动量定理教案

动量定理 高中物理第一册 第七章 动量 第二节 动量定理 课改 陈帅 本节教材 本节内容是上已节“冲量和动量”的继续，通过演示实验和定量的公式推导得出合外力的冲量与物体的动量变化之间的关系，这就是动量定理。动量定理虽然是在恒力情况下推导得到的，但应使学生明白:动量定理也适用于变力。 动量定理的研究对象是单个物体或可视为单个物体的系统。应用动量定理解时需对研究对象进行受力分析，明确运动过程中各个力的冲量，要区分初、末状态的动量。 本节课还应使学生从动量定理的指导过程中明白，动量定理实际上是牛顿第二定律的另一种表达形式。 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、 会永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。 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; - 1 - 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。 教学用具 投影仪、投影片，鸡蛋四个，泡沫塑料垫一块，大碗一个。 教学时数 1课时 教学过程 一、引入新课 教师讲述:大家都知道玻璃杯掉在水泥地上是易碎的，可掉在松软的沙地上则不易碎，鸡蛋也是同样道理，请大家看一下现象。 教师演示:从相同高度落下的两只鸡蛋，落在泡沫塑料上的那之没碎，落在大碗里的那只碎了。 教师提问:以上现象如何解释, 两种情况动量变化相同，但第二种情况大碗对物体作用力大，而时间短，但两种情况物体所受的和外力冲量与物体的动量增量是否有一定关系, 二、讲授新课 (一)、动量定理 1(用投影片出示下列问题: 一个质量为m的物体，初速度为v，在合力F作用下，经过一段时间t，速度变为 '，求: v 'pp? 物体的初动量和末动量分别为多少, ? 物体的加速度a=, ? 根据牛顿第二定律F=ma可推导得到一个什么样的表达式。 2(学生思考并解答。 3(抽查并在实物投影仪上展示: ''p,mvp,mv? 物体的初动量，末动量 'v,va,? 物体的加速度 t 'v,vF,ma,m? 由牛顿第二定律， t - 2 - '[教师] 上述表达式整理后:请同学们思考，在这个表达式中，各Ft,mv,mv 个物理量表示什么, [学生] 等号左边表示合外力的冲量，等号右边是物体动量的变化量。 4(教师引导学生总结 [板书] 物体所受合力的冲量等于物体的动量变化，这个结论叫做动量定理。 ' 表达式: Ft,mv,mv [教师]前一节课得到的公式，其实是动量定理的特殊情形，即初速度为零Ft,mv 的情形。 5(教师讲解对于动量定理及其表达式的理解应注意的几点: (1) 动量定理重的指的是合外力的冲量。 Ft [提问] 合外力冲量应如何求解, [讨论后总结] 在所研究的物理现象中，如果作用在物体上的各个外力的作用时间相同，求合力的冲量可以求出合力在乘以时间，也可以求出各个力的冲量，然后求出所有力的冲量的失量和。 如果作用在被研究对象上的格格外力的作用时间不同，就只能先求每个力在相映时间内的冲量，然后再求出所有力的冲量的矢量和。 ',p,mv,mv(2) 公式中时动量的变化，不能理解为动量，跟和外力冲,p量方向相同。 (3) 动量定理是一个矢量式，运算应遵循平行四边形定则，若公式中各量均在同一直线上，规定正方向后，可以把矢量运算简化为代数运算。 (4) 动量定理描述的是一个过程，它表明物体所受合力的冲量是物体动量变化的原因，物体的动量变化是由他受到的外力经过一段时间后积累的效应。 (5) 不能说和外力的冲量就是动量的变化。 (6) 动量定理即适用于恒力，也适用于变力。对于变力的情况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。 6(巩固训练 (1)关于力的冲量和物体的动量间的关系，正确的是:C A( 物体受到力的冲量越大，物体的动量就越大 B( 物体受到力的冲量越大，物体受到的冲力一定越大 C( 物体受到的冲量越大，物体的动量的变化一定越大 D( 以上说法都不对 (2)对于任何运动着的不同物体，用一不便的制动力使它停下来，所需时间取决于下面那个物理量:D A速度 B加速度 C质量 D动量 (二)动量定理的应用 - 3 - 例1 用动量定理解释现象 如图所示，两个等重的砝码，用等长的细绳拴住，其中B绳的上端系一小弹簧，突 然放手后，A绳断裂，而B绳不断(教师演示)。求同学思考一下道理。 学生回答:两个砝码的质量相等，由等高的地方自由落下，当绳子伸直时，他们的 初动量相等，经过一段和绳子相互作用的时间?t后停止，因而它们的动量增量是 相等的。根据动量定理，它们所受的冲量F?t也是相等的，由于B绳连接着一个 小弹簧，延迟了作用时间?t，因而它所受到的作用力较小，故B绳不易断裂。 巩固训练: 1(跳高时要铺上厚厚的垫子，这是为了 A( 减少运动员受到的冲量 B( 减少运动员受到的冲力 A B C( 较少运动员的动量的变化 D( 减小运动员的惯性 2(轮船的码头上为什么要装有橡皮轮胎, 例2 质量m=0.1kg的钢球从5m高处自由下落，落地时与水平放的钢板碰撞，又反弹到 3.2m高处，与钢板作用时间为0.02秒，求钢球对板的平均冲力, 分析和解 解法一 研究碰撞瞬间 以钢球为研究对象，钢球在与钢板相互作用过程中受力情况如图2，设竖直向上为正方向，则有: v,,2gh,,2，10，5,,10m/s, ''v,2gh,2，10，3.2,8m/s. N根据动量定理 ' F,,t,mv,mv 所以 'G (N,mg),t,m(v,v) 'v,vN,m，mg ,t 8,(,10) ,0.1，，0.1，10,91(N)0.02 解法二 研究全过程 ,p,0,所以F,,t,0 取小球为研究对象，全过程动量变化，则有: - 4 - N,t,mg(t，,t，t),0小上 '2h t,,0.8(s)上g 2h t,,1(s)下g mg(t，t，,t)下上 N, ,t 0.1，10，(1，0.8，0.02) ,,91(N)0.02 说明: (1) 运用动量定理解题既可以研究某一瞬间，也可以研究全过程。 (2) 是指物体所受的合外力冲量，而不是单一某一力的冲量。 F,,t 引导学生总结用动量定理解题的步骤: (1) 确定研究对象。 (2) 对研究对象进行受力分析，确定所有力及作用时间。 (3) 求出合外力的冲量，确定物体的初、末动量。 (4) 选定正方向。 (5) 根据动量定理列方程求解。 巩固训练 用0.5kg的铁锤钉钉子，打击时铁锤的速度为4m/s，打击后铁锤的速度为0，设打击时间为0.01s。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, 参考答案: a( 200N，方向竖直向下 b( 204.9N，方向竖直向下 c( 当作用时间t<=0.01s时，可不计重量。 三、小结 1、 本节课我们学习了动量定理，可得到冲量的求解方法: (1) 对于大小、方向都不变的恒力，他们的冲量可用I=Ft计算。 I,,p(2) 对于变力，既可用I=Ft求解，也可通过间接求出。 2、 动量定理是由牛顿第二定律和运动学公式推出的，如涉及到力与作用时间的 - 5 - 问题应优先选用动量定理求解。 3、 要注意用动量定理解题的方法和步骤。 四、作业 (一)课本 练习二 (1)(2)(3)(4) 五、板书 ,1、内容:物体所受合力的冲量等于物体动量的变化——冲量是物体动量变化的原因,(1)不仅适用于恒力也适用于变力。,,,',2、表达是:Ft,mv,mva.作用时间长，作用力小,,,Ftpp(2),,(,一定),,,b.作用时间短，作用力大,,,,(1)解释某些物理现象,,,,a.定对象,,,,,b.受力分析,,,3、应用,,,(2)解题步骤c.规定正方向,,,,,d.写出合力的冲量、初、末动量,,,,,e.代入公式求解,,,,,4、意义:是解决力学问题的一条重要定理, - 6 -