《动量定理》创新性教学设计

向之乎

新课程以“为了每一位学生的发展”为最高宗旨和核心理念，突破和超越了学科本位的观念，真正把学生作为学习的主人。教师应树立“施教为学”的观念，积极围绕学生的学习活动来开展教学工作。这就必须重新建构高中物理课堂教学方式。那么该如何进行新理念下的教学设计呢？

我在高中物理教学过程中，就人教版高中《物理》第二册第八章第四节，尝试设计了《动量定理》的教学。这节课的教学过程设计如下：

1 设计思想

本节课较真实的创设了物理情景，学习者以科学研究者的身份，采用“问题——猜想——推理——验证”的科学研究方法，去主动探索、发现和获取知识，以求顺利实现知识的顺应和同化，从而积极建构起动量定理。

本节课教学设计的主线为：实验激趣——提出问题——科学猜测——理论推证——实践检验——亲身体验——学以致用。

2 教学过程

2.1 提出问题，大胆猜测

2.1.1 实验激趣

问题：让一个生鸡蛋从空中自由下落，而不摔碎，怎么办？

实验：让两个同样的鸡蛋，从同一高度自由下落，一个落在桌面上，一个落在沙缸里。

这是一组对比实验，落在沙里的鸡蛋是否摔碎，学生并无生活经验。鸡蛋从足够的高度下落而不碎，首先就让学生产生了认知上的冲突，打破了原来的认知平衡，从而激发了学生的求知欲，教师也顺势引入了新课。

2.1.2 提出问题

在光滑水平面上有质量为m的物体，速度为v，具有动量p=mv，如图1所示。

问：怎样才能改变物体的动量？

（提醒学生，力的瞬时效应是产生加速度，让学生建立起冲量才是改变物体动量原因的认知，这是知识的顺应过程。）

问：既然冲量才能改变物体的动量，那么物体受的冲量与它动量是什么关系？

2.1.3 大胆猜想

让学生大胆猜想，冲量是等于初动量呢？还是等于末动量？抑或是等于动量的变化（即Ft=mv′-mv）？（让学生明确探索的课题，旨在思维定向）。

2.2 理论探究，寻求规律

猜想或假说是否正确，需要理论支持和实验验证。

启发点拔：你能否用所学知识推导出冲量与动量的关系？让学生从以下4处情景出发展开思考,如图2所示。

在分别推出以上四处情景的表达式后，让四名学生再用语言表达。

（这4处情景，由特殊到一般，对冲量与动量关系的认识不断深化，从而达到建构动量定理的目的）。

可见，不论外力是几个力，也不论外力是动力，还是阻力，是重力或摩擦力，合外力对物体的冲量等于物体动量的变化，与前面的猜想都是一致的。

2.3 学以致用，巩固提高

2.3.1 解释落蛋实验

点拔讨论：①研究对象是什么？②研究哪个过程？③两个鸡蛋与接触面碰撞过程中有哪些是相同的？又有哪些是不同的？

由动量定理得：

F合=p2-p1t，在该表达式中p2-p1=Δp，Δp是一定的，只是作用时间t不同。对于作用时间长的，其合力大；而作用时间短的，合力小。

④启发提问：决定鸡蛋是否摔坏的主要因素是鸡蛋受的合力吗？

2.3.2 亲身体验

让每个学生用两种方式从凳子上往下跳，一是落地时，脚下迅速弯曲；二是落地时脚伸直（要防止受伤）。

2.3.3 亲口说说

让学生举例说出生活中有关的例子。

启发点拔：应包括两个方面。要减小作用力，就要延缓作用时间；有时也需要增大作用力，就要缩短作用时间（如钉钉子，打桩等）。

2.3.4 亲手做做

细绳一端固定在支架上，另一端拴一钩码，从一定高度释放钩码，细绳断了，如图4所示。

问：从同样高度释放钩码，怎样才能使绳不断裂（设计缓冲装置）？

3 定量分析

例1 质量m=10kg的物体，放在光滑水平面上，现施F=100N的水平推力，求该物体在2秒时的速度？

解法一：用牛顿定律和运动公式求解。

解法二：用动量定理求解。

拓展一：假设水平面不光滑，有摩擦力f=40N，其他条件不变，求2s时的速度？

拓展二：在拓展一中，如果在2s时撤去外力F，还能运动多久？（设摩擦力不变）。

解法一：分过程用动量定理。

解法二：全过程用动量定理。

总结提高（教师引导，学生归纳总结）。

（1）动量定理不涉及运动过程中的加速度和位移，用它处理问题比用牛顿定律方便。

（2）用动量定理解题，必须作好受力分析。

（3）全过程用动量定理要比分过程用动量定理更加方便。

例2 一冰球m=50g，以15m/s的速度滚来，运动员用球杆将球击回，速度变为45m/s，打击时间0.01s，求撞击力？

教法：学生先试做，然后用实物展示台展示在屏幕上，让学生点评。

总结提高：

（1）动量定量是矢量式。

（2）动量定理既适用于恒力，也适用于变力，从而拓宽了解题口径。

4 创新实践

课后想一想，生活中还有哪些动量定理的例子，是否可以做进一步的改进？你能亲自设计一个小发明吗？然后和其他同学相互交流。

5 教学反思

在本节课的设计过程中，本人尝试建立了新的教学模式，即“激趣——探究——体验——内化——应用”。教师不再是满堂灌，而是精心设计物理情景，再进行适当的思维点拔，让学生主动参与，体验和感悟科学探究的过程与方法。

本节内容与日常生活联系紧密。先是用“落蛋实验”引起学生的极大兴趣；“两种方式下跳”对动量定理的理解有了体验；“亲口说说”即训练了学生的口头表达能力，又活化了对定理的理解；“亲手做做”和“创新实践”，让学生知道学习的最高境界是应用，物理学习从生活开始，最后又走向社会。

我体会到，教材只是多种教学资源中的一种，从教材演变为实际的教学行为，必须赋与教师的创造性劳动。教师永远是教学的创造者，这是教师的职业光荣。

(栏目编辑邓 磊)

<注>：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文