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文档简介
人教版高中物理选择性必修1第1章第2节动量定理教学设计
课题动量定理单元2学科物理年级高二
动量定理是一个重要的规律,它揭示了力在段时间内连续作用的累积效果与动量变化
之间的关系,进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系。前一节内容重在建立动
量概念,并没有关注一.个物体动量变化的原因。通过恒力情况下的理论推导,可以认识到
冲量是动量发生变化的原因,同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基础。
教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的,但是动量定理不仅适用
于恒力的情况,也适用于变力的情况。正因为如此,动量定理在实际中有更广泛的应用,尤
教材其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时,用动量定理要比
分析用牛顿第二定律更方便。
在前面的学习中,学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识,掌握了矢量
的运算法则,具备一定的分析和推理论证能力,具有通过建立简单的物理模型解决生活中实
际问题的能力,但是面对复杂情境,学生还是有较大的困难。本节中动量定理的矢量性,是
学生学习的一个难点,需要在解决问题的过程中,通过遵循严格的程序和规范的运算来加以
突破。
本节课的教学重点是动量定理的推导及应用。
物理观念:通过学习,理解冲量的概念及其矢量性。
科学探究:通过理论推导,掌握动量定理,理解其确切含义。
学习科学思维:通过实例分析,能够利用动量定理解释缓冲、碰撞等有关现象和解决实际问
目标题。
科学态度与价值观:通过对动量定理的应用,提高学生用科学的眼光去看待问题的态度。
重点通过理论推导,掌握动量定理,理解其确切含义。
难点通过实例分析,能够利用动量定理解释缓冲、碰撞等有关现象和解决实际问题。
教学过程
教学环节教师活动学生活动设计意图
导入新课有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎,主要的用
途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。其中有怎结合生活从生活实际
样的道理呢?实际思考问出发,激发学生
题,并列举相兴趣,引入新课。
似的例子。
讲授新课已知物理情景:质量为m的物体,在合力F
的作用下,经过一段时间t,速度由v变为v’,根据物理用熟悉的物
如图所示.求F与动量变化量的关系?情景,利用牛理情景,对研究
顿第二定律分对象进行受力分
析力F和动析和动量变化分
量变化量的关析,探索物体所
系。受的合外力与动
量变化量的关
由牛顿第二定律知:F=ma
系。
v'v
而加速度定义有:a
t
v'vp
联立可得:Fm
tt
变形可得:Ftmv'mv
动量的变化与力的时间积累效果有关
一、冲量
1、定义:作用在物体上的力和作用时间的乘
积,叫做该力对这个物体的冲量I,用公式表示为学习冲量
I=Ft的概念。
2、单位:在国际单位制中,冲量的单位是
牛·秒,符号是N·s
3、冲量是矢量:方向由力的方向决定,若为
恒定方向的力,则冲量的方向跟这力的方向相同
4、冲量是过程量,反映了力对时间的积累效对比功和冲
应量,加深对冲量
冲量与功有什么区别?概念的理解。
对比冲量
和功。
作用力与反作用力的功和冲量各有什么关
系?
作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反
向并在同一条直线上,但是作用力的功与反作用力
的功不一定相等。
系统内部的内力的功和冲量有什么关系?
内力:对物体系统内部,内力作用的冲量的矢
量和等于零,但内力的功的代数和不一定为零。
完成课堂
课堂练习1、甲、乙两个质量相同的物体,以
练习。
相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运
动,乙物体先停下来,甲物体又经较长时间停下来,
下面叙述中正确的是()
A、甲物体受到的冲量大
B、乙物体受到的冲量大
C、两个物体受到的冲量大小相等
D、无法判断
答案:C
二、动量定理
总结动量
1、内容:物体所受合外力的冲量等于物体的
定理的内容和
动量变化,这就是动量定理。
意义。
2、表达式:Ftp'p或Ip
3、加深理解:
通过小组讨
(1)物理研究方法:过程量可通过状态量的变化
论,更深刻的理
来反映;
解动量定理。
(2)表明合外力的冲量是动量变化的原因;
(3)动量定理是矢量式:
①合外力的冲量方向与物体动量变化的方向
相同;
②合外力冲量的方向与合外力的方向或速度
变化量的方向一致。
③但与初动量方向可相同,也可相反,甚至还
可成角度。
动量定理的适用范围:
1、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,动量定理中的F应理解
为变力在作用时间内的平均值;
2、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
的计算问题转化为较易的计算问题;
3、动量定理不仅适用于宏观低速物体,也适
用于微观现象和高速运动问题。
动量定理的优点:不考虑中间过程,只考
虑初末状态。
例题:一个质量为0.18kg的垒球,以25m/s的结合动量
水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,定理的内容,通过例题,
速度大小变为45m/s,设球棒与垒球的作用时间为完成课本例掌握动量定理使
0.002s。球棒对垒球的平均作用力是多大?题。用的方法和步
解:沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴,骤。
垒球的初动量为
pmv0.1825kgm/s4.5kgm/s
垒球的末动量为
p'mv'0.1845kgm/s8.1kgm/s
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
P'P8.14.5
FN6300N
t0.002
垒球所受的平均作用力的大小为6300N,负号
表示力的方向与坐标轴的方向相反,即力的方向与
垒球飞来的方向相反。
动量定理的应用步骤:
1、确定研究对象,选定正方向。
2、明确物理过程:受力分析,求出合外力的根据例题
冲量;总结规律。
3、明确研究对象的初末状态及相应的动量;
4、确定在物理过程中研究对象的动量的变化;
5、根据动量定理列方程,统一单位后代入数
据求解。
思考讨论:直接跳在水泥地上行吗?
小组讨用所学知识
论。解释实际问题。
课堂练习2、物体在运动过程中加速度不为零,
则下列说法正确的是()
A.物体速度的大小一定随时间变化
B.物体速度的方向一定随时间变化
C.物体动能一定随时间变化
D.物体动量一定随时间变化
解析:加速度不为零,说明物体的速度在变化,
速度的改变存在三种情况:速度的方向不变,只是
大小在变化(动能也变化);速度的大小不变,只是
方向在变化(动能不变);速度的大小和方向同时改
变(动能变化),A、B、C错误;动量是矢量,只要
速度改变,物体的动量就一定改变,D正确。
答案:D
动量定理解释生活现象
1、在足球场上,你常看到运动员用头去顶球
利用动量
的现象,试设想如果迎面飞来的不是足球而是铅
定理解释生活多引用生活
球,他们会用头去顶吗?
现象。实例,结合生活
实际情景,让学
生更好的理解和
应用动量定理。
2、用锤子使劲压钉子,就很难把钉子压入木
块中去,如果用锤子以一定的速度敲钉子,钉子就
很容易钻入木块,这是为什么?
3、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是
有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳?
拓展提高1、在撑竿跳比赛的横杆下方要放上很厚的海完成拓展通过完成习
绵垫子.设一位撑竿跳运动员的质量为70kg,越过横提高练习题。题,巩固基础知
杆后从h=5.6m高处落下,落在海绵垫上和落在普识。
通沙坑里分别经历时间Δt1=1s、Δt2=0.1s停下.
求两种情况下海绵垫和沙坑对运动员的作用力。
思路点拨:从同一高度下落,落到接触面上的
初动量相同,所以动量变化量相同,但作用时间不
同.根据动量定理可求作用力.注意动量定理中的力
是合外力,而不仅是支持力.
[解析]规定竖直向上为正方向,则运动员着地(接触海
绵垫或沙坑)过程中的始、末动量为
p=mv=-m2gh,p'=mv'=0
受到的合外力为F=FN-mg
由牛顿第二定律的动量表达公式FΔt=p'-p=mv'-mv
0+m2gh
即F-mg=.
NΔt
m2gh
所以:F=mg+
NΔt
落在海绵垫上时,Δt1=1s,则
702×10×5.6
F=(70×10+)N˜1440.8N
N1
落在沙坑里时,Δt2=0.1s,则
702×10×5.6
F=(70×10+)N˜
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