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

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(shù)立“施教為學(xué)”的觀念，積極圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)來(lái)開(kāi)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(guò)程中，就人教版高中《物理》第二冊(cè)第八章第四節(jié)，嘗試設(shè)計(jì)了《動(dòng)量定理》的教學(xué)。這節(jié)課的教學(xué)過(guò)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(wèn)題——猜想——推理——驗(yàn)證”的科學(xué)研究方法，去主動(dòng)探索、發(fā)現(xiàn)和獲取知識(shí)，以求順利實(shí)現(xiàn)知識(shí)的順應(yīng)和同化，從而積極建構(gòu)起動(dòng)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(wèn)題——科學(xué)猜測(cè)——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(guò)程

2.1 提出問(wèn)題，大膽猜測(cè)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)激趣

問(wèn)題：讓一個(gè)生雞蛋從空中自由下落，而不摔碎，怎么辦？

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

這是一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，落在沙里的雞蛋是否摔碎，學(xué)生并無(wú)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(lái)的認(rèn)知平衡，從而激發(fā)了學(xué)生的求知欲，教師也順勢(shì)引入了新課。

2.1.2 提出問(wèn)題

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

問(wèn)：怎樣才能改變物體的動(dòng)量？

（提醒學(xué)生，力的瞬時(shí)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(dòng)量原因的認(rèn)知，這是知識(shí)的順應(yīng)過(guò)程。）

問(wèn)：既然沖量才能改變物體的動(dòng)量，那么物體受的沖量與它動(dòng)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(dòng)量呢？還是等于末動(dòng)量？抑或是等于動(dòng)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(shuō)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(shí)推導(dǎo)出沖量與動(dòng)量的關(guān)系？讓學(xué)生從以下4處情景出發(fā)展開(kāi)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(yǔ)言表達(dá)。

（這4處情景，由特殊到一般，對(duì)沖量與動(dòng)量關(guān)系的認(rèn)識(shí)不斷深化，從而達(dá)到建構(gòu)動(dòng)量定理的目的）。

可見(jiàn)，不論外力是幾個(gè)力，也不論外力是動(dòng)力，還是阻力，是重力或摩擦力，合外力對(duì)物體的沖量等于物體動(dòng)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(duì)象是什么？②研究哪個(gè)過(guò)程？③兩個(gè)雞蛋與接觸面碰撞過(guò)程中有哪些是相同的？又有哪些是不同的？

由動(dòng)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(shí)間t不同。對(duì)于作用時(shí)間長(zhǎng)的，其合力大；而作用時(shí)間短的，合力小。

④啟發(fā)提問(wèn)：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(gè)學(xué)生用兩種方式從凳子上往下跳，一是落地時(shí)，腳下迅速?gòu)澢?；二是落地時(shí)腳伸直（要防止受傷）。

2.3.3 親口說(shuō)說(shuō)

讓學(xué)生舉例說(shuō)出生活中有關(guān)的例子。

啟發(fā)點(diǎn)拔：應(yīng)包括兩個(gè)方面。要減小作用力，就要延緩作用時(shí)間；有時(shí)也需要增大作用力，就要縮短作用時(shí)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(wèn)：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(shí)的速度？

解法一：用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)公式求解。

解法二：用動(dòng)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(shí)的速度？

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

解法一：分過(guò)程用動(dòng)量定理。

解法二：全過(guò)程用動(dòng)量定理。

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

（1）動(dòng)量定理不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和位移，用它處理問(wèn)題比用牛頓定律方便。

（2）用動(dòng)量定理解題，必須作好受力分析。

（3）全過(guò)程用動(dòng)量定理要比分過(guò)程用動(dòng)量定理更加方便。

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

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

總結(jié)提高：

（1）動(dòng)量定量是矢量式。

（2）動(dòng)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(dòng)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(gè)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(guò)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(dòng)參與，體驗(yàn)和感悟科學(xué)探究的過(guò)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(duì)動(dòng)量定理的理解有了體驗(yàn)；“親口說(shuō)說(shuō)”即訓(xùn)練了學(xué)生的口頭表達(dá)能力，又活化了對(duì)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(kāi)始，最后又走向社會(huì)。

我體會(huì)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(dòng)。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)

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