高中物理人教版选修3-5动量定理教学设计.docx

课题：动量定理科目：物理教学对象：高二选用教材：人教版高中物理选修3-5教师：林木木一、教学内容分析“动量定理”是第八章第二节内容，也是本章的重点内容，是第一节“动量冲量”的继续，同时又为第三节“动量守恒定律”奠定了基础。所以“动量定理”有承前启后的作用。“动量定理”是牛顿第二定律的进一步展开。它侧重于力在时间上的累积效果，为解决力学问题开辟了新途径，尤其是打击和碰撞类的问题。所以动量定理的知识与人们的日常生活，生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。二、教学目标物理观念 能从牛顿运动定律和运动学公式，推导出动量定理的表达式 理解动量定理的确切含义，知道动量定理使用用于变力 会用动量定理解释有关现象和处理有关问题科学思维通过一维形式动量定理的定量讨论，增强学生应用数学方法处理物理问题的能力科学探究通过对动量定理的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题，认识物理模型工具在物理学中的应用科学态度与责任培养学生有参与科技活动的热情，有从生活到物理，从物理到生活的意识让学生从物理角度去理解生活中的规则。（例如：汽车限速）三、学习者特征分析学习“动量定理”这一节具备的基础知识是：掌握动量，冲量基本概念，会运用牛顿第二定律和运动学公式等。高中生思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中需要以一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，以便学生理解。四、教学方法及策略情景激学、直观演示、分析抽象、推理验证五、教学重点及难点【教学重点】重点： 动量定理的导出【教学难点】动量定理的使用用于变力六、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图【复习导入】讨论1以初速度v0竖直向上抛出一物体，空气阻力不可忽略。关于物体受到的冲量，以下说法中正确是：（BCD）A.物体上升阶段和下落阶段受到重力的冲量方向相反B.物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反C.物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量D.物体从抛出到返回抛出点，所受各力冲量的总和方向向下讨论2 以10m/s的速度运动的球，能不能用头去顶？讨论3鸡蛋从1m高处掉落地上，鸡蛋会破吗？【新课讲解】一、动量定理1.推导：（1）放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F的作用下向右加速运动，经过时间t，速度从v1增加到v2，则有：F=ma，且，故有：。所以：Ft=mv2-mv1（2）若水平面粗糙，有：F-f=ma，有： ，即(F-f)t=mv2-mv1综合（1）、（2）有：Ft=mv2-mv1 即I合=P2.内容：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。3.表达式：I合=P ，Ft=mv2-mv1例1 质量2kg的木块与水平面间的动摩擦因数=0.2，木块在F=5N的水平恒力作用下由静止开始运动。g=10m/s2，求恒力作用在木块上10s末物体的速度。解法1：恒力作用下的木块运动中共受到竖直向下的重力mg，水平面向上的支持力N，沿水平方向的恒力F和摩擦力，如图所示。木块运动的加速度 ， 木块运动10s的速度vt=at=0.510=5m/s解法2：木块的受力分析同上。在10s内木块所受合力的冲量I=Ft-ft。木块初速度是零，10s末速度用v表示。10s内木块动量的改变就是mv。根据动量定理I=mv，10s末木块的速度 两种解法相比较，显然利用冲量定理比较简单。动量定理绕过了加速度的环节，处理和时间有关的力和运动的问题时就比较方便。4.说明：（1）动量定理的研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统。当研究对象为物体系时，物体系总动量的增量等于相应时间内物体系所受的合外力的冲量。所谓物体系总动量的增量是指系统内各物体的动量变化量的矢量和。所谓物体系所受的合外力的冲量是指系统内各物体所受的一切外力的冲量的矢量和，而不包括系统内部物体之间的相互作用力（内力）的冲量；这是因为内力总是成对出现的，而且它们的大小相等、方向相反，其冲量的矢量和总等于零。（2）动量定理公式中的F是研究对象所受的所有外力的合力，它可以是恒力，也可以是变力。当合外力为变力时，F应该是合外力对作用时间的平均值（如果能平均，比如力随时间均匀变化的情况）。（3）动量定理公式中的Ft是合外力的冲量，即外力冲量的矢量和，是使研究对象动量发生变化的原因，即冲量是动量变化的原因。在所研究的物理过程中：如果各个外力的作用时间相同，求合外力的冲量时，可以先按矢量合成法则求所有外力的合力，然后再乘以力的作用时间；也可以先求每个外力在作用时间内的冲量，然后再按矢量合成法则求所有外力冲量的矢量和；如果作用在研究对象上的各个力的作用时间不相同，就只能求每个力在相应时间内的冲量，然后再求所有外力冲量的矢量和。（4）动量定理中mv2mv1是研究对象的动量增量，是过程末态动量与初态动量的差值（矢量差）。（5）动量定理中的等号（=），表明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值相等，方向相同，但绝不能认为合外力的冲量就是动量的增量。合外力的冲量是引起研究对象的运动状态改变的外来因素（原因），而动量的增量则是研究对象受外力冲量后所导致的必然结果（结果）。（6）I=P是矢量式，在应用动量定理时，应该遵循矢量运算的平行四边形定则。所以，对一条直线上运动的物体，在应用动量定理解题时应先规定正方向。（7）牛顿定律跟动量定理的关系根据Fma，得：Fma，即这是牛顿第二定律的另一种表达形式：合外力F等于物体动量的变化率。5.关于应用（1）应用动量定理I=p求变力的冲量的方法如果物体受到变力的作用，则不能直接用Ft求变力的冲量，而应求出该力作用下物体动量的变化p，等效代换变力的冲量I=p。（2）应用p=Ft求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化在曲线运动中，速度方向时刻在变化，求动量的变化p=p2p1需要应用矢量运算方法，比较麻烦。如果作用力是恒力，可以求出恒力的冲量等效代换动量的变化。如平抛运动中动量的变化问题。思考以初速度v0平抛出一个质量为m的物体，求抛出后t秒内物体的动量变化。答案：p=Ft=mgt，方向竖直向下二、应用动量定理解题的一般步骤1.明确研究对象和研究过程研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统。系统内各物体可以是保持相对静止的，也可以是相对运动的。研究过程既可以是全过程，也可以是全过程中的某一阶段。2.正确进行受力分析只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力。所有外力的矢量和为合外力。研究对象内部的相互作用力（内力）会改变系统内某一物体的动量，但不影响系统的总动量，因此不必分析内力。如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同，就要分别计算它们的冲量，然后求它们的矢量和。3.规定正方向由于力、冲量、速度、动量都是矢量，在一维的情况下，列式前要先规定一个正方向，和这个方向一致的矢量为正，反之为负。4.写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量（或各外力在各个阶段的冲量的矢量和）5.根据动量定理列式求解。三、常见类型和例题（一）掌握求恒力和变力冲量的方法恒力F的冲量求法：直接根据I=Ft求；变力的冲量求法：由动量定理或F-t图线与横轴所夹的面积来求。例1质量为m的小球由高为H倾角为光滑斜面顶端，无初速滑到底端过程中，重力、弹力、合力的冲量各是多大？解：力的作用时间都是力的大小依次是mg、mgcos和mgsin所以它们的冲量依次是： 特别注意：该过程中弹力虽然不做功，但对物体有冲量。写板书（标题）、提出问题写板书写板书思考教师提出的问题思