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        《動量定理》創(chuàng)新性教學(xué)設(shè)計(jì)

        2006-12-31 02:57:08向之乎
        物理教學(xué)探討 2006年23期
        關(guān)鍵詞:動量定理沖量動量

        向之乎

        新課程以“為了每一位學(xué)生的發(fā)展”為最高宗旨和核心理念,突破和超越了學(xué)科本位的觀念,真正把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主人。教師應(yīng)樹立“施教為學(xué)”的觀念,積極圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)活動來開展教學(xué)工作。這就必須重新建構(gòu)高中物理課堂教學(xué)方式。那么該如何進(jìn)行新理念下的教學(xué)設(shè)計(jì)呢?

        我在高中物理教學(xué)過程中,就人教版高中《物理》第二冊第八章第四節(jié),嘗試設(shè)計(jì)了《動量定理》的教學(xué)。這節(jié)課的教學(xué)過程設(shè)計(jì)如下:

        1 設(shè)計(jì)思想

        本節(jié)課較真實(shí)的創(chuàng)設(shè)了物理情景,學(xué)習(xí)者以科學(xué)研究者的身份,采用“問題——猜想——推理——驗(yàn)證”的科學(xué)研究方法,去主動探索、發(fā)現(xiàn)和獲取知識,以求順利實(shí)現(xiàn)知識的順應(yīng)和同化,從而積極建構(gòu)起動量定理。

        本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)的主線為:實(shí)驗(yàn)激趣——提出問題——科學(xué)猜測——理論推證——實(shí)踐檢驗(yàn)——親身體驗(yàn)——學(xué)以致用。

        2 教學(xué)過程

        2.1 提出問題,大膽猜測

        2.1.1 實(shí)驗(yàn)激趣

        問題:讓一個生雞蛋從空中自由下落,而不摔碎,怎么辦?

        實(shí)驗(yàn):讓兩個同樣的雞蛋,從同一高度自由下落,一個落在桌面上,一個落在沙缸里。

        這是一組對比實(shí)驗(yàn),落在沙里的雞蛋是否摔碎,學(xué)生并無生活經(jīng)驗(yàn)。雞蛋從足夠的高度下落而不碎,首先就讓學(xué)生產(chǎn)生了認(rèn)知上的沖突,打破了原來的認(rèn)知平衡,從而激發(fā)了學(xué)生的求知欲,教師也順勢引入了新課。

        2.1.2 提出問題

        在光滑水平面上有質(zhì)量為m的物體,速度為v,具有動量p=mv,如圖1所示。

        問:怎樣才能改變物體的動量?

        (提醒學(xué)生,力的瞬時效應(yīng)是產(chǎn)生加速度,讓學(xué)生建立起沖量才是改變物體動量原因的認(rèn)知,這是知識的順應(yīng)過程。)

        問:既然沖量才能改變物體的動量,那么物體受的沖量與它動量是什么關(guān)系?

        2.1.3 大膽猜想

        讓學(xué)生大膽猜想,沖量是等于初動量呢?還是等于末動量?抑或是等于動量的變化(即Ft=mv′-mv)?(讓學(xué)生明確探索的課題,旨在思維定向)。

        2.2 理論探究,尋求規(guī)律

        猜想或假說是否正確,需要理論支持和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

        啟發(fā)點(diǎn)拔:你能否用所學(xué)知識推導(dǎo)出沖量與動量的關(guān)系?讓學(xué)生從以下4處情景出發(fā)展開思考,如圖2所示。

        在分別推出以上四處情景的表達(dá)式后,讓四名學(xué)生再用語言表達(dá)。

        (這4處情景,由特殊到一般,對沖量與動量關(guān)系的認(rèn)識不斷深化,從而達(dá)到建構(gòu)動量定理的目的)。

        可見,不論外力是幾個力,也不論外力是動力,還是阻力,是重力或摩擦力,合外力對物體的沖量等于物體動量的變化,與前面的猜想都是一致的。

        2.3 學(xué)以致用,鞏固提高

        2.3.1 解釋落蛋實(shí)驗(yàn)

        點(diǎn)拔討論:①研究對象是什么?②研究哪個過程?③兩個雞蛋與接觸面碰撞過程中有哪些是相同的?又有哪些是不同的?

        由動量定理得:

        F合=p2-p1t,在該表達(dá)式中p2-p1=Δp,Δp是一定的,只是作用時間t不同。對于作用時間長的,其合力大;而作用時間短的,合力小。

        ④啟發(fā)提問:決定雞蛋是否摔壞的主要因素是雞蛋受的合力嗎?

        2.3.2 親身體驗(yàn)

        讓每個學(xué)生用兩種方式從凳子上往下跳,一是落地時,腳下迅速彎曲;二是落地時腳伸直(要防止受傷)。

        2.3.3 親口說說

        讓學(xué)生舉例說出生活中有關(guān)的例子。

        啟發(fā)點(diǎn)拔:應(yīng)包括兩個方面。要減小作用力,就要延緩作用時間;有時也需要增大作用力,就要縮短作用時間(如釘釘子,打樁等)。

        2.3.4 親手做做

        細(xì)繩一端固定在支架上,另一端拴一鉤碼,從一定高度釋放鉤碼,細(xì)繩斷了,如圖4所示。

        問:從同樣高度釋放鉤碼,怎樣才能使繩不斷裂(設(shè)計(jì)緩沖裝置)?

        3 定量分析

        例1 質(zhì)量m=10kg的物體,放在光滑水平面上,現(xiàn)施F=100N的水平推力,求該物體在2秒時的速度?

        解法一:用牛頓定律和運(yùn)動公式求解。

        解法二:用動量定理求解。

        拓展一:假設(shè)水平面不光滑,有摩擦力f=40N,其他條件不變,求2s時的速度?

        拓展二:在拓展一中,如果在2s時撤去外力F,還能運(yùn)動多久?(設(shè)摩擦力不變)。

        解法一:分過程用動量定理。

        解法二:全過程用動量定理。

        總結(jié)提高(教師引導(dǎo),學(xué)生歸納總結(jié))。

        (1)動量定理不涉及運(yùn)動過程中的加速度和位移,用它處理問題比用牛頓定律方便。

        (2)用動量定理解題,必須作好受力分析。

        (3)全過程用動量定理要比分過程用動量定理更加方便。

        例2 一冰球m=50g,以15m/s的速度滾來,運(yùn)動員用球桿將球擊回,速度變?yōu)?5m/s,打擊時間0.01s,求撞擊力?

        教法:學(xué)生先試做,然后用實(shí)物展示臺展示在屏幕上,讓學(xué)生點(diǎn)評。

        總結(jié)提高:

        (1)動量定量是矢量式。

        (2)動量定理既適用于恒力,也適用于變力,從而拓寬了解題口徑。

        4 創(chuàng)新實(shí)踐

        課后想一想,生活中還有哪些動量定理的例子,是否可以做進(jìn)一步的改進(jìn)?你能親自設(shè)計(jì)一個小發(fā)明嗎?然后和其他同學(xué)相互交流。

        5 教學(xué)反思

        在本節(jié)課的設(shè)計(jì)過程中,本人嘗試建立了新的教學(xué)模式,即“激趣——探究——體驗(yàn)——內(nèi)化——應(yīng)用”。教師不再是滿堂灌,而是精心設(shè)計(jì)物理情景,再進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃季S點(diǎn)拔,讓學(xué)生主動參與,體驗(yàn)和感悟科學(xué)探究的過程與方法。

        本節(jié)內(nèi)容與日常生活聯(lián)系緊密。先是用“落蛋實(shí)驗(yàn)”引起學(xué)生的極大興趣;“兩種方式下跳”對動量定理的理解有了體驗(yàn);“親口說說”即訓(xùn)練了學(xué)生的口頭表達(dá)能力,又活化了對定理的理解;“親手做做”和“創(chuàng)新實(shí)踐”,讓學(xué)生知道學(xué)習(xí)的最高境界是應(yīng)用,物理學(xué)習(xí)從生活開始,最后又走向社會。

        我體會到,教材只是多種教學(xué)資源中的一種,從教材演變?yōu)閷?shí)際的教學(xué)行為,必須賦與教師的創(chuàng)造性勞動。教師永遠(yuǎn)是教學(xué)的創(chuàng)造者,這是教師的職業(yè)光榮。

        (欄目編輯鄧 磊)

        <注>:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文

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