一、教材分析
本節(jié)課是人教版選修3-5第十六章第二節(jié)內(nèi)容,本節(jié)的內(nèi)容為“動(dòng)量和動(dòng)量定理”,本節(jié)分兩課時(shí)來(lái)完成,這節(jié)課為第一課時(shí)。也是本章的重點(diǎn)內(nèi)容,是第一節(jié)“實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的守恒量”的繼續(xù),同時(shí)又為第三節(jié)“動(dòng)量守恒定律”奠定了基礎(chǔ),所以“動(dòng)量定理”有承前啟后的作用。“動(dòng)量定理”是牛頓第二定律的進(jìn)一步展開。它側(cè)重于力在時(shí)間上的累積效果,為解決力學(xué)問(wèn)題開辟了新途徑,尤其是打擊和碰撞類的問(wèn)題。動(dòng)量定理的知識(shí)與人們的日常生活,生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著密切的關(guān)系,因此學(xué)習(xí)這部分知識(shí)有著廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。
二、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)掌握了動(dòng)量概念,會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等,為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。高中生思維方式逐步由形象思維向抽象思維過(guò)渡,因此在教學(xué)中需要以一些感性認(rèn)識(shí)為依托,加強(qiáng)直觀性和形象性,以便學(xué)生理解,因此在教學(xué)中多讓學(xué)生參與利用動(dòng)量定理解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象,加強(qiáng)學(xué)生思維由形象到抽象的過(guò)渡。
三、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能:
1.理解動(dòng)量的變化和沖量的定義;
2.理解動(dòng)量定理的含義和表達(dá)式,理解其矢量性;
3.會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,并能掌握動(dòng)量定理的簡(jiǎn)單計(jì)算
過(guò)程與方法:
通過(guò)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理表達(dá)式,培養(yǎng)學(xué)生邏輯運(yùn)算能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
1.通過(guò)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的欲望。
2.通過(guò)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)踐中去,體現(xiàn)物理學(xué)在生活中的指導(dǎo)作用。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):理解動(dòng)量的變化、沖量、動(dòng)量定理的表達(dá)式和矢量性
教學(xué)難點(diǎn):用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,針對(duì)動(dòng)量定理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
第二問(wèn):我打算讓學(xué)生怎樣獲得?
五、教學(xué)策略
依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論,學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程是在教師創(chuàng)設(shè)的情境下,借助已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),主動(dòng)探索,積極交流,從而建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程。學(xué)習(xí)是學(xué)生主體進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程。因此要?jiǎng)?chuàng)設(shè)建構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境,樹立以人為本的教育觀念,發(fā)展不斷建構(gòu)的認(rèn)知過(guò)程。我校開展的“四五四”綠色生命教育課堂教學(xué)模式,就是以學(xué)生為中心,突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位,通過(guò)自主學(xué)習(xí)、多元互動(dòng)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
1.本節(jié)從“鳥撞飛機(jī)”的情景引入,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,在課程學(xué)習(xí)中通過(guò)練習(xí)題計(jì)算出鳥撞擊飛機(jī)的力,兩者相呼應(yīng)。這種情景導(dǎo)入的目的在于引起學(xué)生的有意注意,激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲望。
2.在課堂上通過(guò)學(xué)生的互相討論,把學(xué)生的思維充分地調(diào)動(dòng)起來(lái),讓他們主動(dòng)參與學(xué)習(xí),成為學(xué)習(xí)的主人。從而使復(fù)雜性的內(nèi)容演變成簡(jiǎn)單易懂的內(nèi)容。并加以多媒體課件,大限度地發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,提高他們的思維能力和觀察能力,同時(shí)教師的適當(dāng)總結(jié),使他們對(duì)知識(shí)有了更深更全面的認(rèn)識(shí)。
3.在反饋拓展環(huán)節(jié),針對(duì)鳥撞飛機(jī)事件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,同時(shí)拓展到更高空間即太空垃圾問(wèn)題,結(jié)合科技前沿對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感教育,開闊學(xué)生視野。
第三問(wèn):我打算多長(zhǎng)時(shí)間讓學(xué)生獲得?
5分鐘創(chuàng)設(shè)情境并復(fù)習(xí)引入新課,10分鐘學(xué)生自主探究,25分鐘與學(xué)生互動(dòng)交流,5分鐘總結(jié)分享布置作業(yè)。
第四問(wèn):我怎么知道教學(xué)達(dá)到了我的要求,有多少學(xué)生達(dá)到我的要求?
通過(guò)小組合作,生生、師生、生本互動(dòng),了解學(xué)生的掌握、落實(shí)情況;通過(guò)問(wèn)題討論,了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用。
【教學(xué)目標(biāo)】
。ㄒ唬┲R(shí)與技能
1.明確電場(chǎng)強(qiáng)度定義式的含義
2.知道電場(chǎng)的疊加原理,并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算.
。ǘ┻^(guò)程與方法
通過(guò)分析在電場(chǎng)中的不同點(diǎn),電場(chǎng)力F與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場(chǎng)的強(qiáng)弱,即電場(chǎng)強(qiáng)度的概念;知道電場(chǎng)疊加的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場(chǎng)問(wèn)題的一般方法。
重點(diǎn):電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式
難點(diǎn):對(duì)電場(chǎng)概念的理解、應(yīng)用電場(chǎng)的疊加原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
【教學(xué)流程】
。ǎ⿵(fù)習(xí)回顧——舊知鋪墊
1.庫(kù)侖定律的適用條件:
(l)真空(無(wú)其它介質(zhì));(2)點(diǎn)電荷(其間距r>>帶電體尺寸L)——非接觸力。
2、列舉:
(l)磁體間——磁力;(2)質(zhì)點(diǎn)間一一萬(wàn)有引力。
經(jīng)類比、推理,得:
電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的。(電荷周圍產(chǎn)生電場(chǎng),電場(chǎng)反過(guò)來(lái)又對(duì)置于其中的電荷施加力的作用)
引出電場(chǎng)、電場(chǎng)力兩個(gè)概念。本節(jié)課,我們主要研究電場(chǎng)問(wèn)題,以及為描述電場(chǎng)而要引入的另一個(gè)嶄新的物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度。
(二)新課教學(xué)
1.電場(chǎng)
。╨)電場(chǎng)基本性質(zhì):
電場(chǎng)客觀存在于任何電荷周圍,正是電荷周圍存在的這個(gè)電場(chǎng)才對(duì)引入的其它電荷施加力的作用。
(2)電場(chǎng)基本屬性:
電場(chǎng)源于物質(zhì)(電荷),又對(duì)物質(zhì)(電荷)施力。再根據(jù)“力是物質(zhì)間的相互作用”這一客觀真觀,毫無(wú)疑問(wèn),電場(chǎng)是一種物質(zhì)。
(3)電場(chǎng)基本特征:
非實(shí)體、特殊態(tài)——看不見(jiàn)、摸不著、聞不到(人體各種感官均無(wú)直接感覺(jué))。
電場(chǎng)是一種由非實(shí)體粒子所組成的具有特殊形態(tài)的物質(zhì)。
自然界中的物質(zhì)僅有兩種存在的形態(tài),一種是以固、液、氣等普通形態(tài)存在的實(shí)體物質(zhì);而另一種,就是以特殊形態(tài)存在的非實(shí)體物質(zhì)——場(chǎng)物質(zhì)。
。4)電場(chǎng)的檢驗(yàn)方法(由類比法推理而得):
無(wú)論物質(zhì)處于什么形態(tài),我們都可以通過(guò)一定手段去感知它的存在,只是感知方式或使用工具不同而已,例如:
、偕飳W(xué)中動(dòng)植物的體系胞可以通過(guò)電子顯微鏡(利用其放大作用)來(lái)觀察。
、诨瘜W(xué)中的某些氣體可以通過(guò)人體的感官來(lái)感知(氯氣——色覺(jué),氨氣——嗅覺(jué))
、凵钪须娨曀l(fā)射的電磁波可以通過(guò)電視接收機(jī)(轉(zhuǎn)換為音像信號(hào))來(lái)感知。
④物理學(xué)中磁體周圍的磁場(chǎng)可以通過(guò)放入其中的小磁針來(lái)檢驗(yàn)(磁場(chǎng)對(duì)場(chǎng)內(nèi)小磁針有力作用——磁場(chǎng)的力性)。
⑤物理學(xué)中電荷周圍的電場(chǎng)可以通過(guò)放入其中的檢驗(yàn)電荷來(lái)檢驗(yàn)(電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)內(nèi)的電荷有力作用——電場(chǎng)的力性)。
2.電場(chǎng)強(qiáng)度
(l)模擬實(shí)驗(yàn):
下面以點(diǎn)電荷Q(場(chǎng)源電荷)形成的電場(chǎng)為例,探討一下檢驗(yàn)電荷q在到Q距離(用r表示)不同的位置(場(chǎng)點(diǎn))所受電場(chǎng)力F有何不同。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:通過(guò)觀察與分析可以得出,同一個(gè)檢驗(yàn)電荷在點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中的不同位置所受電場(chǎng)力的大小、方向均不同.因?yàn)檫@個(gè)電場(chǎng)力是同一個(gè)電場(chǎng)給同一個(gè)檢驗(yàn)電荷的,所以,場(chǎng)源電荷周圍不同位置的電場(chǎng)有強(qiáng)弱之分和方向之別;電場(chǎng)中同一位置,不同電荷所受電場(chǎng)力也不同,但是,電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷的電荷量之比卻是一個(gè)不變的常量。前者引出電場(chǎng)強(qiáng)度概念;后者點(diǎn)明場(chǎng)強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),而只由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定(電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方案也由此而得)。
。2)電場(chǎng)強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱“場(chǎng)強(qiáng)”):
①定義:放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力和它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng),用符號(hào)E表示。
②定義式:E=F/q
、蹎挝唬篘/C
、茈妶(chǎng)強(qiáng)度是矢量
同一檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中不同的點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向不同,因此,場(chǎng)強(qiáng)不僅有大小,而且有方向,是矢量。用檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力的方向表征場(chǎng)強(qiáng)方向比較恰當(dāng),但是,正、負(fù)檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向不同且截然相反,怎么來(lái)定義場(chǎng)強(qiáng)方向呢?
回顧定義磁場(chǎng)方向時(shí),檢驗(yàn)小磁針靜止時(shí)N、S極所指方向也是相反的,人為規(guī)定:小磁針N極指向?yàn)榇艌?chǎng)方向,這是人們的一種習(xí)慣。電場(chǎng)強(qiáng)度方向的定義也是如此。即規(guī)定正的檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向。
、荻x模式:比值法
3.比值法定義物理量
(l)原則:被定義量與定義用量無(wú)關(guān)。
(2)應(yīng)用舉例(學(xué)生活動(dòng)):
速度v=s/t。單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移。v大→運(yùn)動(dòng)得快。
密度ρ=m/V。單位體積內(nèi)所含的質(zhì)量。ρ大→質(zhì)量密集。
加速度a=△v/t。單位時(shí)間內(nèi)速度的變化.a(chǎn)大→速度變化快。
電阻R=U/I。因果倒置,但已習(xí)慣。R大→阻電性強(qiáng)。
場(chǎng)強(qiáng)E=F/q。單位電荷量所受電場(chǎng)力。E大→電場(chǎng)越強(qiáng)。
4.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)一—場(chǎng)強(qiáng)定義式的應(yīng)用
(l)公式推導(dǎo):
。2)場(chǎng)強(qiáng)特征:
①大。航鼜(qiáng)遠(yuǎn)弱,同心球面上名點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)值相等
②方向:正電荷周圍的場(chǎng)強(qiáng)方向一發(fā)散;
(3)決定因素:
、俅笮。河蓷钤措姾傻碾姾闪縌以及場(chǎng)原電荷到場(chǎng)點(diǎn)之距r“全權(quán)”決定,而與檢驗(yàn)電荷的電荷量q的大小及其存在與否無(wú)關(guān)。
、诜较颍河蓤(chǎng)源電荷電性決定。
例:一點(diǎn)電荷Q=2.0×10-8C,在距此點(diǎn)電荷30cm處,該點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)是多少?
5.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。
例:如圖所示,要真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它們相距0.1m.求電場(chǎng)中A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等,r=0.1m。
(四)課堂小結(jié)
1.對(duì)比法推知電場(chǎng)的存在,比值法定義電場(chǎng)的強(qiáng)度。
2.電荷間相互作用形式與本質(zhì)之區(qū)別
。╨)形式上:電荷對(duì)電荷的作用——非接觸力。
。2)本質(zhì)上:電場(chǎng)對(duì)電荷的作用——接觸力。(受電場(chǎng)力作用的電荷肯定處于電場(chǎng)中)
3.場(chǎng)強(qiáng)幾種表達(dá)式的對(duì)比
(l)E=F/q——定義式,適用于任意電場(chǎng)。
。2)——決定式,適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)。