《動量定理》創(chuàng)新性教學設計

向之乎

新課程以“為了每一位學生的發(fā)展”為最高宗旨和核心理念，突破和超越了學科本位的觀念，真正把學生作為學習的主人。教師應樹立“施教為學”的觀念，積極圍繞學生的學習活動來開展教學工作。這就必須重新建構高中物理課堂教學方式。那么該如何進行新理念下的教學設計呢？

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

1 設計思想

本節(jié)課較真實的創(chuàng)設了物理情景，學習者以科學研究者的身份，采用“問題——猜想——推理——驗證”的科學研究方法，去主動探索、發(fā)現(xiàn)和獲取知識，以求順利實現(xiàn)知識的順應和同化，從而積極建構起動量定理。

本節(jié)課教學設計的主線為：實驗激趣——提出問題——科學猜測——理論推證——實踐檢驗——親身體驗——學以致用。

2 教學過程

2.1 提出問題，大膽猜測

2.1.1 實驗激趣

問題：讓一個生雞蛋從空中自由下落，而不摔碎，怎么辦？

實驗：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。

這是一組對比實驗，落在沙里的雞蛋是否摔碎，學生并無生活經(jīng)驗。雞蛋從足夠的高度下落而不碎，首先就讓學生產(chǎn)生了認知上的沖突，打破了原來的認知平衡，從而激發(fā)了學生的求知欲，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？

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

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系？

2.1.3 大膽猜想

讓學生大膽猜想，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，需要理論支持和實驗驗證。

啟發(fā)點拔：你能否用所學知識推導出沖量與動量的關系？讓學生從以下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式后，讓四名學生再用語言表達。

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

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 學以致用，鞏固提高

2.3.1 解釋落蛋實驗

點拔討論：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

讓每個學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

讓學生舉例說出生活中有關的例子。

啟發(fā)點拔：應包括兩個方面。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（設計緩沖裝置）？

3 定量分析

例1 質量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：用牛頓定律和運動公式求解。

解法二：用動量定理求解。

拓展一：假設水平面不光滑，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，還能運動多久？（設摩擦力不變）。

解法一：分過程用動量定理。

解法二：全過程用動量定理。

總結提高（教師引導，學生歸納總結）。

（1）動量定理不涉及運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：學生先試做，然后用實物展示臺展示在屏幕上，讓學生點評。

總結提高：

（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，是否可以做進一步的改進？你能親自設計一個小發(fā)明嗎？然后和其他同學相互交流。

5 教學反思

在本節(jié)課的設計過程中，本人嘗試建立了新的教學模式，即“激趣——探究——體驗——內化——應用”。教師不再是滿堂灌，而是精心設計物理情景，再進行適當?shù)乃季S點拔，讓學生主動參與，體驗和感悟科學探究的過程與方法。

本節(jié)內容與日常生活聯(lián)系緊密。先是用“落蛋實驗”引起學生的極大興趣；“兩種方式下跳”對動量定理的理解有了體驗；“親口說說”即訓練了學生的口頭表達能力，又活化了對定理的理解；“親手做做”和“創(chuàng)新實踐”，讓學生知道學習的最高境界是應用，物理學習從生活開始，最后又走向社會。

我體會到，教材只是多種教學資源中的一種，從教材演變?yōu)閷嶋H的教學行為，必須賦與教師的創(chuàng)造性勞動。教師永遠是教學的創(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、公式等內容請以PDF格式閱讀原文