1 全章概述
初中數(shù)學(xué)選修課中熱與電的內(nèi)容為中學(xué)生初步形成對(duì)物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等概念的理解奠定了重要基礎(chǔ)。 有一個(gè)比較完整的設(shè)計(jì)。 本章中的動(dòng)量設(shè)計(jì)和動(dòng)量守恒定律也將幫助中學(xué)生建立運(yùn)動(dòng)和相互作用的概念。 動(dòng)量的普遍知識(shí)和動(dòng)量守恒定律在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。
考慮到章節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較以往教材有所調(diào)整。 在指出知識(shí)傳授的同時(shí)，其核心是指出數(shù)學(xué)中的“保守思想”。 教材編寫(xiě)的邏輯脈絡(luò)如下。
尋求碰撞中的不變量（實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)）
↓
mv有特殊含義（引入動(dòng)量概念）
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動(dòng)量定律（科學(xué)解釋推理）
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動(dòng)量守恒定理（從動(dòng)量的角度理解相互作用）
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強(qiáng)調(diào)動(dòng)量守恒理論的普遍性
↓
動(dòng)量守恒理論的應(yīng)用
本章的知識(shí)內(nèi)容由6個(gè)部分組成，大致可分為三個(gè)單元。 第一單元包括第一節(jié)和第二節(jié)，即“動(dòng)量”和“動(dòng)量定律”。 本部分重點(diǎn)介紹動(dòng)量的概念，引導(dǎo)學(xué)生了解動(dòng)量、動(dòng)量以及動(dòng)量規(guī)律，并能用它們來(lái)解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象； 第二單元包括第三節(jié)和第四節(jié)，即“動(dòng)量守恒理論”和“實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒理論”。 ；第三單元包括第5節(jié)和第6節(jié)，即“彈性和非彈性碰撞”和“反沖運(yùn)動(dòng)熱”。
1.1 化學(xué)概念
本章中的動(dòng)量及其守恒定理是圍繞產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和相互作用概念的線(xiàn)索而設(shè)計(jì)的。 該內(nèi)容也是中學(xué)生發(fā)展運(yùn)動(dòng)和互動(dòng)概念的基礎(chǔ)。 教材幫助中學(xué)生生成這一數(shù)學(xué)概念的實(shí)踐主要體現(xiàn)在章節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。 從上述教材編寫(xiě)的邏輯線(xiàn)索所體現(xiàn)的章節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，中學(xué)生可以有效地運(yùn)用“動(dòng)量”的概念來(lái)理解“互動(dòng)”。
1.2 科學(xué)思維
在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，如何引入動(dòng)量的概念是一個(gè)需要研究的問(wèn)題。 在處理這一問(wèn)題時(shí)，本章不僅注重其定義，而且旨在以“碰撞中求不變量”為題指導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，促進(jìn)碰撞概念的生成過(guò)程。勢(shì)頭。 同時(shí)，教材以動(dòng)量概念的建構(gòu)過(guò)程為例，通過(guò)“科學(xué)方法”欄目，給出了“抽象與概括”的科學(xué)方法問(wèn)題。 任何科學(xué)概念的出現(xiàn)和規(guī)律的構(gòu)建都不會(huì)是簡(jiǎn)單的疊加而得到的，它需要嚴(yán)格的科學(xué)歸納、推理和論證。
1.3 科學(xué)探究
科學(xué)探究素質(zhì)的培養(yǎng)要刻不容緩。 本章的教材似乎并沒(méi)有任何關(guān)于“探索”二字的探索性實(shí)驗(yàn)，科學(xué)探究思想的滲透被設(shè)計(jì)貫穿整章。 圖1框圖所示的設(shè)計(jì)思路可以體現(xiàn)教材如何引導(dǎo)中學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，完成動(dòng)量守恒原理的學(xué)習(xí)。
1.4 科學(xué)心態(tài)和責(zé)任感
本章教材的設(shè)計(jì)旨在培養(yǎng)中學(xué)生運(yùn)用動(dòng)量守恒原理解釋生產(chǎn)生活中的相關(guān)現(xiàn)象，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。 。 例如，《STSE》欄目中的《汽車(chē)碰撞測(cè)試》、《科學(xué)漫游》欄目中的《運(yùn)動(dòng)測(cè)量的歷史爭(zhēng)論》，以及第5、6節(jié)的設(shè)計(jì)注重科學(xué)核心素質(zhì)的培養(yǎng)。心態(tài)和責(zé)任。
2具體說(shuō)明
2.1 第一節(jié) 動(dòng)力
本節(jié)設(shè)計(jì)從“問(wèn)題”欄目中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（兩個(gè)相同鋼球碰撞）的觀(guān)察開(kāi)始，進(jìn)而討論問(wèn)題。 在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了與上述實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的條件的演示實(shí)驗(yàn)，即不同小球的碰撞問(wèn)題動(dòng)量定理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)一步尋求碰撞中的“不變量”。 這樣處理的目的一方面是為動(dòng)量概念的引入提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)； 另一方面，引導(dǎo)中學(xué)生體驗(yàn)和體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程。 需要注意的是，中學(xué)生在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并引起猜測(cè)，感受到大自然的和諧統(tǒng)一。
本章的教科書(shū)并沒(méi)有解釋動(dòng)量概念產(chǎn)生的歷史過(guò)程，而是以“物理學(xué)家一直在尋找自然界萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，包括尋找個(gè)體不變量”的形式給出。改變世界”。 此外，保護(hù)的思維方式對(duì)于中學(xué)生來(lái)說(shuō)并不陌生。 他們?cè)谛W(xué)數(shù)學(xué)選修課中已經(jīng)學(xué)過(guò)“機(jī)械能守恒定律”、“電荷守恒定律”、“能量守恒定律”。 對(duì)《中》中不變量的要求會(huì)有更深刻的理解，在此基礎(chǔ)上，動(dòng)量概念的引入就會(huì)顯得自然合理。
然而，應(yīng)該明確的是，課本上設(shè)計(jì)的碰撞搜索中的“不變量”并不是“守恒量”，而“不變量”的結(jié)果將給我們一個(gè)強(qiáng)烈的提示：很可能存在一個(gè)“守恒量”。兩個(gè)物體碰撞過(guò)程中的“守恒量”。 “量”，這個(gè)猜想是有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的。在教學(xué)中，我們應(yīng)該引導(dǎo)中學(xué)生認(rèn)識(shí)到，規(guī)律的完善性是不能簡(jiǎn)單地得到的。只有當(dāng)推導(dǎo)得出的許多新結(jié)果與事實(shí)相符時(shí)，它才能成為規(guī)律。雖然學(xué)生無(wú)法獨(dú)立完成這個(gè)過(guò)程，但他們?cè)趯で蟆安蛔兞俊薄l(fā)現(xiàn)問(wèn)題、猜想、挖掘證據(jù)過(guò)程中的切身經(jīng)歷具有非常重要的教育價(jià)值。
另外，需要引導(dǎo)中學(xué)生注意到動(dòng)量是一個(gè)向量，對(duì)此中學(xué)生必須有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，這里又涉及到向量運(yùn)算的理解。
2.2 第二節(jié) 動(dòng)量定律
教材通過(guò)物體在恒力作用下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況，推導(dǎo)出動(dòng)量定律。 這是對(duì)普通科學(xué)方法的特殊推廣應(yīng)用。 動(dòng)量定律不僅適用于恒力，也適用于變力。 由于它們適用于變力，因此被廣泛使用。 但由于理論推演較難，小學(xué)階段不宜要求太高。 教材用積分的思想（已經(jīng)滲透到數(shù)學(xué)選修課中）來(lái)給出定性的解釋。
我們從課本上推導(dǎo)動(dòng)量定律的過(guò)程可以看出，物體動(dòng)量的變化率等于它所受到的力。 這說(shuō)明動(dòng)量定律的數(shù)學(xué)本質(zhì)與牛頓第二定理是相同的。 應(yīng)引導(dǎo)中學(xué)生用動(dòng)量的概念表達(dá)牛頓第二定理，這將有助于中學(xué)生理解動(dòng)量的概念，描述運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系。
2.3 第三節(jié)動(dòng)量守恒定理
本章教材通過(guò)動(dòng)量定律和牛頓第三定理介紹動(dòng)量守恒定律，并用科學(xué)的解釋。 教材引導(dǎo)中學(xué)生在認(rèn)識(shí)動(dòng)量和動(dòng)量規(guī)律的基礎(chǔ)上，介紹系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念。 為了使中學(xué)生深入理解動(dòng)量守恒定律以及運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系，教材將動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律緊密結(jié)合起來(lái)動(dòng)量定理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明牛頓運(yùn)動(dòng)定律所體現(xiàn)的從“力”的角度看物體之間的相互作用。 動(dòng)量守恒定理從“動(dòng)量”的角度描述了物體之間相互作用的本質(zhì)。
動(dòng)量守恒定律不僅適用于碰撞，也適用于任何相互作用。 動(dòng)量守恒原理的普遍性為中學(xué)生深刻理解自然的和諧統(tǒng)一提供了很好的范例。 同時(shí)，也為解決散熱問(wèn)題開(kāi)辟了新途徑。 教材通過(guò)實(shí)例展示了動(dòng)量守恒定理在解決碰撞問(wèn)題中的優(yōu)勢(shì)。
2.4 第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：動(dòng)量守恒理論的驗(yàn)證
本部分教材圍繞“實(shí)驗(yàn)思維”、“物理量檢測(cè)”和“數(shù)據(jù)分析”的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)中學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。 本節(jié)給出了“氣墊滑道上滑塊碰撞時(shí)動(dòng)量守恒的研究”和“滑槽末端小球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒的研究”兩個(gè)參考案例來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒原理。 在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)引導(dǎo)中學(xué)生認(rèn)識(shí)到驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是重要的實(shí)驗(yàn)方法，是科學(xué)探究的有效方法。 教科書(shū)試圖詮釋科學(xué)探究精神在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中的滲透。 例如，參考案例中要求設(shè)計(jì)獲取多重相關(guān)證據(jù)的方式等。本節(jié)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)應(yīng)在整章科學(xué)探究品質(zhì)的培養(yǎng)中予以考慮。
2.5 第五節(jié) 彈性和非彈性碰撞
本版塊的設(shè)計(jì)不是為了讓中學(xué)生增強(qiáng)對(duì)碰撞知識(shí)的理解，而是以它為載體，將科學(xué)思維和科學(xué)探究的要素深入細(xì)致地落實(shí)到學(xué)科核心素養(yǎng)中，并運(yùn)用到實(shí)踐中。真實(shí)和典型情況下的動(dòng)量守恒原理。
班主任應(yīng)關(guān)注中學(xué)生能否靈活運(yùn)用動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定理解決典型的碰撞問(wèn)題。 其實(shí)，本習(xí)題課沒(méi)有必要背習(xí)題的推論，也不應(yīng)該讓中學(xué)生在這個(gè)推論的前提下解決新的問(wèn)題。
教材在得到兩個(gè)小球碰撞后速度的關(guān)系式后，在m1=m2、m1≥m2、m1≤m2這三種特殊情況下，討論了兩個(gè)小球碰撞后速度的關(guān)系。 目的是向老師和學(xué)生傳達(dá)一個(gè)信息：通過(guò)公式，我們可以看到不同化學(xué)量之間的依賴(lài)關(guān)系以及單個(gè)數(shù)學(xué)量的變化趨勢(shì)，從中可以得出許多定性的推論。 這些能力對(duì)于中學(xué)生學(xué)好化學(xué)課程非常重要。
本課為中學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)真實(shí)的情境，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程。 中學(xué)生們已經(jīng)通過(guò)生活經(jīng)歷對(duì)這類(lèi)碰撞的結(jié)果有了自己的期待。 運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)進(jìn)行分析后，看看推論是否與生活經(jīng)驗(yàn)相符。 給出合理的“解釋”。
2.6 第 6 節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng)熱
本節(jié)的設(shè)計(jì)從如何解釋“問(wèn)題”欄目中章魚(yú)的游動(dòng)開(kāi)始，然后圍繞發(fā)射火箭的槍管后退繪制反沖運(yùn)動(dòng)。 教材引導(dǎo)中學(xué)生運(yùn)用動(dòng)量守恒定律來(lái)解釋反沖運(yùn)動(dòng)。 同時(shí)，教材通過(guò)生產(chǎn)、生活中的實(shí)例介紹反沖運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)加深對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)的理解，最后介紹湖人隊(duì)的飛行原理。
其中，教材中“思考與討論”欄目的設(shè)計(jì)是為了引導(dǎo)中學(xué)生根據(jù)動(dòng)量守恒原理完成書(shū)中的推論。 從理論上明確：步行者最終獲得的速度主要取決于兩個(gè)條件，一是噴氣速度，一是質(zhì)量比，即湖人起飛時(shí)的質(zhì)量與燃油時(shí)的質(zhì)量之比被燒壞了。 射流速度越大，質(zhì)量比越大，Nix的最終速度也越大（忽略重力的影響）。
最后，教材以“科學(xué)流浪”的形式介紹了“三級(jí)湖人”的內(nèi)容，這就要求在拓展湖人知識(shí)的同時(shí)，還進(jìn)一步介紹我國(guó)在民航、航天方面的進(jìn)展，從而激發(fā)中學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。