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文档简介
[热搜教案]高中物理教学思考范本_高中物理优秀教案物理组
该节课上过之后,通过其他老师的点评和自己对课堂过程的深刻思索,有以下几点体会:
一、同学做题时间把握、掌握不好,每个题目几乎都比原定时间超出许多。考虑到主要缘由还是对同学这部分学问状况了解不够详细,所选练习难度有点难度,同学思索量较大,用去时间较多,以后肯定要针对同学实际状况选题。
二、提问问题设计语言不奇妙,意图不明确,会使同学不知道如何回答,或者是提问问题太难,同学不会回答。这与自己备课时没有仔细思索提问语言,想着直来直去的提问或者直接提问同学最明白,而实际上是恰恰相反,提问一个问题之前最好能做一个简洁的问题引入,或给同学以适当的提示,这样应当会好点。
三、教态不自然,和同学的亲和力不够,表情不丰富,课堂气氛显得有些生硬、呆板。
这主要应当是课前预备时对授课过程环节把握不够,总怕讲不完预定任务,只顾着赶时间,显得像背台词一样,不能随机应变,不敏捷。
四、语言不美丽,问题之间的转折、连接过渡不自然,使同学觉跳动性太大、太突然,语言组织不太合理。备课时对细节没留意反复酝酿,想着这些题训练的是同一个学问点,因此不需要什么过渡语言,直截了当就行,自己觉得没什么,而到同学那儿听起来觉得太突然了,没过渡过程。
五、对同学回答问题时评价不太留意方式,没能给出鼓舞性的语言,或者说评价太随便,评价语言没没什么价值,过于简洁。有时候备课设计问题时没有提前想到同学可能回答的各种可能答案,总认为同学站起来直接回答的就是老师事先想要的标准答案,一旦当同学突然回答的是自己意料之外的答案时,便会一时不知该如何来评价同学这个答案,给出什么烟的评价才合适,并且有时候会觉得同学回答的答案没什么价值,置之不理或者没给出人和评价,打消了同学学习和回答问题的乐观性。
六、课堂容量有点小,分析问题不透彻,学问点训练力度不够、强度不够,应反复训练,加大训练容量。还是在备课选题时难度把握把好,或者是怕时间掌握不好而没敢加大练习数量,假如说能够合理选题,讲题时做到详略得当,完全可以增大课堂容量,并且能够轻松按预定教学方案完成任务。
以上是我个人对自己这节课的几点个人熟悉,我想假如再上此类的课题我会吸取这些反思来提示自己的,作出改进。
延长阅读
高中物理必修2《功》教学设计
高中物理必修2《功》教学设计
教学目标
学问与技能:
1、正确理解功的含义,知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不行缺少的因素。
2、正确理解、应用功的计算公式W=FScosα。
3、知道功是标量,正确理解正功和负功的实质,能正确推断正功和负功。
过程与方法:
1、通过观看日常生活中的各种做功状况,通过比较和分析,理解外力做功的两不行缺少的因素。
2、通过争论与沟通,呈现同学思维过程,把握比较、分析、归纳等规律思维方法。
情感态度与价值观:
1、经受观看、分析和比较等学习活动,培育同学敬重事实、实事求是的科学态度;培育科学探究的精神、形成科学探究习惯;感受到身边到处有物理。
2、经受争论与沟通,培育同学团结协作的学习态度。
教学过程
老师活动
同学活动
备注
引入
互动试验:通过举起的水果打穿报纸的试验,引导同学们分别从力对物体做功和物体能量变化角度分析物体运动,让同学感悟到力对物体做功与物体能量变化之间的紧密联系,从而明确学习功的意义是为讨论能量做预备。
两位同学代表与老师协作完成试验,其它同学思索并回答问题
预备一水果和一张废旧报纸
学习目标
1、正确理解功的含义,并知道做功的两个要素。
2、理解把握功的计算公式,正确理解正功和负功的实质,能正确推断正功和负功。
3、把握用功的计算公式计算某个力做功或多个力的总功。
同学明确本节课学习学问目标
白板笔强调
教学过程
一、怎样才算做了功
结合演示试验,让同学推断怎样才算做功,明确功的定义:
1假如一个物体受到力的作用,并使物体在力的方向上发生一段位移,就说这个力对物体做了机械功(mechanicalwork),简称功(work),用符号“W”表示
2做功的两个要素:
物体受力的作用和物体在力的方向上发生了位移;
强调说明是物体在力的方向上发生了位移;
同学观看与思索,推断怎样才算做了功,理解功的定义并明确做功的两个要素。
预备一花盆
二、如何计算功
1、如图所示,当力的方向与物体位移方向全都时,力F对物体做的功W=FS
思索并回答问题
PPT展现,白板批注
2、试验演示斜拉箱子并提出问题:如下图所示,当力方向与位移方向不全都时,力是否做了功,假如做了功如何计算?
分析引导:首先依据力的等效与替代思想,将力F分解为沿位移方向的分力Fx=Fcosɑ;和沿垂直位移方向的分力Fy=Fsinɑ.由于物体在分力FX方向发生了一段位移s,因此分力FX做的功为
W1=Fx·s=Fcosɑ·s
物体在分力FY的方向没有发生位移,因此分力F2做的功为零。所以力F对物体做的功
W=FScosɑ
(提示同学们结合走台阶可以将位移沿力的方向和垂直力方向进行分解,也可得同样的结果)
3、功的计算公式W=FScosɑ
F为恒力;S为物体运动位移;ɑ是力与位移夹角
功是标量,单位焦耳(J)1J=1N·m
同学争论与沟通、请同学代表与全班同学沟通共享
可利用白板智能
三、功的正、负
1、演示拉箱子,提示同学们进行受力分析并推断各个力对箱子做功与否
提出问题:由于各个力方向与位移方向之间夹角ɑ不同,力对物体做功的值会有不状况,请同学们依据功的计算公式W=FScos进行争论。
同学争论与沟通、请同学代表沟通共享
示意图
ɑ范围
cosɑ值
W值
阻力或动力
0°~90°
正
W0
做正功
动力做功
α=90°
0
0,
不做功
90°~180°
负
W0
做负功
物体克服阻力做功。
2、观看录像:观看录像,并让同学们分析推断汽车受到的各个力对汽车做功的状况。
提出问题:就如这汽车一样,如何求出这几个力对物体所做的总功?
同学代表沟通共享
智能笔进行受力分析
四、多个力做功:
提出问题:现实生活中物体往往受到多个力作用下发生一段位移,多个力对物体做的总功如何求解呢?
例题:一个质量m=50kg的雪橇,受到与水平方向成θ=37°角斜向上方的拉力F=500N,在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。请回答以下问题:(cos37°=0.8)
1、分析雪橇受到的力并分别求出各个力对雪橇所做的功;
2、各个力对雪橇所做功的总代数合是多少?
3、雪橇所受的合外力大小方向如何?
4、合外力对雪橇所做功是多少?并与各个力做功的代数和进行比较有何关系?
解:1、支持力FN、重力G均对物体不做功,即WG=WFN=0
拉力做功为WF=FLcos37°=500╳5╳0.8=2000J
阻力做功
Wf=f阻Lcos1800=100╳5╳(-1)J=-500J
也可以说物体克服阻力做了500J的功。
2、各个力做功的代数和W=WF+Wf+WG+WFN=1500J
3、物体所受合外力F合=Fcos37°-f阻=400N-100N=300N
方向与位移方向相同。
4、合力方向与位移方向全都。合力所做的功
W合=F合S=300N╳5m=1500J
合力所做的功与各分力所做功的代数和相等。
小组合作,争论沟通完成,并与全班同学沟通共享
五、争论与沟通:请同学们依据以上例题总结归纳出求解有关恒力做功问题的一般方法策略。
1、对物体进行受力分析,并推断各个力做功状况;
2、确定物体位移;
3、依据公的计算公式进行计算;
4、总功的求法:
(1)功是标量。求出各个力所做的功,则总功等于各个力所做功的代数和;
即W合=W1+W2+W3……
(2)求出各个力的合力,则总功等于合力所做的功。
即W合=F合S
小组合作沟通完成,并与全班同学沟通共享
小结
六、学习目标自查小结
请同学们依据本节课学习目标自查本节课的学习状况并做好小结。
1、功的概念及功的两要素
2、功的计算公式:W=FScosɑ
F为恒力;S为物体运动位移;ɑ是力与位移夹角
功是标量,单位焦耳(J)1J=1N·m
3、功的正、负
4、总功求法
同学自主小节并进行沟通共享。
学习评估
1、完成课本P67练习;
2、完成学案评估练习。
教学反思
高中物理《库仑定律》教学设计
高中物理《库仑定律》教学设计
【课题】人教版《一般高中课程标准试验教科书物理(选修3-1)》第一章其次节《库仑定律》
【课时】1学时
【三维目标】
学问与技能:
1.知道点电荷的概念,理解并把握库仑定律的含义及其表达式;
2.会用库仑定律进行有关的计算;
3.知道库仑扭称的原理。
过程与方法:
1.通过学习库仑定律得出的过程,体验从猜想到验证、从定性到定量的科学探究过程,学会通过间接手段测量微小力的方法;
2.通过探究活动培育同学观看现象、分析结果及结合数学学问解决物理问题的讨论方法。
情感、态度和价值观:
1.通过对点电荷的讨论,让同学感受物理学讨论中建立抱负模型的重要意义;
2.通过静电力和万有引力的类比,让同学体会到自然规律有其统一性和多样性。
【教学重点】
1.建立库仑定律的过程;
2.库仑定律的应用。
【教学难点】
库仑定律的试验验证过程。
【教学方法】
试验探究法、沟通争论法。
【教学过程和内容】
引入新课同学们,通过前面的学习,我们知道“同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引”,这让我们对电荷间作用力的方向有了肯定的熟悉。我们把电荷间的作用力叫做静电力,那么静电力的大小满意什么规律呢?让我们一起进入本章其次节《库仑定律》的学习。
库仑定律的发觉
活动一:思索与猜想
同学们,电荷间的作用力是通过带电体间的相互作用来表现的,
因此,我们应当讨论带电体间的相互作用。可是,生活中带电体的大小和外形是多种多样的,这就给我们查找静电力的规律带来了麻烦。
早在300多年以前,宏大的牛顿在讨论万有引力的同时,就曾对带电纸片的运动进行讨论,可是由于带电纸片太不规章,牛顿对静电力的讨论并未胜利。
(问题1)大家对讨论对象的选择有什么好的建议吗?
在静电学的讨论中,我们常常使用的带电体是球体。
(问题2)带电体间的作用力(静电力)的大小与哪些因素有关呢?
请同学依据自己的生活阅历大胆猜想。
定性探究电荷间的作用力与影响因素的关系
试验表明:电荷间的作用力F随电荷量q的增大而增大;随距离r的增大而减小。
(提示)我们的讨论到这里是否可以结束了?为什么?
这只是定性讨论,应当进一步深化得到更精确 的定量关系。
(问题3)静电力F与r,q之间可能存在什么样的定量关系?
你觉得哪种可能更大?为什么?(引导同学与万有引力类比)
活动二:设计与验证
试验方法
(问题4)讨论F与r、q的定量关系应当采纳什么方法?
掌握变量法——(1)保持q不变,验证F与r2的反比关系;
(2)保持r不变,验证F与q的正比关系。
试验可行性争论.
困难一:F的测量(在这里F是一个很小的力,不能用弹簧测力计直接测量,你有什么方法可以实现对F大小的间接测量吗?)
困难二:q的测量(我们现在并不知道精确 测定带电小球所带的电量的方法,要讨论F与q的定量关系,你有什么好的想法吗?)
(思维启发)有这样一个事实:两个相同的金属小球,一个带电、一个不带电,相互接触后,它们对相隔同样距离的第三个带电小球的作用力相等。
——这说明白什么?(说明球接触后等分了电荷)
(追问)现在,你有什么想法了吗?
试验详细操作定量验证
试验结论:两个点电荷间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比。
得出库仑定律同学们,我们一起用了大约20分钟得到的这个结论,其实在物理学进展史上,数位宏大的科学家用了近30年的时间得到的并以法国物理学家库仑的名字来命名的库仑定律。
启示一:类比猜想的价值
读过牛顿著作的人都可能推想到:凡是表现这种特性的相互作用都应听从平方反比定律。这好像用类比推理的方法就可以得到电荷间作用力的规律。正是这样的类比,让电磁学少走了很多弯路,形成了严密的定量规律。马克·吐温曾说“科学真是迷人,依据零星的事实,增加一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”。科学家以广博的学问和深刻的洞察力为基础进行的猜想,才是最具有制造力的思维活动。
然而,英国物理史学家丹皮尔也说“自然如不能被目证那就不能被制服!”
启示二:试验的精妙
1785年库仑在前人工作的基础上,用自己设计的扭称精确验证得到了库仑定律。(库仑扭称试验的介绍:这个试验的设计相当奇妙。把微小力放大为力矩,将直接测量转换为间接测量,从而得到静电力的作用规律——库仑定律。)
讲解库仑定律
1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2.数学表达式:
(说明),叫做静电力常量。
3.适用条件:(1)真空中(一般状况下,在空气中也近似适用);
(2)静止的;(3)点电荷。
(强调)库仑定律的公式与万有引力的公式在形式上尽管很相像,但仍是性质不同的两种力。我们来看下面的题目:
达标训练
例题1:(通过定量计算,让同学明确对于微观带电粒子,由于静电力远远大于万有引力,所以我们往往忽视万有引力。)
(过渡)两个点电荷的静电力我们会求解了,可假如存在三个电荷呢?
(承前启后)两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所转变。因此,多个点电荷对同一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。
例题2:(多个点电荷对同一点电荷作用力的叠加问题。一方面巩固库仑定律,另一方面,也为下一节电场强度的叠加做铺垫。)
(拓展说明)库仑定律是电磁学的基本定律之一。虽然给出的是点电荷间的静电力,但是任何一个带电体都可以看成是由很多点电荷组成的。所以,假如知道了带电体的电荷分布,就可以依据库仑定律和平行四边形定则求出带电体间静电力的大小和方向了。而这正是库仑定律的普遍意义。
本堂小结(略)
课外拓展
1.课本第8页的“科学闲逛”栏目,介绍的是静电力的应用。你还能了解更多的应用吗?
2.万有引力与库仑定律有相像的数学表达式,这好像在预示着自然界的和谐统一。课后请同学查阅资料,了解自然界中的“四种基本相互作用”及统一场理论。
高中物理《电场强度》教学设计
作为杰出的教学工,能够保证教课的顺当开展,老师要预备好教案,这是老师工作中的一部分。教案可以让同学能够在课堂乐观的参加互动,关心老师缓解教学的压力,提高教学质量。你知道如何去写好一份优秀的教案呢?为此,我从网络上为大家细心整理了《高中物理《电场强度》教学设计》,欢迎您阅读和保藏,并共享给身边的伴侣!
高中物理《电场强度》教学设计
【教学目标】
(一)学问与技能
1.明确电场强度定义式的含义
2.知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简洁的计算.
(二)过程与方法
通过分析在电场中的不同点,电场力F与电荷电量q的比例关系,使同学理解比值F/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。
(三)情感态度与价值观
培育同学学会分析和处理电场问题的一般方法。
重点:电场强度的概念及其定义式
难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简洁的计算
【教学流程】
(-)复习回顾——旧知铺垫
1.库仑定律的适用条件:
(l)真空(无其它介质);(2)点电荷(其间距r带电体尺寸L)——非接触力。
2、列举:
(l)磁体间——磁力;(2)质点间一一万有引力。
经类比、推理,得:
电荷间的相互作用是通过电场发生的。(电荷四周产生电场,电场反过来又对置于其中的电荷施加力的作用)
引出电场、电场力两个概念。本节课,我们主要讨论电场问题,以及为描述电场而要引入的另一个崭新的物理量——电场强度。
(二)新课教学
1.电场
(l)电场基本性质:
电场客观存在于任何电荷四周,正是电荷四周存在的这个电场才对引入的其它电荷施加力的作用。
(2)电场基本属性:
电场源于物质(电荷),又对物质(电荷)施力。再依据“力是物质间的相互作用”这一客观真观,毫无疑问,电场是一种物质。
(3)电场基本特征:
非实体、特别态——看不见、摸不着、闻不到(人体各种感官均无直接感觉)。
电场是一种由非实体粒子所组成的具有特别形态的物质。
自然界中的物质仅有两种存在的形态,一种是以固、液、气等一般形态存在的实体物质;而另一种,就是以特别形态存在的非实体物质——场物质。
(4)电场的检验方法(由类比法推理而得):
无论物质处于什么形态,我们都可以通过肯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:
①生物学中动植物的体系胞可以通过电子显微镜(利用其放大作用)来观看。
②化学中的某些气体可以通过人体的感官来感知(氯气——色觉,氨气——嗅觉)
③生活中电视塔放射的电磁波可以通过电视接收机(转换为音像信号)来感知。
④物理学中磁体四周的磁场可以通过放入其中的小磁针来检验(磁场对场内小磁针有力作用——磁场的力性)。
⑤物理学中电荷四周的电场可以通过放入其中的检验电荷来检验(电场对场内的电荷有力作用——电场的力性)。
2.电场强度
(l)模拟试验:
下面以点电荷Q(场源电荷)形成的电场为例,探讨一下检验电荷q在到Q距离(用r表示)不同的位置(场点)所受电场力F有何不同。
试验结论:通过观看与分析可以得出,同一个检验电荷在点电荷Q形成的电场中的不同位置所受电场力的大小、方向均不同.由于这个电场力是同一个电场给同一个检验电荷的,所以,场源电荷四周不同位置的电场有强弱之分和方向之别;电场中同一位置,不同电荷所受电场力也不同,但是,电场力与检验电荷的电荷量之比却是一个不变的常量。前者引出电场强度概念;后者点明场强与检验电荷无关,而只由电场本身性质打算(电场强度的定义方案也由此而得)。
(2)电场强度(简称“场强”):
①定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力和它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度,简称场强,用符号E表示。
②定义式:E=F/q
③单位:N/C
④电场强度是矢量
同一检验电荷在电场中不同的点所受电场力方向不同,因此,场强不仅有大小,而且有方向,是矢量。用检验电荷所受电场力的方向表征场强方向比较恰当,但是,正、负检验电荷在电场中同一点所受电场力方向不同且截然相反,怎么来定义场强方向呢?
回顾定义磁场方向时,检验小磁针静止时N、S极所指方向也是相反的,人为规定:小磁针N极指向为磁场方向,这是人们的一种习惯。电场强度方向的定义也是如此。即规定正的检验电荷所受的电场力方向为场强方向。
⑤定义模式:比值法
3.比值法定义物理量
(l)原则:被定义量与定义用量无关。
(2)应用举例(同学活动):
速度v=s/t。单位时间内发生的位移。v大→运动得快。
密度ρ=m/V。单位体积内所含的质量。ρ大→质量密集。
加速度a=△v/t。单位时间内速度的变化.a大→速度变化快。
电阻R=U/I。因果倒置,但已习惯。R大→阻电性强。
场强E=F/q。单位电荷量所受电场力。E大→电场越强。
4.点电荷的电场一—场强定义式的应用
(l)公式推导:
(2)场强特征:
①大小:近强远弱,同心球面上名点,场强值相等
②方向:正电荷四周的场强方向一发散;
(3)打算因素:
①大小:由杨源电荷的电荷量Q以及场原电荷到场点之距r“全权”打算,而与检验电荷的电荷量q的大小及其存在与否无关。
②方向:由场源电荷电性打算。
例:一点电荷Q=2.0×10-8C,在距此点电荷30cm处,该点电荷产生的电场的场强是多少?
5.电场强度的叠加
电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
例:如图所示,要真空中有两个点电荷Q1=3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它们相距0.1m.求电场中A点的场强。A点与两个点电荷的距离r相等,r=0.1m。
(四)课堂小结
1.对比法推知电场的存在,比值法定义电场的强度。
2.电荷间相互作用形式与本质之区分
(l)形式上:电荷对电荷的作用——非接触力。
(2)本质上:电场对电荷的作用——接触力。(受电场力作用的电荷确定处于电场中)
3.场强几种表达式的对比
(l)E=F/q——定义式,适用于任意电场。
(2)——打算式,适用于真空中点电荷形成的电场。
高中物理3-5教学案
一名爱岗敬业的老师要充分考虑同学的理解性,作为高中老师就要早早地预备好适合的教案课件。教案可以让同学们有一个良好的课堂环境,关心授课阅历少的高中老师教学。高中教案的内容要写些什么更好呢?下面是我细心为您整理的“高中物理3-5教学案”,欢迎大家阅读,盼望对大家有所关心。
教案部分
16.6用动量概念表示牛顿其次定律
【教学目标】
(一)学问与技能
1.理解动量定理的准确含义和表达式,知道动量定理适用于变力。
2.会用动量定理解释有关物理现象,并能把握一维状况下的计算问题。
(二)过程与方法
运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。
(三)情感、态度与价值观
通过运用所学学问推导新的规律,培育同学学习的爱好。激发同学探究新学问的欲望。
【教学重点】
理解动量定理的准确含义和表达式
【教学难点】
会用动量定理解释有关物理现象,并能把握一维状况下的计算问题
【教学方法】
老师启发、引导,同学争论、沟通。
【教学用具】
生鸡蛋、铺有较厚的海绵垫的白铁桶、细线、金属小球、橡皮筋、铁架台等,投影片,多媒体帮助教学设备
【课时支配】
1课时
【教学过程】
(一)引入新课
小试验引入新课:
演示试验1:鸡蛋落地
【演示】事先在一个白铁桶的底部垫上一层海绵(不让同学知道),让一个鸡蛋从一米多高的地方下落到白铁桶里,事先让同学推想一下鸡蛋的“命运”,然后做这个试验。结果发觉并没有象同学想象的那样严峻:发觉鸡蛋不会被打破!
演示试验2:缓冲装置的模拟
【演示】用细线悬挂一个重物,把重物拿到肯定高度,释放后重物下落可以把细线拉断,假如在细线上端拴一段皮筋,再从同样的高度释放,就不会断了。
【让同学在赞叹中开头新课内容】
在日常生活中,有不少这样的事例:跳远时要跳在沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫子;从高处往下跳,落地后双腿往往要弯曲;轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等,这样做的目的是为了什么呢?而在某些状况下,我们又不盼望这样,比如用铁锤钉钉子。这些现象中的缘由是什么呢?通过我们今日的学习来探究其中的神秘。
(二)进行新课
1.用动量概念表示牛顿其次定律
师:给出问题
假设一个物体在恒定的合外力作用下,做匀变速直线运动,在t时刻初速度为v,在t′时刻的末速度为v′,试推导合外力的表达式。
同学:用牛顿其次定律F=ma以及匀变速直线运动的公式自己推导。
(老师巡回指导,准时点拨、提示)
推导过程:如图所示,由牛顿其次定律得,物体的加速度
合力F=ma
由于,
所以,(1)
结论:上式表示,物体所受合外力等于物体动量的变化率。这就是牛顿其次定律的另一种表达式。
2.动量定理
老师:将(1)式写成(2)
(师生争论上式的物理意义)
总结:表达式左边是物体从t时刻到t′时刻动量的变化量,右边是物体所受合外力与这段时间的乘积。(2)式表明,物体动量的变化量,不仅与力的大小和方向有关,还与时间的长短有关,力越大、作用时间越长,物体动量的变化量就越大。这个量反映了力对时间的积累效应。
老师(讲解):物理学中把力F与作用时间的乘积,称为力的冲量,记为I,即
,单位:Ns,读作“牛顿秒”。
将(2)式写成(3)
(3)式表明,物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量,这个结论叫做动量定理。
争论:假如物体所受的力不是恒力,对动量定理的表达式应当怎样理解呢?
老师:引导同学阅读选修3-5教材24页第一段,理解动量定理的过程性。
总结:尽管动量定理是依据牛顿其次定律和运动学的有关公式在恒定合外力的状况下推导
出来的。可以证明:动量定理不但适用于恒力,也适用于随时间变化的变力。对于变力状况,动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
在实际中我们常遇到变力作用的状况,比如用铁锤钉钉子,球拍击乒乓球等,钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力,这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用,则该恒力就叫变力的平均值,如图所示,是变力与平均力的F-t图象,其图线与横轴所围的面积即为冲量的大小,当两图线面积相等时,即变力与平均力在t0时间内等效。
利用动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题,还可以解决曲线运动中的有关问题,将较难计算的问题转化为较易计算的问题。
3.动量定理的方向性
例如:匀加速运动合外力冲量的方向与初动量方向相同,匀减速运动合外力冲量方向与初动量方向相反,甚至可以跟初动量方向成任何角度。在中学阶段,我们仅限于初、末动量的方向、合外力的方向在同始终线上的状况(即一维状况),此时公式中各矢量的方向可以用正、负号表示,首先要选定一个正方向,与正方向相同的矢量取正值,与正方向相反的矢量取负值。
如图所示,质量为m的球以速度v向右运动,与墙壁碰撞后反弹的速度为v’,碰撞过程中,小球所受墙壁的作用力F的方向向左。若取向左为正方向,则小球所受墙壁的作用力为正值,初动量取负值,末动量取正值,因而依据动量定理可表示为Ft=p′一p=mv′一(一mv)=mv′十mv。此公式中F、v、v′均指该物理量的大小(此处可紧接着讲课本上的例题)。
小结:公式Ft=p′一P=△p是矢量式,合外力的冲量的方向与物体动量变化的方向相同。合外力冲量的方向可以跟初动量方向相同,也可以相反。
演示试验3:小钢球遇到坚硬大理石后返回
4.应用举例
下面,我们应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有关问题。
鸡蛋从某一高度下落,分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的,也即初动量相同,碰撞后速度均变为零,即末动量均为零,因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同。而两种状况下的相互作用时间不同,与石头碰时作用时间短,与海绵垫相碰时作用时间较长,由Ft=△p知,鸡蛋与石头相碰时作用大,会被打破,与海绵垫相碰时作用力较小,因而不会被打破。
接着再解释用铁锤钉钉子、跳远时要落入沙坑中等现象。在实际应用中,有的需要作用时
间短,得到很大的作用力而被人们所利用,有的需要延长作用时间(即缓冲)削减力的作用。请同学们再举些有关实际应用的例子。加强对四周事物的观看力量,勤于思索,肯定会有收获。
接着再解释缓冲装置。
在实际应用中,有的需要作用时间短,得到很大的作用力,而被人们所利用;有的要延长作用时间而削减力的作用,请同学们再举出一些有关实际应用的例子,加强对四周事物的观看,勤于思索,肯定会有收获。
(三)例题讲解
例1、甲、乙两个物体动量随时间变化的图象如图所示,图象对应的物体的运动过程可能是()
A.甲物体可能做匀加速运动
B.甲物体可能做竖直上抛运动
C.乙物体可能做匀变速运动
D.乙物体可能与墙壁发生弹性碰撞
[解析]a甲物体的动量随时间的变化图象是一条直线,其斜率Δp/Δt恒定不变,说明物体受到恒定的合外力作用;
b由图线可以看出甲物体的动量先减小然后反向增大。综合a、b知甲物体做匀减速直线运动,与竖直上抛运动类似,所以B选项正确。
c.乙物体的动量随时间变化规律是一条曲线,曲线的斜领先增大后减小。依据动量的变化率就是物体受到的合外力(F合=Δp/Δt)知,乙物体在运动过程中受到的合外力先增大后
减小。
d.由图线还可以看出,乙物体的动量先正方向减小到零,然后反方向增大。
综合c、d可知乙物体的运动是一个变加速运动,与水平面上的小球和竖直墙壁发生弹性碰撞相类似(弹性小球与竖直墙壁弹性碰撞的过程,小球受到的弹力随着形变量的增大而增大,随形变量的减小而减小,是一个变力,且小球与墙壁达到最大压缩量时,其速度等于零),所以D选项正确。
[答案]BD
[变式训练]水平推力F1和F2分别作用在水平面上等质量的a、b两物体上,作用一段时间后撒去推力,物体将连续运动一段时间后停下,两物体的v—t图象如图所示,图中AB//CD,
则()
A.F1的冲量大于F2的冲量
B.Fl的冲量等于F2的冲量
C.两物体受到的摩擦力大小相等
D.两物体受到的摩擦力大小不等
[解析]题目中给出了速度一时间图象,由图象告知我们许多隐含条件,如图象的斜率表示加速度的大小,我们可以依据斜率的大小关系确定加速度的大小关系,从而确定力的大小
关系,同时也可以从图上直接找出力作用时间的长短。
设F1、F2的作用时间分别为t1、t2,则由图知t1t2,当只有摩擦力Ff作用时,由AB//CD知图线斜率相同,则加速度相同,由牛顿其次定律知,摩擦力Ff相同,故C选项正确,D
选项错误;对a,由动量定理得:Flt1—F2t2=mvA;对b同理:F2t2—Fft2=mvc。
由图象知,vA=vc,tlt2,所以有mvA=mvc知,即F1t1—Fftl=F2t2—Fft2,因此F2t2F1t1,即A、B选项均错。[答案]C.
例2、蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一名质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,触网后沿竖直方向蹦回到离水平面5.0m高处,已知运动员与网接触的时间为1.2s,求这段时间内网对运动员的平均作用力大小。(g取10m/s2)
[解析]运动员从高处落下做自由落体运动,与弹性网接触受到向上的弹力后,再做竖直上抛运动。可以分过程应用动量定理求解,也可整个过程应用动量定理求解,须留意的是各矢量的方向要明确。
[答案]方法一:运动员刚接触网时速度的大小v1=8m/s,方向向下。
刚离网时速度的大小v2=10m/s,方向向上。
在运动员与网接触的过程中,设网对运动员的作用力为F,以运动员为讨论着对象,由动量定理,以向上为正方向,有
(F—mg)Δt=mv2—mv1。
解得F=1.5X103N,方向向上。
方法二:对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理。
从3.2m高处自由下落的时间为t1=0.8s,
运动员弹回到5.0m高处所用的时间为t2=1s
整个过程中运动员始终受重力作用,仅在与网接触的t2=1.2s的时间内受到网对他向上的弹力FN的作用,对全过程应用动量定理,有
FNt3—mg(t1十t2+t3)=0,
则F=1500N,方向向上。
[点评]解答本题时,简单消失以下错误:(1)未能正确地进行受力分析、漏算重力,误认为所求的平均力就是合外力;
(2)没有正确理解动量定理的矢量性,误将动量的变化写为mv2—mvlo
例3、将质量m=1kg的小球,从距水平地面高h=5m处,以v。=10m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)平抛运动过程中小球动量的增量ΔP;
(2)小球落地时的动量P,;
(3)飞行过程中小球所受的合外力的冲量I
[解析]这是一道动量、动量的增量及冲量的综合题目,在曲线运动中求动量增量Δp可直接用公式Δp=p2—p1,的方法,也可以用动量定理求解,应视状况而定。
[答案]画出小球运动轨迹的示意图,如图所示。由于小球做平抛运动,故有h=gt2/2,小球落地时间t=1s
(1)由于水平方向是匀速运动,v。保持不变,所以小球的速度增量Δv=Δvy=gt=10m/s。
所以Δp=Δpy=mΔv=10kgm/s。
(2)由速度合成知,落地速度v=10m/s。
所以小球落地时的动量大小为p,=mv=10kgm/s。
由图知tanθ=1,则小球落地的动量的方向与水平方向的夹角为450,斜向下。
(3)小球飞行过程中只受重力作用,所以合外力的冲量为
I=mgt=10Ns,方向竖直向下。
[点评]此题考查动量、动量的增量和冲量等基本概念,要留意各概念在曲线运动的求解方法及矢量的使用。
(四)课堂小结
老师活动:让同学概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
同学活动:仔细总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培育同学概括总结力量。
老师要放开,让同学自己总结所学内容,允许内容的挨次不同,从而构建他们自己的学问框架。
(五)作业:“问题与练习”1~4题
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参加学问的发觉过程是培育同学力量的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。同学素养的培育就成了镜中花,水中月。
16.6用动量概念表示牛顿其次定律
山东泰安英雄山中学谢龙
【目标引领】
(一)学问与技能
1.理解动量定理的准确含义和表达式,知道动量定理适用于变力。
2.会用动量定理解释有关物理现象,并能把握一维状况下的计算问题。
(二)过程与方法
运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。
(三)情感、态度与价值观
通过运用所学学问推导新的规律,培育同学学习的爱好。激发同学探究新学问的欲望。
【自学探究】
1、假设一个物体在恒定的合外力作用下,做匀变速直线运动,在t时刻初速度为v,在t′时刻的末速度为v′,试推导合外力的表达式。
2、冲量:
表达式:
3、
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