动量守恒定律的应用教学设计_动量守恒定律应用教案
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物理习题课中的五步教学法
----《动量守恒定律的应用》教学设计
江苏省怀仁中学
张忠一
一、教学目标：
1、知识目标：
应用动量守恒定律处理相互作用的物体的位移变化关系问题
2、能力目标：
培养学生的分析、归纳问题的能力和对知识的“迁移”能力
3、情感目标：
通过小组间的讨论竞赛，培养学生的团结协作精神和集体荣誉感，并让学生感受由困惑到豁然开朗的愉悦。
二、教学方法：
1、启发：动机是指引起和维持个体的活动，并使活动朝向某一目标的内部心理过程和内部动力。人的各种活动是在动机的指引下向着某一目标进行的，而兴趣是人们探究某种事物或从事某种活动的心理倾向，是推动人们认识事物、探求真理的重要动机。教师利用生动有趣的实验、生活中的物理现象和创设物理情境等方式来设疑，从而激发学生的学习兴趣、启发学生解释物理现象，探索物理知识的求知欲。“启”是教学过程中最重要的一种教学方法。
2、阅读：指学生在教师的指导下阅读物理问题，并进行独立思考。在读题的过程中，注重思考两点：第一是物理过程，这是把握问题的整体思路，是选择相关物理知识来处理问题的前提和依据。第二是分析各物理量，其中包括已知的量、待求的量、不变（或相同）的量、隐含的量，这是解决问题的基本思路，也是进一步确定所应用物理规律的方法。
3、议论：指教师组织学生针对阅读过程中出现的问题，利用已有的知识能力所进行的小组议论（宜四人一组）、全班讨论和师生共议。“议”一方面可以使学生加深理解所阅读的内容，另一方面还能启发学生的思维，培养学生的创新意识，促进学生的主动学习，加强学生间的团结协作能力，在讨论过程中教师尽量做到充分调动全体学生思维的积极性，鼓励他们积极思考，主动发言，提出问题。还要求教师具有敏锐的洞察力和良好的调控能力，准确把握讨论的信息，注意收集讨论中出现的带有普遍性的问题。
4、讲评：指学生和教师的讲解。学生分组讨论，选出组长，由组长向全班学生阐述讨论结果，并由其他同学进行补充、完善，这样可以促进学生的思维，锻炼学生的口才，还可以培养学生学习的主动性。教师针对学生在讨论过程中出现的带有普遍性的问题及关键性的问题进行讲解，讲的目的在于启发学生积极思维，帮助学生找出解决问题的方法、规律。
5、练习：指学生在掌握了一定的知识技能的情况下进行的形成性练习，从而进一步巩固所学的知识，练习的方式可以多样化，包括课内练习和课外练习，练习的内容应紧扣所学内容。课堂练习应“小”“精”“活”，有利于启迪学生思维，有利于学生理解所学内容，有利于提高学生的综合能力，有利于培养学生的创新意识和创新能力。课外练习应结合学生的日常生活或结合科学技术的应用，拓展学生的视野和思维。
三、教学内容：
1、引入：
江南水乡，风景秀丽，泛舟河中，其乐无穷。很多学生都坐过小渔船，但他们感到困惑的是：人在船上向前走时，为什么船却向后退？人在船上向前走的距离与船向后的距离又有什么关系呢？
题外话：在这节课之前，利用研究性学习课时间，带领学生到学校东面的小河边（这里渔民很多）去亲自体验这种情景，并分组进行测量记录。
2、投影：
例：静止在水平面上的船长为L，质量为M，一个质量为m的站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，人移动的距离是多少？船移动的距离是多少？
学生审题后教师提出问题：
1、人走动是匀速的还是变速的？
2、人走动时与船之间水平方向是否存在力？
3、人走动时船是否运动？
4、若船运动，与人的走动速度关系如何？
5、人移动的距离等于船长L吗?
6、这个问题可能利用什么知识来处理？
将学生分组进行讨论，视回答情况进行积分竞赛。
对于两个物体相互作用，运动情况也相互影响的问题，学生很容易想到可能利用动量守恒定律来处理，但动量中涉及到的只是物体的速度，而题中要求移动的距离。这也是此题的一个“关节”所在，此时教师引导学生考虑速度与距离的关系，学生会想到ｓ＝ｖｔ，设人的速度为ｖ１行走的距离为ｓ１；船的速度为ｖ２，行走的距离为ｓ２，以人的行走方向为正方向，根据动量守恒定律：
０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２）两边同乘以时间ｔ，则
０＝ｍｖ１ｔ－Ｍｖ２ｔ
即 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２
学生可能会出现上面这样一个盲目的解题结果，根本没有理解这里ｖ１、ｖ２的意义。这时教师应提醒学生注意：ｓ＝ｖｔ只对匀速直线运动适用，而人和船的运动状态是个不定量，所以ｖ只能是平均速度。但是动量ｍｖ是状态量，而平均速度是过程量，这里又存在矛盾，如何化解呢？ 我们可以这样来想：对于一个变速运动的过程，它的平均速度比最大速度小，比最小速度大，所以一定会等于此过程中某一时刻的瞬时速度的大小，假设这一时刻人和船的速度分别为ｖ１、ｖ２，根据动量守恒定律：
０＝ｍｖ１＋Ｍ（—ｖ２）
即
０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２）
那么 ０＝ｍｖ１ｔ＋Ｍ（－ｖ２ｔ）所以 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２
①
本题还有一个难点所在：人移动的距离和船移动的距离有什么关系？对于这一点，学生经过亲身经历已有感性认识，通过讨论会解决的。借助画图来分析：
由图易知：ｓ１＋ｓ２＝Ｌ
② 联立①②得
Ms1=L Mmms2=L Mm讨论：末状态会出现如下图所示情况吗？为什么？
（不可能，因为人的速度方向向右，末位置应在出发点的右侧。）
课堂练习1：静止在水面的船长为L，质量为M，一个质量为m，长为l的小车从船头由静止开向船尾时，不计水的阻力，则车移动的距离是多少？船移动的距离是多少？
本题类似于“队伍过桥”问题，与例题的区别在于车相对于船比人相对
Mm于船少走l，所以s1=（L—l）
s2=（L—l）
MmMm
课堂练习2：静止在水面上的船长为b，斜边长为a，质量为M，一个质量为m的小球从船头由静止沿斜面滚向船尾时，不计水的阻力，则球移动的距离是多少？船移动的距离是多少？
系统水平方向上动量守恒。先考虑小球
M水平方向上移动的距离s1=ｂ，再考
Mm虑沿斜面方向上移动的距离
ｓ｀１＝s(ab)
mｂ Mm课外练习：静止在水面上的船长为L，一人站立船头，手持一枪，船尾有一靶，子弹不能穿透靶。已知枪中有n子弹，每发子弹的质量为m，船、人、ｓ２＝枪和靶的总质量为M，问：子弹发射完后，船移动的距离是多少？
每发射一颗子弹，系统的动量守恒。在发射ｎ发子弹的过程中，系统的动量也守恒，并可以等效地看成ｎ发子弹一齐发射出去。
四、教学说明：
１、动量为状态量，对应的速度应为瞬时速度。所以动量守恒定律中的“总动量保持不变”指的应是系统的初、末两个时刻的总动量相等，或系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等。若相互作用的两个物体作用前均静止，则相互作用的过程中系统的平均动量也守恒，利用这一点我们解决不少涉及位移的问题。
２、动量守恒定律的公式中各速度都要相对同一惯性参照系。地球及相对地球静止或相对地球匀速直线运动的物体即为惯性系。所以在应用动量守恒定律研究地面上物体的运动时，一般以地球作参照系。
