“基于标准的教学”设计 Ⅰ、基于标准的学习目标分析 课题 2023 年级 2021 年 12 月 22 日 反冲现象 火箭 设计人 本节课程成是在学生学习了动量守恒定律以后，将其应用在实际生活中 的一种典型的物理现象，学生通过观看演示实验从中体会反冲现象，知道反 冲现象的本质是系统动量守恒，并且能够对反冲现象进行定量的运算是本节 课程的主要意义所在。 学 习 目 标 【物理观念】能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释； 【科学思维】进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力 【科学探究】通过演示视频，探究实验中的物理关系，分析得到什么是 反冲运动，知道反冲运动的本质，并具备对反冲类问题进行定量运算的能力。 【科学态度与责任】通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事 实，结合我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先 烈，激发学生热爱社会主义的情感。 重点 如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。 难点 动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。 Ⅱ、基于标准的教学过程设计 教学过程 学习 学习活动 评价设计 环节 1.趣味 视频， 激发兴 趣 视频展示 1： 探究一：反冲 这个视频新奇有 趣，现象简单， 可先让同学们猜 测。让学生感受 了反冲现象。点 出本节课的学习 和探究主题：什 么是反冲现象?反 冲现象的特点是 什么？ 思考与讨论： 太空中航天员如何运动？ 章鱼、乌贼是怎样游动的吗？ （它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷 出，使身体很快地运动。章鱼能够调整喷水的方向，这样可以使得 身体向任意方向前进） 章鱼游动时体现了什么物理原理？—— 反冲原理 （一）反冲定义 一个静止的物体，在内力的作用下，分裂为两个部分，一部分向某个 方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫反冲。 （二）反冲现象的特点： 做一做： 1.把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口（图甲），然后突然放 开，让气体喷出，观察气球的运动。思考气球是如何实现反冲的? 能 量有什么变化？ 总结; 反冲运动的特点： ①.物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动 ② 内力远大于外力（或在某一方向上内力远大于外力），系统动量守 恒或在某一方向动量守恒。 ③ 有其他形式的能转化为机械能，动能增加 反冲运动的理论依据 反冲运动和碰撞、爆炸相似，相互作用力一般很大，一般满足内力>> 外力，所以反冲运动可用动量守恒定律来处理。 2.如图乙，把弯管装在可旋转的盛水容器的下部。当水从弯管流出时， 容器就旋转起来。 同样地我们可以看到水流的方向与瓶身转动的方向相反 （三）反冲的应用于防止 ① 防止 介绍生 是学生能将 活中反 物理知识与生活 冲现象 实际紧密联系， 的应用 实现在生活情境 与防治 炮弹发射 大炮止退犁 ② 应用 中学习物理。 自动灌溉喷水器：由于反冲，灌溉装置转动方向与水的喷射方 向相反,水的前进导致管的后退，弯管就旋转起来。 喷气式飞机 火箭、喷气式飞机：都是利用喷出的气流的反冲作用而获得 巨大的速度。 （火箭要发射升空的话，它发射的速度都是比较大的，这个 提出问 题，引 入火箭 速度是要达到 7.9km、s 以上，那么怎么才能提高火箭的速 度呢,下面我们就通过一个简单的情景来分析一下） 2、理 思考与讨论：如何才能提高火箭的速度？ 论分析 设火箭飞行时在极短的时间∆t 内喷射燃气的质量是∆m，喷出的燃 ——感 气相对喷气前火箭的速度是 u，喷出燃气后火箭的质量是 m。我们就 知火箭 可以计算火箭在这样一次喷气后增加的速度∆v。 升空速 度与哪 以喷气前的火箭为参考系。喷气前火箭的动量是 0，喷气后火箭 的动量是 m∆ v，燃气的动量是∆ mu。 此环节教学焦点 是从理论分析上， 通过学生互动， 自主讨论，分析， 根据动量守恒定律，喷气后火箭和燃气的总动量仍然为 0，所以： m∆ v ＋∆ mu ＝ 0 的应用，并利用 解出：∆ v ＝－ （上式表明，火箭喷出的燃气的速度 u 越大、火箭喷出物质的质 些因素 有关 量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度∆ v 就越大。 m 1.提高喷气速度（通常在 2000-5000m/s） u 2.增加质量比 m （Δm/m 一般小于 10，火箭强度有限）） 现代火箭的知识 作用：发射洲际导弹、人造卫星、宇宙飞船. 原理：利用反冲运动. 结构：为了提高速度，实行多级（不超过四级）火箭发射。 3、丰 富理论 反冲现象在火箭 其本质计算火箭 的速度与哪些因 素有关，也对反 冲现象有了从现 象到本质成功体 验，也突破本节 课对动量守恒定 量计算的难点。 科学漫步 由火箭的速度自 三级火箭 然过渡到中国的 现代火箭发动机的喷气速度通常在 2 000 ～ 5 000 m/s，近期内难 航天事业发展史， 以大幅度提高。因此，若要提高火箭的速度，需要在减轻火箭本身质 丰富学生的见识， 量上下功夫。火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比叫作 增加他们对学习 火箭的质量比。这个参数一般小于 10，否则火箭结构的强度就有问题。 但是，这样的火箭还是达不到发射人造地球卫星的 7.9 km/s 的速度。 为了解决这个问题，科学家提出了多级火箭的概念。把火箭一级 一级地接在一起，第一级燃料用完之后就把箭体抛弃，减轻负担，然 后第二级开始工作，这样一级一级地连起来，理论上火箭的速度可以 提得很高（图）。但是实际应用中一般不会超过四级，因为级数太多 时，连接机构和控制机构的质量会增加很多，工作的可靠性也会降低 我国自 1956 年建立了专门的航天研究机构到现在，火箭技术有 了长足的发展。截至 2017 年底，已经完成近 300 次各种卫星的发射 任务，成功地实现了载人航天飞行，并在国际航天市场占有一席之地 （图）。我国的火箭技术已经跨入了世界先进行列。 的兴趣。 课堂重点知识小结 1. 知道什么是反冲运动 2.反冲运动的特点：1).两部分的运动方向相反 课堂小 结 引导学生构建知 2).内力远大于外力，动量守恒 识网络并对所学 3). 动能增加 内容进行简单的 3.原理:动量守恒定律 反馈纠正 4.了解火箭构造和原理，知道影响火箭的因素 作业布 置 板书设 计 课时评价作业 6 课时 巩固知识，提升 能力，检验学生 对知识的掌握 优点：教学环节完整，紧紧围绕教学目标展开教学活动，充分利用小组学 习，让学生能积极参与其中。 在教学过程中，教学重难点突出， 通过设计任务 教学反 思 的形式层次渐进，突破难点内容。 不足：在知识 随堂练习题中比较简单，由于时间关系习题只讲了一道题， 并没有进行检测。