人教版选修35 动量和动量定律 第1课时 教案.docx

16.2动量和动量定理教学目标1、知识与技能：（1）理解动量和冲量的概念。（2）理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理的适用性、矢量性。（3）会用动量定理解释有关物理现象，会用动量定理解决实际问题（限一维情况）。2、过程与方法：（1）通过动量定理的推导过程，培养学生的理论探究能力。（2）通过阅读课文、科学猜想、讨论交流、理论探究和实验探究，使学生体会自主学习、合作学习的方法。（3）通过对人类认识动量是矢量的历史过程的学习，使学生体会物理学的研究方法。3、情感、态度与价值观： （1）通过对人类认识动量是矢量的历史过程的学习，激励学生刻苦学习，勇于探索。（2）通过实验演示、科学猜想、理论探究和实验探究，激发学生的学习的兴趣和创新欲望。（3）运用所学知识解释常见现象，解决问题，使学生体味成功的喜悦。教学重点和难点 1、重点：（1）动量定理的物理意义。（2）应用动量定理解释有关物理现象和解决实际问题。2、难点：运用动量定理解题（一维问题）的方法。教法和学法： 1、教法：采取综合教学法，如问题激励法、实验演示法、讲授法、练习法、启发式等。 2、学法：自主学习、合作学习、理论探究和实验探究等。实验器材： 1、教师演示器材：生鸡蛋两个，瓷砖一块，厚海绵垫一块；钩码一个（200g），铁架台一套，细线一根；实物投影仪一台，多媒体辅助教学设备一套。 2、学生探究器材：钩码三个（200g一个，50g两个），软弹簧一根，橡皮筋两根，铁架台一套，细线若干。（以上器材共配6组）课时安排：1课时。教学过程（一）引入新课观看“鸟击”视频，引入新课新课讲授1.1 探究碰撞中的不变量在上一节的学习中，我们探究碰撞中的不变量为质量和速度的乘积mv1.2 动量的建立笛卡儿（法国）动量=质量速度惠更斯（荷兰）方向性和守恒性牛 顿（英国）动量=质量速率1.3 动 量(momentum)定义：物体的质量和速度的乘积叫做动量 p=mv 单位：千克米/秒，符号 kgm/s 动量是矢量：方向与速度的方向相同例题 1一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回,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？2.1 动量的变化 p(1)某段运动过程（或时间间隔）末动量p跟初动量p的差，称为动量的变化 即：p = p - p(2)动量的变化p是矢量同一直线上动量变化的运算:矢量运算简化为代数运算不在同一直线上的动量变化的运算:平行四边形定则课堂练习1v一个质量为m的小球，在竖直平面内做速率为v的匀速圆周运动，如下图示，则：（1）小球由最高点开始经过半个圆周的动量的变化的大小为 ；（2）小球由最高点开始经过四分之一圆周的动量的变化的大小为 .2.2动量与动能(1)质量为1kg的物体，速度由正方向1m/s变为大小为3m/s，则：动量的变化为 ，动能的变化为 .(2)若两个物体的质量之比m1:m2=1:4若动能相等，则动量之比 p1:p2= .若动量相等，则动能之比 ek1:ek2= .2.2 动量与动能动 能动 量区 别定 义公 式单 位矢量性联 系思考与讨论1在前面所学的动能定理中，我们知道动能的变化是由于力对位移的积累即合力做功的结果；那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，由牛顿第二定律可知，加速度是由物体所受的合外力产生的.3.1推导动量的变化质量为m的物体在光滑水平面上运动，t 时刻的速度为v，经恒力f的作用下，t时刻速度变为v,如图所示：试用两种办法推导动量的变化p3.2 冲量(impulse)(1)定义：力与力作用时间的乘积叫做力的冲量 i=ft（和功的公式一样，只适应于求恒力的冲量）(2)单位：国际单位 牛秒 符号 ns(3)冲量是矢量：方向由力的方向决定:若为恒力，则与力的方向相;若为变力，则与p的方向相同(4)物理意义：反映了力对时间的积累，即冲量引起了动量的变化4.3动量定理(theorem of momentum) (1)内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程所受合外力的冲量(2)表达式：(3)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例题 2一个质量为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。 课堂练习2质量m=1kg的小球由高h1=0.45m处自由下落，落到水平地面后，反跳的最大高度为h2=0.2m，从小球下落到反跳到最高点经历的时间为t=0.6s，取g=10m/s2。求：小球撞击地面过程中，地面对球的平均作用力？4.2用动量定理解释“鸟击”视频据报道，1980年一架英国战斗机在威尔士上空与一只秃鹰相撞，造成飞机坠毁，小小的飞鸟撞击庞大、坚实的飞机，真难以想象，试通过估算，说明鸟类对飞机飞行的威胁，设飞鸟的质量m1 kg，飞机的飞行速度为v800 m/s，若两者相撞，试估算鸟对飞机的撞击力。提示：设碰撞时鸟相对飞机的位移l20 cm（可认为是鸟的身长），则撞击的时间约为：t=l/v.4.3生活中“缓冲”现象课堂小结1、动量 p=mv2、动量的变化 p=p-p3、冲量 i=ft4、动量定理 f合t=p-p或i合=p【例1】关于动量的概念，下列说法中正确的是()a动量大的物体，惯性一定大b动量大的物体，运动一定快c动量相同的物体，运动方向一定相同d动量相同的物体，动能也一定相同解析物体的动量由质量及速度共同决定，动量大的物体质量不一定大，惯性也不一定大，a错；动量大的物体速度不一定大，b错；动量相同指的是动量的大小和方向都相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体运动方向一定相同，c对；有动量和动能的关系p知，只有质量相同的物体动量相同时，动能才相同，故d错答案c动量和动能的比较动量动能物理意义描述机械运动状态的物理量定义式pmvekmv2标矢性矢量标量变化决定因素物体所受冲量外力所做的功换算关系p，ek特别提醒比较两个物体动量时，不能仅比较大小，也应比较方向【例2】羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s，假设球飞来的速度为50 m/s，运动员将球以100 m/s的速度反向击回设羽毛球的质量为10 g，试求：(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量解析(1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s.p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s.所以动量的变化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s.即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反(2)羽毛球的初动能：ekmv12.5 j，羽毛球的末动能：ekmv50 j.所以ekekek37.5 j.答案(1)1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反(2)37.5 j关于动量变化量的求解(1)若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算(2)若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形定则二、冲量1定义：力与力的作用时间的乘积公式：ift.单位：牛顿秒，符号：ns.2矢量性：方向与力的方向相同3物理意义：反映力的作用对时间的积累【深度思考】水平面上的物体所受水平拉力f随时间t的变化情况如图1所示，求08 s时间内拉力的冲量图1答案变力的冲量的计算：图中给出了力随时间变化的图象，可用面积法求变力的冲量.08 s时间内拉力的冲量if1t1f2t2f3t318 ns.课堂练习：1(对动量的理解)关于动量，下列说法正确的是()a速度大的物体，它的动量一定也大b动量大的物体，它的速度一定也大c只要物体运动的速度大小不变，物体的动量也保持不变d质量一定的物体，动量变化越大，该物体的速度变化一定越大答案d解析动量由质量和速度共同决定，只有质量和速度的乘积大，动量才大，选项a、b均错误；动量是矢量，只要速度方向变化，动量也发生变化，选项c错误；由pmv知d正确2. (对冲量的理解)如图3所示，质量为m的小滑块沿倾角为的斜面向上滑动，经过时间t1速度为零，然后又下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为f1.在整个过程中，重力对滑块的总冲量为()图3amgsin (t1t2) bmgsin (t1t2)cmg(t1t2) d0答案c解析谈到冲量必须明确是哪一个力的冲量，此题中要求的是重力对滑块的总冲量，根据冲量的定义式ift，因此重力对滑块的总冲量应为重力乘以作用时间，所以igmg(t1t2)，即c正确3(动量定理的理解和应用)(多选)一个小钢球竖直下落，落地时动量大小为0.5 kgm/s，与地面碰撞后又以等大的动量被反弹下列说法中正确的是()a引起小钢球动量变化的是地面给小钢球的弹力的冲量b引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力与其自身重力的合力的冲量c若选向上为正方向，则小钢球受到的合冲量是1 nsd若选向上为正方向，则小钢球的动量变化是1 kgm/s答案bd4(动量定理的理解和应用)质量为60 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来. 已知弹性安全带的缓冲时间是1.5 s，安全带自然长度为5 m，g取10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为()a500 n b1 100 nc600 n d1 000 n答案d解析建筑工人下落5 m时速度为v，则vm/s10 m/s，设安全带所受平均冲力为f，则由动量定理得：(mgf)tmv，所以fmg6010 nn1 000 n，故d对，a、b、c错作业：1.如图2所示，在倾角37的斜面上，有一质量为5 kg 的物体沿斜面滑下，物体与斜面间的动摩擦因数0.2，求物体下滑2 s的时间内，物体所受各力的冲量(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)图2解析重力的冲量：iggtmgt5102 ns100 ns，方向竖直向下支持力的冲量：ifnfntmgcos t5100.82 ns80 ns，方向垂直斜面向上摩擦力的冲量：ifffftmgcos t0.25100.82 ns16 ns，方向沿斜面向上答案见解析2.在日常生活中，有不少这样的例子：跳高时在下落处要放厚厚的海绵垫子，跳远时要跳在沙坑中，这样做的目的是什么？答案物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小，这样做可以延长作用的时间，以减小地面对人的冲击力3.篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球接球时，两臂随球迅速收缩至胸前，这样做可以()a减小球对手的冲量b减小球对人的冲击力c减小球的动量变化量d减小球的动能变化量解析篮球运动员接球的过程中，手对球的冲量等于球的动量的变化量，大小等于球入手时的动量，接球时，两臂随球迅速收缩至胸前，并没有减小球对手的冲量，也没有减小球的动量变化量，更没有减小球的动能变化量，而是因延长了手与球的作用时间，从而减小了球对人的冲击力，b正确答案b4.质量m70 kg的撑竿跳高运动员从h5.0 m高处落到海绵垫上，经t11 s