而，學(xué)生在必修一和必修二的學(xué)習(xí)中，對“力”的理解、對“牛頓運動定律”等動力學(xué)知識的掌握卻是比
4、較扎實的。 2.3 教學(xué)目標 （1）知識與技能 會通過觀察生活現(xiàn)象提出問題，并通過實驗探究，分析碰撞中的沖擊力與物體的質(zhì)量、速度的改變及時間有關(guān)。 會運用所學(xué)動力學(xué)知識推導(dǎo)動量定理的表達式。 理解動量和動量的變化及其矢量性，會正確計算做一維運動的物體的動量變化。 理解沖量概念，理解動量定理及其表達式。明確動量定理中的沖量是合力的沖量。 會利用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和解決實際問題。 （2）過程與方法 觀看視頻，提出問題，聯(lián)系生活，通過猜想。 通過建立理想物理模型，理論推導(dǎo)出動量定理的表達式。用類比的方法，建立動量、沖量概念以及動量定理的內(nèi)容， 根據(jù)實驗?zāi)康?，設(shè)計實驗并實施實驗驗證。 運用動量定理解
5、決實際問題。 （3）情感、態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學(xué)生善于交流的合作精神，在交流合作中發(fā)展能力，并形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法。 培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力和總結(jié)歸納能力。 培養(yǎng)并提高學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析解決問題的能力。 2.4 教學(xué)重點 （1）理論推導(dǎo)動量定理的表達式，類比動能定理，建立動量、沖量的概念。 （2）理解動量和動量的變化及其矢量性，及沖量是過程量。 （3）設(shè)計實驗，驗證動量定理。通過實驗結(jié)論進一步理解動量定理及其表達式，理解物體動量的改變是因為合力的沖量。 （4）動量定理的應(yīng)用。 2.5 教學(xué)難點 （1）類比動能定理，建立動量、沖量的概念。 （2）動量和動量的變化及其矢量性。 （3）實驗
6、：驗證動量定理。實驗設(shè)計，方案的實施，誤差的分析。 （4）理解物體動量的改變是因為合力的沖量。 2.6 教學(xué)方法 探究、講授、討論、練習(xí)。 2.7 教學(xué)儀器 PPT教學(xué)課件、多媒體、朗威DSL驗證動量定理的相關(guān)儀器、朗威DIS軟件、兩個相同的碗、木板、軟墊、兩個雞蛋。 3 設(shè)計思路 探究設(shè)計之一：理論探究、類比分析。本教學(xué)設(shè)計中，沒有按照課本上的順序，直接提出“動量”的概念，而是從“小鳥撞飛機”的故事中提出問題，先猜想，再根據(jù)問題建立理想物理模型，運用“牛頓第二定理”推導(dǎo)出“Ft=mvt-mv0”表達式。通過與“動能定理”進行類比，建立概念“動量”“沖量”，分析總結(jié)規(guī)律“動量定理”。這是一個理
7、論探究的過程。3 探究設(shè)計之二：知識遷移，總結(jié)規(guī)律。在分析動量這個概念的時候，運用力傳感器，得到“F-t圖像”。引導(dǎo)學(xué)生將“v-t圖像”的面積表示位移的規(guī)律遷移，并得出“F-t圖像”的面積表示一段過程中力的沖量。這樣不僅找到了一種求解變力沖量的方法，還讓學(xué)生體會到，沖量反映了力的作用對時間的積累效應(yīng)，是過程量。 探究設(shè)計之三：驗證性實驗中，探究實驗裝置。規(guī)律的得出除了理論的論證之外，還需要有實踐與實驗的支持。所以，在學(xué)習(xí)了新的概念和規(guī)律后，又進一步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗“驗證動量定理”。然而，引導(dǎo)學(xué)生完整地探究出整個實驗設(shè)計，在四十分鐘的課堂上是無法實現(xiàn)的。因此，該環(huán)節(jié)只進行了部分探究：引導(dǎo)學(xué)生探究實驗的儀器，分析裝置安裝時的幾點注意事項以及實驗誤差探究。 探究設(shè)計之四：運用規(guī)律，解決問題。學(xué)習(xí)概念，總結(jié)規(guī)律最終是要解決生活中的問題。而 “小鳥撞飛機”這條問題線索貫穿始終，最后得到解決，首尾呼應(yīng)。 設(shè)計思路的框架如圖5：
物理探究式教學(xué)設(shè)計案例《動量和動量定理》
