2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第八章 动量 二、动量定理(第一课时).doc

2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第八章 动量 二、动量定理(第一课时) 从容说课 本节内容是动量定理，它是上一节“冲量和动量”的延伸，同时它也是本章的重点内容，应用动量定理可以把物体的受力和物体的运动联系起来，并且在解决打击、碰撞这类问题时要比牛顿第二定律方便，简单得多，所以学好本节内容对以后的学习和某些物理问题的处理会带来诸多方便。 结合本节内容的地位及特点，教学目标应体现在以下方面： 1.能运用公式把动量定理的表达式推导出来。 2.知道动量定理虽是在恒力情况下推导出来的,但它对于变力仍然适用。 3.能运用动量定理解决简单的物理问题。 4.能运用动量定理解释相关的物理现象。 本节课的重点应定位于定理的推导过程及其在实际问题中的应用上。 本节课的难点是对定理的理解及应用。 针对本节的特点及重、难点，对本节课的教学应采用以下方法： 1.引导性自学通过对学生的指导，使学生在帮助下能独立完成定理的推导过程。 2.实验演示通过对实验的观察、讨论，激发学生的学习热情。 3.例题教学通过对例题教学，使学生能初步掌握应用定理的一般思路及步骤。 4.实例分析通过对实际事例的分析，培养学生理论联系实际的能力。 本节课的教学程序如下： 复习导人指导性自学定理推导实验演示定理应用小结。 教学目标 一.知识目标 1.能够自行推导出动量定理的表达式。 2.理解动量定理的确切含义和表达式。知道动量定理适用于变力。 3.会用动量定理解释有关现象。 4.会用动量定理分析、计算简单的问题。 二、能力目标 1.培养学生的推理能力和说明说理能力。 2.学会用动量定理解释现象和处理问题。 三、德育目标 1.通过动量定理的推导和应用，使学生了解物理学的研究方法。 2.培养学生具体问题具体分析、理论联系实际的能力。 教学重点 1.动量定理的推导。 2.利用动量定理解释有关现象。 教学难点 1.理解动量定理的确切含义。 2.如何利用动量定理分析打击和碰撞类力学问题。 教学方法 通过演示实验引入课题，激发学生兴趣； 通过例题分析，归纳动量定理解题的基本思路和步骤； 运用动量定理解释日常生活中的物理现象，培养学生理论联系实际的能力 分层教学法教学用具 鸡蛋四个，泡沫塑料垫一块，软垫一块，一块瓦片，一本硬封面的书，铁锤、投影仪、投影片、CAI课件课时安排 1课时 教学过程 投影本节学习目标 1.能够自行推导动量定理 2.理解动量定理的意义 3.会用动量定理解释有关现象 4.会用动量定理解决相关物理问题 学习目标完成过程 一、导入新课 通过上节课的学习我们知道：物体动量变化时一定受到了冲量的作用那么冲量和物体动量的变化究竟存在什么样的定量关系呢?通过本节课的学习我们来完成这一任务 二、新课教学 (一)动量定理 基础知识 请同学们阅读课文，回答下列问题： 投影片出示 1.什么是动量?什么是冲量? 2.什么是动量的变化量? 3.冲量与动量的变化有何关系?试证明 4.什么是动量定理? 学生阅读课文后，得出结论； 1.从上节的学习中知道：物体运动的速度和质量的乘积叫动量。即；而力和力作用时间的乘积叫冲量，即I=Ft2.不同状态间动量的改变叫动量的变化量，它是一矢量，并且是一过程量，即： 3.冲量应与动量的变化相对应 若一质量为m、初速度为v1的物体，在恒力F作用t时间后速度变为v2。则： =mv2-mv1=m(v2-v1)又因为：a= 结合牛顿第二定律：F合ma 得：F合 即：F合t= 故：I合= 4.物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,这一结论叫动量定理 深入探究 请同学们回忆所学知识，分组讨论后回答下列问题： 投影片出示 1.对物体所受的合外力冲量有哪些求法? 2.合力的冲量是否就是动量的变化? 3.公式“c”中各量是什么意思? 4.动量定理对变力是否适用? 学生讨论后得出结论： 1.对于物体所受的合力的冲量，由于各个力作用的时间是相同的，故合力的冲量实质上也是各力冲量的矢量和(因为冲量是矢量),所以我们在求合外力的冲量时可有两种方法： 求出物体所受的合力，然后根据冲量的计算式求得该合力的冲量 求出物体所受各力的冲量，然后应用平行四边形定则(一维时可在规定正方向后，简化为代数运算)求这些冲量的矢量和。 3.在动量定理的数学式“I合”中： I合表示物体所受的合冲量(合力的冲量) 表示物体末了状态所具有的动量 表示物体初始状态所具有的动量 4动量定理虽是在恒力情况下推导出来的但它对于变力仍然适用，并且变力在生活中更为普遍.应用动量定理后，可求出这一变力的等效恒力，即变力的平均值. 教师总结 从前面的学习中我们知道，对于一矢量往往可把它分解到不同的方向上，即矢量的分解与合成.对于冲量及动量这两个矢量，我们同样可以分解到不同的方向进行讨论.若对其采用正交分解后则有： Ix= Iy= 并且这样处理后在很多问题的解决中会带来很大的方便 基础知识应用 1.物体在恒定合外力的作用下,下列说法正确的是( ) A动量的方向一定与合外力方向相同 B动量方向与冲量方向一定相反 C动量变化的方向与冲量方向相同 D动量变化的方向可能与冲量方向相反 2.质量为8 kg的铅球，在运动员手的推力作用2 s后，速度变为25 ms则： 铅球的初动量为多少? 铅球的末动量为多少? 铅球的动量变化为多少? 运动员的平均作用力为多少? 参考答案1.C 2.O 200 kgms 200 kgms 100 N (二)动量定理的应用 基础知识 1.物理现象的解释 实验演示 “瓦碎蛋全” 请学生观察实验后，回答下列问题： 1.同学们观察到什么现象? 2.物体的破碎是力大时容易还是力小时容易?试从生活中举一例子。 3.鸡蛋没有破碎说明了什么问题? 学生观察后得出结论： 1.瓦块被砸碎了，而软垫上的鸡蛋完好无损 2.物体受到的力大时容易破碎，例如：用力拉线的两端，若力小时无论拉多长时间都不会拉断，而用较大力时却可以将线拉断 3.鸡蛋的完好说明作用在鸡蛋上的力比较小。 深入探究 请学生讨论后回答： 1.桌子上面，鸡蛋下面的软垫起什么作用? 若直接把鸡蛋放在桌面上行不行? 2.试解释“瓦碎蛋全”的奥妙。 学生讨论后得出结论： 1.软垫起到延长鸡蛋受力时间的作用若直接放在桌面上，则起不到延长时间的作用 2.之所以“瓦碎蛋全”是因为锤子加在瓦上的冲量要使瓦的动量发生变化，并且作用时间非常短，故作用力比较大;而加在鸡蛋上的冲量经软垫延时后，由“I=Ft”知，时间延长后力会变小，故鸡蛋不破 教师总结 对于和动量定理相关的物理现象,我们在解释时要紧抓力和时间这两者的关系相同冲量，时间长时作用力小;时间短时作用力大下面针对这一问题进行练习。 基础知识应用 应用动量定理的知识，解释下列物理现象； (1)录像播放 人平躺下后，在腹部放一石块，用锤子把石块砸碎后，人却安然无恙 (2)录像播放 体操运动员落地时下肢弯曲 参考答案 (1)锤对石块的作用时间极短，故作用力很大，而人的腹部起到了延时作用，故力很小 (2)双腿着地后若先弯曲一下可以延长动量变化的时间。从而减小地面对人的作用力 2.物理问题的解决 基础知识 请同学们回忆前面所学，阅读课文例题。回答下列问题： 1.动量定理中含有哪些物理量? 2.动量定理的等量关系建立在哪些物理量之间? 3.动量定理中的运算法则是什么? 学生讨论后得出结论： 1.在动量定理中含有：合力的冲量，初状态的动量，末状态的动量2.动量定理的等量关系是建立在合外力的冲量和动量变化量之间的 3.动量定理的运算应遵循“平行四边形定则”若是一维，则可在规定正方向后简化为代数运算 深入探究 请学生讨论后回答下列问题： 1.应用动量定理可解决哪些问题? 2.应用动量定理的关键是什么? 学生讨论后得出： 1.应用动量定理可以求解物体所受力的大小，力作用时间的长短，物体的质量以及物体的始末速度 2.应用动量定理的关键是： A清楚物体的受力 B抓住始末两状态 教师总结 引导学生一起总结应用动量定理的一般步骤： 1.确定研究对象 2.明确研究的物理过程。从而抓住物体的始末两状态 3.分析研究的过程中物体的受力情况 4.规定正方向。进而确定各量的正负 5.根据动量定理的等量关系，列方程求解 基础知识应用 质量是50 kg的杂技演员在距弹簧网3.2 m高处自由下落,着网后被弹向网上1.8 m高处已知演员与网的接触时间是2 s则演员对网的平均冲力为多少?(g取10 ms2) 参考答案850 N 三、小结 学生活动设计 A层次；自己独立归纳，结合上节总结求冲量、动量变化的方法 B层次：讨论归纳，互相释疑 C层次：结合小结提纲归纳本节知识点 投影小结提纲 1.动量定理的表达式中各量的物理意义是什么? 2.Ft=mv表示什么意思? 3.当p一定时如何增大作用力，又怎样减小作用力? 4.正方向的选取不一样，结果一样吗? 四、作业 l.课本 练习二. 2.预习下一节 3.思考题： 一支粉笔立在水平桌面的纸条上。要想把纸条从粉笔下抽出，而又保证粉笔不倒，纸条应快速抽出还是缓慢抽出?说明理由 用0.5 kg的铁锤钉钉子。打击时铁锤的速度为4 ms,打击后铁锤不动设打击时同为O.01 s求： a不计铁锤的重量。铁锤钉钉子的平均作用力 b考虑铁锤的重量，铁锤钉钉子的平均作用力 c分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时。在什么情况下可以不计铁锤的重量呢? 参考答案应快速抽出，因F一定。F=FN，t短，p小，不易倒a.200N,方向竖直向下。b.204.9N,方向竖直向下。c.当t0.01时，可不计重量。 五、板书设计1.内容，物体所受合力的冲量等于动量的变化冲量是物体动量变化的原因。 六、本节优化训练设计 1.将O.5 kg的小球以10 ms的速度竖直向上抛出，在3 s内小球的动量变化的大小等于kgms，方向；若将它以10 ms的速度水平抛出，在3 s内小球的动量变化的大小等于kgms，方向(不计空气阻力，3 s内小球未落地，g10 ms2) 2.车在光滑水平面以2 ms的速度匀速行驶，煤以 100 ms的速率从上面落入车中为 保持车的速度为2 ms不变则必须对车施加水平方向拉力 N 3.一个恒力作用于物体A，在t s时间内A的速度增量为6 ms同样的恒力作用在B物体上，在t s时间内，速度的增量为4 ms若将A、B两物体用质量不计的细线捆在一起，同样的恒力作用相同的时间，它们的速度增量为 ms 4.一高空作业的工人体重为600 N，系一条长为L5 m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t1 s，则安全带受到的冲力是 N(g取10 ms2) 5.若风速加倍，作用在建筑物上的风力大约是原来的( ) A2倍 B4倍 C6倍 D8倍 6.A、B两个物体都静止在光滑水平面上，当分别受到大小相等的水平力作用，经过相等时间,下列说法正确的是( )AA、B所受的冲量相同 BA、B的动量变化相同CA、B的末动量相同 DA、B的末动量大小相同 7.关于冲量、动量的变化，下列说法正确的是 ) A物体的动量等于物体所受的冲量 B物体所受外力的冲量大小等于物体动量的变化大小 C物体所受外力的冲量方向与物体动量的变化方向相同 D物体的动量变化方向与物体的动量方向相同 8.做匀变速运动的物体在某时间内与动量变化量的方向相同的是( )A 这段时间内的位移方向 B 这段时间内的平均速度方向C 这段时间内速度变化量的方向 D 物体运动的加速度方向 9.斜上抛一个物体，不计阻力，取竖直向上为正方向，画出物体在运动过程中， (1)动量的增量随时间的变化图线；(2)动量的变化率随时间的变化图线 10.宇宙飞船以v0=104ms的速度进入分布均匀的宇宙粒子尘区。飞船每前进s=103m，要与nlO4个粒子相碰假如每一粒子的质量m=210-2 kg，与飞船相碰后附在飞船上为了使飞船的速度保持不变，飞船的牵引力应为多大? 参考答案 1.15竖直向下 15竖直向下 2.200 3. 2.4 4.1200 5.B 6.D 7.BC 8.CD 9.解：(1)物体被抛出后只受重力作用，由动量定理知：p=mgt，可画出pt图线如图a所示(2)动量的变化率为pt即等于mg，故t图线如图b所示 10 .解：以飞船为研究对象，由于宇宙粒子不断地附着，飞船质量在均匀增大现在要求飞船的速度保持不变，飞船的动量变化是 p=(M+M)v0Mv0=mv0. 设飞船牵引力为F，则由动量定理得 FtMv0(其中t=s/v0 M=nm)