《動量定理》說課案例
(1)摩擦降(圖1)、降落傘(圖2)和反向發動機(圖3)的作用是什么?
(2)安全氣囊(圖4)的作用是什么?
(3)采取這些措施最終的目的是什么?
通過上述問題,大部分同學應該想到是為了減小撞擊力,還會粗淺地認為,對于同一個物體,撞前速度越小,撞擊力越小;撞擊時間越長,撞擊力越小。
通過問題情景的創設,極大的調動了學生的情感注意力和情感體驗力,為師生共同發現問題、提出問題、探究問題、解決問題打下了基礎。把高科技的情景引入課堂,體現時代性,符合新課程標準的基本理論。
第二環節:建立模型
這時候速度、時間、動量、沖量、力等幾個物理量在學生的頭腦中還需要整合,從感性認識進一步上升到理性認識。師生共同建立物理模型,這個模型為水平面上的物體,在合力f的作用下,經過一段時間t,動量由mv0變為mvt。引導同學們根據所學到的牛頓運動定律的知識,去整理這幾個物理量之間的關系,探索動量變化跟所受合力的沖量之間的關系。這與新課程標準中提倡的鼓勵學生體驗自然規律發現的過程,從而建立對自然科學的認識和掌握研究科學的方法是一致的。
在這個模型的基礎上,通過推導,大部分同學會得到一個表達式:
ft=mvt-mv0 或 ft=△p
這時不要急于歸納它的物理意義,而是給出學生想像和討論的時間,讓同學們試著解釋它,剛開始可能得到一些不完整的結論,比如“沖量等于動量之差”或“沖量等于動量相減”,或“沖量引起動量發生變化”。隨著討論的深入,引導同學們回憶動量的變化這個概念。在求同存異的過程中,探究出合沖量和動量變化量的關系,比如數量關系,因果關系會逐漸清晰,但方向關系還沒有特別明朗化。在同學們基本理解的基礎上,老師總結并板書動量定理的內容。在師生共同解決問題的學習中,通過原有知識的激活,然后再通過順應過程重建新知識與原有知識結構之間的聯系,使認知發展從一個平衡狀態進入另一個更高的發展平衡狀態,這一點符合學生的學習建構理論。
當同學們基本能運用動量定理初步解決恒力的問題時,可引伸到動量定理也適用于隨時間變化的力,比如打擊力或撞擊力,但這個力f應取作用時間內的平均力。這樣可以開闊學生的思路,便于他們自覺的運用所學知識來處理問題。
第三環節:定性應用
為了培養學生在物理學中從實踐到理論,再用理論來指導實踐的研究方法。鼓勵學生將學習到的物理知識與日常生活、生產技術聯系起來。首先圍繞定理ft=△p分情況進行討論。
首先設置一個問題:如果把雞蛋從一米高的地方釋放,摔到水泥地上,碎了,采取什么措施可保證雞蛋不摔碎?讓同學們設計多種方案,他們會猜測在地上鋪上沙子,或放一盆水,或海綿等一些彈性好的物質,接著利用有代表性的彈性好的海綿加以驗證,把同學們的設計留成興趣作業。對那些有創造力的設計,給予充分的欣賞和肯定。
減小力的作用。繼續和同學們一塊分析生活中常見的現象,展示圖片(圖5),引導同學自己找出生產、生活中的更多例子。
為了引導學生全面思考問題,繼續通過播放錄像創設了下列的物理情景:鐵錘釘釘子,沖床沖壓鋼板并提出問題。讓同學們繼續歸納出共性規律:作用時間短,作用力大。引導學生自己找出生產、生活中的更多例子,充分發揮學生的主體作用,培養他們知識遷移的能力。