人教版选修35动量和动量定律 第1课时 教案.docx

16.2动量和动量定理教案【教学目标】（一）知识与技能1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。2会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题。（二）过程与方法运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。（三）情感、态度与价值观通过运用所学知识推导新的规律，培养学生学习的兴趣。激发学生探索新知识的欲望。【教学重点】理解动量定理的确切含义和表达式。【教学难点】会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题【教学方法】教师启发、引导，学生讨论、交流。【教学用具】粉笔，海绵，投影仪，多媒体辅助教学设备【课时安排】1 课时 【课型】新授课【教学过程】（一）引入新课小实验引入新课：演示实验1：鸡蛋落地师：同学们好，我们开始上课了哈，上课之前呢先问大家一个问题。所以老师把剩下的两个鸡蛋拿来了，我们现在就用这两个鸡蛋来做一个简单的实验，这是一把尺子，现在老师拿起第一个鸡蛋，然后让鸡蛋从这么高的位置掉下去，请同学们猜测一下鸡蛋会怎么样？生：鸡蛋会碎了师：我们一起来看一下哈，我们发现鸡蛋碎了，鸡蛋的命运跟大家的命运一样是悲惨的，。那么现在我又拿起第二个鸡蛋，但是这回我在桌面上铺上一层海绵，然后让鸡蛋从相同高的位置掉下去，那么鸡蛋的结局又会怎样呢，我们一起来看一下。（做实验）我们发现这次鸡蛋安然无恙。那现在我就要问同学们了，为什么第二次鸡蛋会为什么会安然无恙，为什么同样的鸡蛋不同的命运呢？我们怎样正确的用物理知识来解释这个问题呢? 也许以大家现在的物理知识还不能准确的解释，但是大家可能会想到，这是因为海绵给了粉笔一个“缓冲”的作用。在日常生活中，也有不少这样的事例：比如说运动员跳远时要跳在沙坑里；跳高时要在下落处要放海绵垫子，激烈的拳击比赛中，运动运要带拳击手套等等，这样做的目的是为了什么呢？通过我们今天学习了“动量和动量定理”以后就能解释了。通过第一节，我们探究了物体碰撞中的不变量，发现对于发生碰撞的两个物体来说，它们的质量和速度乘积的矢量和在前后是保持不变的。也就是说两个物体碰撞时，一个物体的mv减少了，另一个的mv一定增加，而且它的增加量与前一个物体的减少量相等。那么这就是说，mv应该是一个有特殊物理意义的物理量。这就让我们引入了一个新的概念动量。最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，后来惠更斯和牛顿把笛卡尔的定义做了补充和修正，就这样，科学家们在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了今天我们要学习的动量定理以及后面的动量守恒定律。一动量定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量p，用公式表示为 p=mv 对于动量p=mv，大家是怎么理解的，或者说从动量的定义p=mv，我们可以知道动量的什么?学生一：动量的单位是kg.m/s。 1单位：在国际单位制中，动量的单位是：千克米/秒，符号是 kgm/s ；学生二：动量是有方向的，是矢量，其方向为速度的方向。 2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；学生三：物体的质量乘以物体某一时刻的速度为物体某一时刻的动量，动量为状态量。 3动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量；学生四：因为动量是矢量，动量的计算也应该遵循平行四边形法则。 4动量的计算也应该遵循平行四边形法则。学生五：由于速度是相对的，与参考系的选择有关，所以动量也是相对的。 5.动量是相对的，与参考系的选择有关(举例)例题1：一个质量为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。碰撞前后钢球的动量变化了多少？通过该例题，总结：1、动量的变化量等于该段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p 跟初状态的动量p的矢量差，即dp = p - p2.、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。例一种动量变化，但动能没变，比较动量和动能的公式，值大小之与m和v有关。动量与动能有什么区别？表达式矢量/标量单位与速度变化的关系动量p=mv矢量kgm/s（ns）若速度变化,则p一定不为零动能ek= mv2/2标量kgm2/s2（j）若速度变化,ek可能为零值关系（推导过程）通过该题的解答，请同学们讨论，什么是产生动量变化的原因？学生一：力，是力改变了物体的运动状态，进而改变了物体的动量。（描述例题1中动量变化的过程）现在我们假象这样一个情景：假如一辆汽车在运动，如果我们要使运动的汽车停下来，使它的动量减为0，那么汽车停下来的这个过程，是不是应该需要一段时间，生活常识告诉我们，汽车是不可能在瞬间停下来的，它停下来的过程需要一段时间。并且如果我们使车停下来的这个力越大，需要的时间越长，则动量的的变化就越大。那么事实是不是这样的呢？下面我们一起来探讨。水平面上有一物体，物体的质量为m，初速度为v，现在物体在合外力f（未知）的作用下，速度由v变为v。在合力f的作用下，物体将做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：f=ma由加速度的定义有：a=在物理学中，把作用在物体上的力f和作用时间t的乘积叫做力的冲量。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，用公式表示为 i=ft2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是ns。1n.s=1kg.m/s。 3、冲量是矢量：方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同4、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应5、冲量与功有什么区别？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。2、表达式：ft=mv/-mv3、加深理解：（1）物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；（2）表明合外力的冲量是动量变化的原因；（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： 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，甚至还可成角度.4、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；(3)动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观现象和变速运动问题。动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。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。 四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；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。（解释引入实验的现象）五思考与讨论1、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们会用头去顶吗？2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？3、生活中的应用（1）包装用的泡沫材料(用电器，苹果)（2）安全措施（摩托车头盔里的衬垫，汽车的安全气囊的保护作用）课堂练习：1(多选)下面关于物体动量和冲量的说法正确的是()a物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大b物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变c物体动量增量的方向，就是它所受冲量的方向d物体所受合外力越大，它的动量变化就越快答案bcd解析由ftp知，ft0，即动量一定变化，ft越大，p越大，但动量不一定大，它还与初态的动量有关，故a错误，b正确；冲量不仅与p大小相等，而且方向相同，所以c正确；由f知，物体所受合外力越大，动量的变化率越大，即动量变化越快，d正确2(多选)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是()a掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小b掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小c掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢d掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间长答案cd3质量为1 kg的物体做直线运动，其速度时间图象如图2所示则物体在前10 s内和后10 s内所受合外力的冲量分别是()图2a10 ns,10 ns b10 ns，10 nsc0,10 ns d0，10 ns答案d解析由图象可知，在前10 s内初、末状态的动量相同，p1p25 kgm/s，由动量定理知i10；在后10 s内末状态的动量p35 kgm/s，由动量定理得i2p3p210 ns，故正确答案为d.40.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向(1)则小球与地面碰撞前后的动量变化量为多少？(2)若小球与地面的作用时间为0.2 s，则小球受到地面的平均作用力为多少？答案(1)2(2)12，方向竖直向上解析(1)小球与地面碰撞前的动量为：p1m(v1)0.2(6) kgm/s1.2 kgm/s小球与地面碰撞后的动量为p2mv20.24 kgm/s0.8 kgm/s小球与地面碰撞前后动量的变化量为pp2p12 kgm/s(2)由动量定理得(fmg)tp所以fmg n0.210 n12 n，方向竖直向上作业：一、选择题(16为单选题，711为多选题)1从某高处落下一个鸡蛋，分别落到棉絮上和水泥地上，下面结论正确的是()a落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，是因为它的动量变化小b落到水泥地上的鸡蛋易碎，是因为它受到的冲量大c落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，是因为它的动量变化率大d落到水泥地上的鸡蛋易碎，是因为它的动量变化快答案d解析落到棉絮上的鸡蛋不易碎，而落到水泥地上的鸡蛋易碎，不是其动量大小和冲量大小的原因，而是其动量变化快，所受的冲力大造成的，故只有d正确2放在水平桌面上的物体质量为m，用一个大小为f的水平推力推它t秒，物体始终不动，那么t秒内，推力对物体的冲量大小是()aft bmgtc0 d无法计算答案a解析根据冲量的定义，冲量的大小是力与其作用时间的乘积，与重力无关，故a正确3质量为m的物体以v的初速度竖直向上抛出，经时间t，达到最高点，速度变为0，以竖直向上为正方向，在这个过程中，物体的动量变化量和重力的冲量分别是()amv和mgt bmv和mgtcmv和mgt dmv和mgt答案a解析以竖直向上为正方向，则末动量为0，初动量为mv，所以动量变化量为mv；重力为负，所以重力冲量为mgt，正确答案为a.4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v m/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 n n1 000 n，故d对，a、b、c错5物体在恒定的合力f作用下做直线运动，在时间t1内速度由0增大到v，在时间t2内速度由v增大到2v.设f在t1内做的功是w1，冲量是i1；在t2内做的功是w2，冲量是i2.那么()ai1i2，w1w2 bi1i2，w1w2ci1i2，w1w2 di1i2，w1w2答案d解析在t1内，i1ft1mv0mv，在t2内，i2ft22mvmvmv，所以i1i2，又因为w1mv2，w2m(2v)2mv2mv2，所以