基于核心素养导向的高中物理教学

【教学内容】

人教版高二物理选择性必修第一册第一章第六节“反冲现象 火箭”。

【教材分析】

本节内容作为动量一章的最后一节，知识结构相对简单，但从教材编排角度来看，本节承担着章节知识总结和复习的性质，尤其是对动量守恒定律知识的复习和运用。在教材内容上，通过生产生活中的现象引出反冲运动，通过实验加深学生对反冲现象的认识和理解，最后通过火箭的探究呈现物理、生活、科技的密切相关性。

【学情分析】

高二年级的学生已经具备一定的分析能力、抽象思维能力和逻辑推理能力，在以前的物理学习中，也掌握了基本的实验操作能力。学生在本章节前部分的学习过程中，对动量、冲量、动量定理及动量守恒定律的基本知识有所掌握，并具备运用这些知识解决一些物理问题的能力。但学生尚未有将知识应用于实践的经验，涉及具体的问题时，往往会出现无从下手、没有思路的现象。

【教学目标】

一、物理观念

1.知道什么是反冲现象并能做出准确描述。

2.能结合自身已有经验举出反冲现象的实例。

3.明白反冲运动需要遵循的物理规律，并利用规律完成反冲运动的相关问题。

4.了解火箭飞行的原理。

二、科学思维

通过观察反冲现象，探究并归纳其中的共同规律，在此过程中，提升他们的观察能力和问题发现能力。

三、科学探究

1.能运用动量守恒定理对生活中遇到的实际问题加以解释或解决。

2.通过情境引导学生从现实生活中提出问题，并运用所学知识加以证明。

四、科学态度与责任

1.感受守恒定律对物理研究和物理问题解决的重要意义。

2.感知物理知识来源于生活，也将应用于生活的特点。

3.了解我国在航天事业上获得的成就，增强对我国科技发展的自信心。

【教学重Uu+sNmgGAsMdaUNRcmqgLA==难点】

教学重点：

1.知道什么是反冲现象并能做出准确描述。

2.通过动量守恒完成对反冲运动实质的认识。

3.利用探寻到的规律解决反冲运动问题。

教学难点：能正确分析、运用动量守恒问题。

【导学案】

一、反冲

（一）阅读教材，回答下列问题

1.尝试教材中“做一做”的小实验，观察图1.6-2，思考为什么气球会向后退，细管为什么会旋转起来。

2.它们的共同特征是什么？系统的初始状态有何特点？

3.你还能举出这样的例子吗？自主阅读教材内容，尝试用自己的语言对“反冲”进行表达。

（二）概念·规律

1.概念：发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，以很大的速度向前运动，由于射击前炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0，根据动量守恒定律，射击后炮身必将________运动。炮身的这种________运动叫作反冲。

2.生活中的反冲现象

应用：________、________、________。

二、火箭

1.工作原理：是利用 运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的 ________。

2.影响火箭获得速度大小的因素

火箭喷出的燃气的速度v________，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比________，火箭获得的速度Δv就越大。

【教学过程】

一、复习旧知，引入课题

教师提问（点名作答）：

1.对动量守恒定律进行描述。

2.动量守恒的条件是什么？

3.动量守恒定律研究的对象是什么？

教师利用多媒体呈现乌贼、墨鱼运动的视频，引导学生阅读教材中的问题部分，结合课前预习情况，对问题做解释。

二、实验探究，探析概念

［教师演示实验］

实验1：实验中，我们将易拉罐侧面下方开三个孔，然后将其悬挂起来，并将罐内注满水。在注水后，观察易拉罐喷水时的运动情况。

［学生分组实验］

实验2：将气球吹起来，用小车上的夹子夹住气球的通气口，然后突然放开，让气体喷出，观察小车的运动。

教师演示实验1后，给出要求，学生分组完成实验。操作前，师生共同分析实验现象，并在实验中展开验证。

实验后教师提问：回顾生活中的现象，举出其他和这个实验类似的例子。

学生思考，举手或点名发言。

教师追问：

1.刚才提到的现象之间存在哪些共同特点？

2.物体可以看作由哪两部分组成？

3.这两部分构成的系统所受到的外力是否近似为0？或者某一方向上的合力是否近似为0？

学生亲自进行实验操作，与同学探讨后回答问题。教师适当补充，并引导学生明确反冲的概念。

教师提问：在我们的实验中，观察到的反冲现象揭示了哪些物理原理呢？

预设学生答案：动量守恒定律。

教师追问：你们还能根据生活经验举出其他反冲的例子吗？详细阐述。

学生结合导学案和课前预习思考，教师点名选择2～3人完成作答。

教师总结并展示多媒体图片或动画：古代火箭、喷气式飞机、章鱼游泳、水上飞行器、自动喷洒装置（视频）。

教师延展追问：根据我们刚刚描述的现象以及展示的实例，大家思考反冲运动的特点是什么。

学生自由作答，教师补充引导，最终获得反冲运动的三个特点。

教师引导学生再次阅读教材文本，尝试以辩证的视角分析反冲现象，思考如何在日常生活中发挥它的积极作用，同时避免可能带来的不利影响。

［典例探究］

反冲小车静止放置在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，水蒸气使橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动。如果小车的总质量M=3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m=0.1 kg。

（1）若橡皮塞喷出时获得的水平速度v=2.9 m/s，求小车的反冲速度。

（2）若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°，小车的反冲速度又如何（小车一直在水平方向运动）？

［解析］

（1）0.1 m/s方向与橡皮塞运动的方向相反。

（2）0.05 m/s方向与橡皮塞运动的水平运动方向相反。

橡皮塞水平喷出时系统动量守恒且总动量为0，根据动量守恒定律得mv+（M-m）v′=0

根据动量守恒定律，系统在水平方向上的总动量在无外力作用的情况下保持不变。假设橡皮塞喷出时的速度大小不变为v，与水平方向成60°，则橡皮塞与小车构成的系统在水平方向上为动量守恒。以橡皮塞运动的水平运动方向为正方向，有mv cos60°+（M-m）v′=0。

三、重点精讲，知识运用

［多媒体播放视频］长征系列运载火箭发射升空的过程。

教师提问（面向全体学生）：

1.你知道火箭是怎么发射升空的吗？

2.火箭升空时体现了什么原理？

教师提问：阅读教材第26页的火箭部分，尝试总结古代火箭的特点？

学生阅读教材内容回答问题。

（多媒体呈现教师制作的课前视频）制作水火箭的微课视频。

教师提问：老师制作的水火箭和古代火箭之间，存在哪些相同点？又有哪些不同点？

学生阅读教材、观察视频后尝试作答，教师引导学生完成“水火箭和古代火箭原理相同，都是利用反冲现象来工作的。但水火箭喷的是水，古代火箭喷的是火焰”的思考分析。

教师提问：阅读教材第25页中的“思考与讨论”，在这个问题中，研究对象和参照物分别是什么？

学生阅读教材作答，明确参照物是飞船，研究对象是人和小物体这个系统。系统本身处于静止状态，总动量为0，当人抛出小物体后，总动量依旧为0。

教师引导学生完成如下分析：

以飞船作为参照物，人与小物体为系统，假设小物体的运动方向为正方向，即人的质量为m，小物体的质量为Δm，抛出小物体的速度是u，人获得速度是Δv。根据动量守恒定律Δmu-mΔv=0，可以解得Δv=。

［学生讨论］若Δmu+mΔu=0，可以解得Δv=。

教师提问：火箭如何获得巨大速度？与什么因素有关？

创设问题情境：设火箭在飞行时在极短时间Δt内喷射的燃气质量为Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后的火箭箭体质量为m，研究喷出燃气后，火箭在这样一次喷气后增加的速度是多少。

［分析］以喷气前的火箭为参照物，假设小物体运动方向为正方向，则有Δmu+mΔv=0，解得Δv=，获取结论u、越大，则Δv越大。

［针对练习］

多选：下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度。（ ）

A.使喷出的气体速度增大

B.使喷出的气体温度更高

C.使喷出的气体质量更大

D.使喷出的气体密度更小

四、当堂检测，巩固所学

判断正误：

1.反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果。（ ）

2.只有系统和外力为0的反冲运动才能用动量守恒定律来分析。 （ ）

3.反冲运动的原理既适用于宏观物体，又适用于微观粒子。 （ ）

五、课堂小结，总结本课

教师可以利用多媒体呈现思维导图，引导学生同步绘制，并能对照思维导图对每个部分做出相应的解释。

（作者单位：陕西省安康市旬阳第二中学）

编辑：赵文静