动量守恒定律整体教学设计方案 - 图文

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JiaoYuKeYan 动量守恒定律整体教学设计方案

郭振庆

在新编高一《物理》第七章第三节“动量守恒定律”的教学中，笔者以指导型探究为主要教学方法，将多媒体课件演示，计算机实时测量，校园网及internet网络资源,多媒体网络教室等多种教学手段综合应用，将多种教学手段与本课进行整合.进行课堂教学，注重培养学生获取和处理信息的基本科学方法和思维模式.其目的是在验证科学规律，培养实验技能.同时使学生在学习过程中逐步形成科学探究能力.培养其科学态度和科学精神.以学生为主体、以教师为主导、以学生自主探究为主线、以问题解决为主攻、以建构主义“学与教”理论、建构主义“学习环境” 理论、建构主义“认知工具”理论为主要理论依据，基于现代信息技术环境下的以学生自主学习为核心的“自主探究式”高中物理课堂教学模式.本课按该教学模式分创设情境――>提出课题――>实验探索――>理论推导――>获取信息――>寻求规律――>实际运用，七个环节：

一、创设情境：教师利用现代信息技术创设特定的学习情境.

由于动量守恒定律适用范围非常广泛，从生活中身边的物理现象（人船模型）入手，人在船上行走及两同学滑旱冰，互推的游戏入手，提出此游戏中蕴含着哪些已学过的物理规律。激发学生的求知欲，让学生积极思考充分展开想象，以达到训练发散思维的目的.

人在船上走

二人互推

二、提出课题：学生进入学习情境后，通过引导、讨论，教师向学生呈现待探究的学习课题，同时提供解决问题所需的信息资料、实验仪器.

从学生回答的已学过的知识中，教师提出问题：两人互推前后总动量有什么关系？让学生大胆猜想，提出假设：两同学互推前后总动量保持不变.给出实验器材，组织学生进行小组讨论，设计实验方案.

三、实验探索自主探究：学生设计实验探究方案，进行学习探究，得出结论.

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1.根据已有的知识、经验引导学生找到实验探究方案. ①学生提出方案：

用质量均为m的两滑块静止地放在气垫导轨上，它们之间装有弹簧，并用橡皮筋把它们拴在一起，这时总动量为零.剪断橡皮筋，两滑块被弹开，向相反的方向运动，观察两滑块是否同时撞到距弹开处等距离的挡板上，若同时到达（可听到一声撞击声），说明两滑块弹开后速度等大反向，已知两滑块质量相等，就说明两滑块的动量等大反向，故总动量为零即两滑块动量的矢量和为零.

②再提出两滑块质量不等的情况呢？假如其中一个滑块的质量变为原来两倍.讨论后，学生提出方案：

第一次，学生只让滑块自由滑动，结果，当小滑块到达挡板时，小滑块通过的距离与大滑块通过距离很难看出有2倍关系.学生思考后，接着做第二次.

第二次，当小滑块到达挡板瞬间，用手按住大滑块，这时现象比较明显. ③另一个学生接着提出更好方案:

因为轨道长120cm，而两滑块加弹簧总长为60cm，所以，只要让大滑块到挡板距离是小滑块到挡板距离1/2倍即可，即大滑块放在距挡板20cm处.观察两滑块是否同时到达.结果，两滑块同时到达，现象非常明显，进而说明两滑块质量二倍关系时，作用前后总动量保持不变.

为了由特例推广到一般情况，教师提出对任意质量的滑块是否也有这样的关系成立，充分利用校园网，教师将相关的实验装置和实验操作方法介绍提前放在网上，请同学们进行小组讨论研究，进行实验.

2. 在课堂上充分利用校园网上的教学资源，使学生可以自主学习，合作学习.本课使用多媒体网络教室系统，本系统可以监视控制学生计算机，使其按照课堂需要进行网络访问.使师生可以在实验完毕后立即在多媒体上进行实验数据的分析，方便师生交流，共享学习成果，进行合作学习.学生带着问题或实验方案通过网络的必要帮助独立进入教师设置的学习环境进行探究.同学们运用校园网上的网络资源库，通过各小组独立实验，进行分析、处理、进行网上合作学习，得出结论：对任意质量的两物体作用前后总动量保持不变.

在本单元的教学中，利用智能化教学仪器――物理实验微机辅助教学系统验证动量守恒定律.“物理实验微机辅助教学系统”把现代科技中实时测量技术引用到实验教学中.利用电脑做实验终端，通过接口电路、传感器和常规仪器共同完成物理量的测量.观察物理现象，探索物理原理，是新一代智能化教学仪器.计算机通过传感器和常规仪器对实验数据进行在线实时采集、处理、存储.这一系统可以提高测量精度,节约实验数据处理时间，快速及时得到实验结果，马上进行结果分析，利于课堂教学.另外，该软件可操作性强，简便易学，适合学生使用. 附：验证动量守恒定律的测量方法： 1）本实验包括：

① 初速度为零的情况（v1＝0,v2=0）；

② 初速度不为零的情况（v1>0,v2<0），即对心碰撞.

滑块1和滑块2的质量可以任意变化.例如：m1=m2，m1>m2，m1

2） 首先调节气轨水平.两光电门之间的距离可以定为50cm，连接光电门和接口箱.运行本实验软件，输入质量参数后，开始实验.

若选用①初速度为零的情况（v1＝0,v2=0），把两个用细线和弹簧束缚的滑块放在两光电门之间，剪断细线，计算机实时测量它们通过光电门的时间，点击“显示数据”，软件给出滑块的动量，实验多次，----

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JiaoYuKeYan 验证动量守恒定律.（如图1）

若选用②初速度不为零的情况（v1>0,v2<0），即对心碰撞.把两个滑块自两个光电门外，用手轻推使其相对运动.记录它们过光电门的时间，算得滑块动量，验证动量守恒定律.（如图2） （表1）、（表2）是一组实测数据.

当光片前沿距离 10mm 碰前 次数 1 2 3

当光片前沿距离 10mm 碰前 次数 1 2 3 4 滑块1动量 （Kgm/s） 0.033 0.027 0.030 0.031 滑块2动量 （Kgm/s） -0.050 -0.051 -0.060 -0.054 总动量 （Kgm/s） -0.017 -0.024 -0.030 -0.023 滑块1动量 （Kgm/s） -0.048 -0.049 -0.057 -0.052 0.030 0.030 0.027 滑块1的质量 326g 滑块2的质量 316g 初速度不为零 V1>0, V2<0 碰后 滑块2动量 （Kgm/s） 0.033 总动量 （Kgm/s） -0.015 -0.022 -0.027 -0.022 滑块1动量（Kgm/s） 0.000 0.000 0.000 滑块2动量 总动量（Kgm/s） 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 表1

滑块1动量－0.034 －0.034 0.045 滑块1的质量 326g 滑块2的质量 332g 碰后 滑块2动量 总动量0.038 0.036 0.049 0.004 0.002 0.004 初速度为零 V1＝0,V2=0 （Kgm/s） （Kgm/s） （Kgm/s） （Kgm/s） 表2

（相关实验仪器如图所示，包括可以改变滑块质量的配重和一套实验数据处理系统（可以直接采集．．．．．．．．数据的光电门，一个接口箱，可以处理数据的电脑软件和电脑））

在上述过程中，我们旨在充分利用现代化的教学资源、教学设备，将校园网和现代科技中实时测量技术（物理实验微机辅助教学系统）结合使用，为学生提供充足的信息，为学生的主观能动性的发挥创造一个平台，同时对实验数据的快速处理，是我们可以迅速得到实验结论.并且提高了学生在实验中的操作能力，同时也获得了知识. 四、理论推导

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物理情景：

在光滑水平面上做匀速直线运动的两个滑块，质量分别为m1和m2，且m1>m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1和v2，且v1>v2，经过一段时间后，m1追上m2，两滑块发生碰撞，两滑块碰撞后的速度分别是V1′和V2′.

1． 用实验展示其物理情景：（让两滑块在气垫导轨上运动） 2．多媒体出示下列思考题：

① 两个滑块在碰撞过程中各自所受到的平均力F1和F2有什么关系? ② 写出碰撞过程中滑块各自所受到的合外力的冲量和每个滑块动量的变化. ③ 结合牛顿第三定律和动量定理，推导得到一个什么表达式？ 生：（学生答老师多媒体展示） ① F1＝－F2 ②

1球 2球 所受到的合外力冲量 动量的变化量 F1t ＝ m1v1′－m1v1 F2t ＝ m2v2′－m2v2 师：根据动量定理，物体所受到的合外力冲量等于物体动量的变化量.(此时，再写出等号) (第③问，请一位学生在黑板上板书) ③ ∵F1＝－F2 ∴F1t＝－F2t

即 m1 V1′－m1v1＝－（m2V2′－m2v2） 由此得：

m1 V1′+m2 V2′= m1v1＋m2v2

师：由此从理论上证明了两物体作用前后总动量保持不变

这时，只是明确两物体作用前后总动量保持不变，同学自然想到，这个结论是否任何情况都成立呢？再引导学生从受力角度分析动量守恒定律的成立条件.

五、获取知识信息

通过受力分析，引出三个新的物理概念：系统、内力、外力. 六、总结动量守恒定律的内容并总结得到动量守恒定律的成立条件 从实验和理论得到以两滑块为系统，系统外力之和为零.

所以，自然得到动量守恒定律的成立条件：只有系统不受外力或所受外力之和为零. 七、实际运用 ----

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