人教版选修35 16.2动量和动量定理 教案.doc

教学课题： 第二节 动量和动量定理课 时：一课时 教 师： 教学目标：一、知识目标1、理解动量的概念，知道动量的定义，知道动量是矢量。2、理解冲量的概念，知道冲量的定义，知道冲量是矢量。3、知道动量的变化也是矢量，会正确计算一维的动量变化。4、能够自行推导出动量定理的表达式。5、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。6、会用动量定理解释有关现象。7、会用动量定理分析、计算简单的问题。二、能力目标1、会计算力的冲量和物体的动量2、会计算一维情况下动量的变化3.培养学生的推理能力和说明说理能力。4.学会用动量定理解释现象和处理问题。三、德育目标1、培养学生的创新思维能力，建立正确的认识论和方法论2、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。3、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、冲量和动量的概念冲量和动量的正确计算2.动量定理的推导。3.利用动量定理解释有关现象。 教学难点：1、对冲量和动量概念的理解动量变化的计算2、理解动量定理的确切含义。 3、如何利用动量定理分析打击和碰撞类力学问题。 教学方法：1、通过演示实验引入课题，激发学生兴趣；2、 通过例题分析，归纳动量定理解题的基本思路和步骤；3、 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4、 分层教学法教学过程引入：在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积mv在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到mv这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。 新课教学一、动量(momentum)1、定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量p。2、定义式:p=mv 最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。 这就是运动不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量 和速率的乘积为动量。 笛卡尔认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。荷兰数学家、物理学家惠更斯(16291695)在研究碰撞问题时发现： 按照笛卡儿的定义，两个物体运动的总量在碰撞前后不一定守恒。 结论： “每个物体所具有的动量在碰撞时可以增大或减少， 但是它们的量值在同一的方向的总和却保持不变，如果减去方反向运动的话”。 牛顿把笛卡儿的定义作了重要的修改，即不用质量和速率的乘积，而用质量和速度的乘积，这样就找到了量度运动的合适的物理量。牛顿把它叫做“运动量”，就是现在说的动量。 科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。 你已经站在牛顿的肩膀上了吗？3、单位：在国际单位制中，动量的单位是 千克米/秒，符号是 kgm/s ；4、对动量的理解：（1）矢量性：动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同；（2）瞬时性：动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量； （3）相对性：动量是相对的，与参考系的选择有关。 5、动量的变化dp1、某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p 跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即dp = p - p 2、动量变化的三种情况： 大小变化、方向改变或大小和方向都改变。3、同一直线上动量变化的运算： 动量的变化dp： 不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：也称三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端例1、一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？讨论：动量和动能的关系 1、动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态 2、动量是矢量，动能是标量3、定量关系动量发生变化时，动能不一定发生变化， 动能发生变化时，动量一定发生变化试讨论以下几种运动的动量变化情况： 1、物体做匀速直线运动 动量大小、方向均不变2、物体做自由落体运动 动量方向不变，大小随时间推移而增大3、物体做平抛运动 动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大4、物体做匀速圆周运动 动量方向时刻改变，大小不变思考与讨论：能量转移或转化（守恒）原理涉及两个物体以上的系统间的相互作用；而就一个物体而言，用“功能关系”描述了物体受力在空间积累上的效果是动能这一状态量的改变，即动能定理。 “动量不变”也涉及两个物体以上的系统间的相互作用；那么就一个物体而言，动量的改变是由什么引起的呢？你能设计简化模型证明你的结论吗？设置物理情景：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，如是图所示： 这就是牛顿第二定律的另一种表达形式表明动量的变化与力的时间积累效果有关二、冲量 、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，2、定义式：i=ft3、单位：牛秒（ns） 4、冲量是矢量：方向由力的方向决定。 若f为力，则冲量的方向跟这力f的方向相同 5、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应。 三、动量定理 1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。3、理解： 物理研究方法： 过程量可通过状态量的变化来反映； 表明合外力的冲量是动量变化的原因；动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同： 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，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成某一角度。引入： 我们以“匀变速直线运动”模型证明了动量定理。即物体受恒力的情景。但是碰撞过程中或实际情景中，物体受到的都不是恒力，那么我们可以如何简化处理呢？在变力情景下，可以采用“平均受力”简化处理应用： 1、如图所示，一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为 0.01s。求球棒对垒球的平均作用力。 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，还可以解决一般变速或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； 动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。运用动量定理解题步骤：（1）确定研究对象； （2）明确研究过程，对研究对象进行受力分析； （3）选定正方向；（4）找出物体的初末状态并确定相应的动量； （5）根据动量定理列方程求解；动量定理解释生活现象由ft=p 可知：p一定，t短则f大，t长则f小；缓冲装置t一定，f大则p大，f小则p小；f一定，t长则p大，t短则p小。 五、冲量与功的比较六、动量定理与动能定理的比较练习1、一个质量为0.3kg的小球，在光滑水 平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后 小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小为 4m/s。则碰撞前后墙对小球的冲量大小i及 碰撞过程中墙对小球做的功w 分别为（ a ）a、i= 3kgm/s w = -3jb、i= 0.6kgm/s w = -3jc、i= 3kgm/s w = 7.8j d、i= 0.6kgm/s w = 3j小结： 1、求变力功的基本途径是用动能定理； 求变力冲量的基本途径是用动量定理。 2、动能定理是标量方程，动量定理是矢量方程。练习2：一个力作用在物体上，下列叙述正确的是（ b ） a.若力对物体做功为零，则物体的动量变化一定为零。b.若力的冲量为零，则物体的动能变化量一定为零。c.若力两次做功相同，则对应的动量的变化量一定相同。d.若力的两次冲量相同，则对应的动能变化量一定相同。小结： 1、功是跟位移相联系，冲量是跟时间相联系，功和冲量都是过程量； 2、动能是跟瞬时速率相联系，动量是跟瞬时速度相联系，动能和动量都是状态量。 3、在概念题中，通常以竖直上抛运动、平抛物体的运动和匀速圆周运动等几种特殊运动为例进行实例分析回答“可能”或“一定”等问题练习3：自a点以某一速度竖直上抛出小球，球从抛出点a上升到最高点b，又从b返回a点的过程中，空气阻力的大小不变，则上升与下降过程中，关于冲量与做功的下列说法中正确的是：（ bcd ） a.上升与下降过程空气阻力的冲量相同 b.上升过程中重力的冲量小于下降过程 c.上升与下降过程空气阻力做功相同 d.上升与下降过程重力做功的值相同 小结： 1.冲量与时间相对应，是矢量；功与位移相对应，是标量 2.受力分析和运动性质分析是力学解题的生命线。 3.做出物体运动的v-t图像看直观地研究物体的运动规律。练习4：质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动