
《动量守恒定律》教学设计 课时:1课时(45分钟) 适用学段:高中物理选择性必修一 核心目标:在理解动量守恒定律的基础上,渗透物理学科核心素养———物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任,实现知识传授与素养培育的统一 一、教学目标 1. 物理观念 形成“动量守恒”的物理观念,理解其作为自然界基本守恒律的普适性; 准确掌握“系统、内力、外力”等概念,能从“相互作用与运动”的视角分析物理过程。 2. 科学思维 通过实验观察与理论推导,运用理想化模型(忽略摩擦力的系统)、守恒思想(总动量不变)等思维方法,建构动量守恒定律; 能通过分析与综合(选取系统、区分内外力)、推理论证(判断守恒条件)解决实际问题,提升逻辑思维能力。 3. 科学探究 参与实验现象的观察与分析,经历“提出问题→猜想假设→理论推导→验证结论”的探究环节,体会科学研究的一般方法; 针对实际问题(如碰撞、爆炸),能自主设计系统选取方案,验证动量守恒的适用性。 4. 科学态度与责任 感受“守恒律”的简洁美与自然规律的客观性,激发对物理学科的热爱; 认识动量守恒定律在工程技术(如火箭、航天器)中的应用,体会物理学对社会发展的推动作用。 二、教学重难点 重点:动量守恒定律的内容、表达式及成立条件(落实物理观念); 难点:通过科学思维选取系统、分析外力(突破“系统选取”的思维障碍,提升科学思维能力)。 三、教学方法 问题链驱动法、实验探究法、理论建构法、素养进阶式讨论法 四、教学过程 (一)情境导入:从“生活现象”到“守恒猜想”(5分钟·渗透物理观念) 生活情境:播放两段视频———冰壶比赛中两冰壶碰撞;②火箭升空的反冲过程。 提问链: 冰壶碰撞后,它们的运动状态如何变化?“动量”是否凭空消失或产生? 火箭向后喷气为何能向前运动?是否存在某种“总量”保持不变? 设计意图:从生活与科技情境中提取物理问题,让学生感知“动量守恒”的普遍性,初步建立“守恒”的物理观念。 (二)实验探究:验证“碰撞中的动量转移”(5分钟·渗透科学探究) 实验装置:气垫导轨(减小摩擦力)、两个质量不等的滑块(A:m=0.2kg,B:m=0.1kg)、光电门(测量速度)。 实验步骤: 让A以v =0.5m/s碰撞静止的B,记录碰撞后A的速度v '=0.17m/s,B的速度v '=0.66m/s; 引导学生计算碰撞前后总动量: 前:m_A v + m_B v = 0.2×0.5 + 0.1×0 = 0.1 kg·m/s; 后:m_A v ' + m_B v ' = 0.2×0.17 + 0.1×0.66 = 0.1 kg·m/s。 学生活动:分组计算并分享结果,提出猜想———碰撞过程中总动量可能不变”。 设计意图:通过定量实验数据验证猜想,让学生经历“实验观察→数据处理→提出假设”的科学探究环节,体会实验是物理规律的基础。 (三)理论建构:推导动量守恒定律(15分钟·渗透科学思维) 问题引导:如何从理论上证明“总动量不变”? 推导逻辑: 明确系统与力的分类(科学思维:分析与综合): 系统:滑块A+B(将相互作用的物体视为整体,简化问题); 内力:A对B的弹力F 、B对A的弹力F (牛顿第三定律:F =-F ,内力矢量和为零); 外力:重力、支持力(平衡)、摩擦力(气垫导轨可忽略)→合外力为零。 运用动量定理推导(科学思维:推理论证): 对A:F ·Δt = mA v ' - mA v (动量定理); 对B:F ·Δt = mB v ' - mB v ; 两式相加:(F +F )·Δt = (mA v ' + mB v ') - (mA v + mB v ); 因F =-F ,故左边=0→mA v + mB v = mA v ' + mB v '。 概括定律内容(物理观念:提炼规律): 引导学生自主总结———系统不受外力或合外力为零时,总动量保持不变。 设计意图:让学生通过“分类→推导→概括”的思维过程,自主建构定律,提升“理想化模型”与“守恒思想”的科学思维能力。 (四) ... ...
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