人教版选修35 动量和动量定理 第1课时 教案.doc

16.2动量、动量定理教学目标：【知识与技能】 （1）理解和掌握动量的概念，并能正确计算一维空间内物体动量的变化。 （2）理解和掌握冲量的概念，强调冲量的矢量性。 （3）学习动量定理，会用动量定理解释有关现象和处理有关问题。【过程与方法】（1）通过对动量，动量变化量的研究以及实验探究引入冲量，动量定理（2）用动量定理解释有关现象，在分析、解决问题的过程中培养交流、合作的能力。 【情感态度与价值观】（1）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。（2）有善于发现问题的精神，并具有解决问题的能力。（3）培养学生正确的价值观和人生观，明白只有勤奋努力才可能有丰硕的收获。教学重点、难点： （1）物体动量的变化方向 冲量的相关习题的计算（2）用动量定理解释有关现象和处理有关问题教学方法：启发探究式教学，实验，多媒体辅助教学。教学过程： （一）创设情境，导入新课多媒体播放视频：桌上依次放上棉布、鸡蛋、书本、瓦片，用锤子用力打击瓦片，观察鸡蛋会不会碎。问题：为什么瓦片会碎，而鸡蛋不会碎？导入新课：今天我们就来学习解释这个问题的规律动量和动量定理（二）动量： 同学们我们上节课通过探究实验了解到，碰撞的过程中总有“mv”的矢量和保持不变，这就说明一个物体的mv增加就会有另一个物体的mv增加，在所有碰撞中都有这样的情况存在。这说明mv具有一定的物理意义，我们把这个量成为动量。（1）、定义：物体的质量与速度的乘积，（2）、定义式： p=mv。 （3）、单位：国际单位制中是kgm/s，读作“千克米每秒”。 （4）、理解： .矢量性：因为速度v是矢量，质量m是标量，标量与矢量之积为矢量，所以动量p是矢量，其方向与速度方向一致。 状态量：动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。动能和速度都是描述物体运动状态的物理量，这里所学的动量也是描述物体运动状态的物理量。 相对性：因v 的大小与参考系的选择有关，而p=mv，所以p也与参考系的选择有关，p具有相对性。 问：在碰撞前后物体的速度发生了变化，那它的动量有没有改变？改变了多少呢？又该怎样计算呢？ 思考：动量和动能有什么区别？（学生以小组为单位讨论） 动能是标量，动量是矢量，矢量的运算既要考虑大小，又要考虑方向，由此通过一个例题引入一维情况下动量变化量的运算。引入动能和动量的两个关系式。由速度的变化量引入动量的变化量，并讲解动量变化量的两种解法一是图像发一是规定正方向的方法并举例说明，接下来引出下面这道说上习题。动量的变化量： 定义：某运动物体在某一过程的末动量p和初动量p的矢量差。记为： p=pp. 同一直线上动量变化的运算：在选定正方向后，动量变化可简转化为带正负号的代数运算。指出：动量变化p是矢量。方向与速度变化量p相同。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？ 练一练 1.质量为m的钢球自高处落下，以速率v1碰地，竖直向上弹回，与水平地面碰撞时间极短，离地时速率为v2，在碰撞过程中，钢球动量变化为多少？要使物体的动量发生变化：1、 给它以力的作用。2、 还需要时间的累积。(同学们分组讨论)【创设情景，建立模型】在光滑的水平面上，一个质量为m的物体在恒力作用下运动，一段时间t后，其速度由v增加为v ，试求恒力的大小。vv f由上式变形得：引入冲量的概念（三）冲量：（1）、定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，常用字母i表示。 （2）、公式： i=ft,国际单位制中，其单位是牛秒，符号是ns。 （3）、矢量，方向与作用力方向一致。 （4）、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应 【练一练】1.下面关于冲量的说法正确的是() a物体受到很大的力时，其冲量一定很大 b只要力的大小恒定，相同时间内冲量就相同 c不管物体做什么运动，在相同的时间内重 力的冲量相同 d当力与位移垂直时，该力的冲量一定为零2.质量为m的物体放在水平地面上，在与水平面成q角的拉力f作用下由静止开始运动，经时间t速度达到v，在这段时间内拉力f和重力mg冲量大小分别是 ( ) aft，0 bftcosq,0 cmv,0 dft,mgt（四）动量定理: （1）内容： 物体所受合外力的冲量等于它的动量的改变量，这叫做动量定理。 （2）公式： 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。【精选典例、学以致用】例2、质量为50kg的人从某一高处跳下，落地前瞬间的速度v1=5m/s，绷直双腿与地面接触后经0.1 s停下，地面对他的平均作用力多大?【变式训练】在上题中，为了安全，人跳下与地面接触后，双腿弯曲使人下蹲，若经1 s停下，地面对他的平均作用力是多大?(g=10 m/s2)【运用新知、解释现象】 1、鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损 讨论：在动量变化量一定的情况下，f与t之间有什么关系？ 学生：f与t成反比。 教师：据上述关系，我们得到：要是动量变化量一定时，要增大力f，可缩短作用时间；要减小力f，可延长力的作用时间。 【提问多媒体展示】 1、运送易碎物品时，需要在物品与物品间、物品与箱子间垫衬纸屑、泡沫塑料等柔软物体，为什么要这样做？ 2、轮船正准备停靠码头的过程，为什么轮船的码头上装有橡皮轮胎？【板书设计】： 动量 动量定理一、动量1质量和速度的乘积叫做物体的动量。 2公式： 单位为 3动量是矢量，方向与速度方向一致。二、冲量： 1定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。 2公式： 单位为3冲量是矢量，方向与合力方向一致三动量定理1、内容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的改变量，这叫做动量定理2、表达式：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：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w1w2，选项d正确6质量为2 kg的物体放在光滑水平面上，受到水平方向成30 角的斜向上的拉力f3 n的作用，经过10 s(取g10 m/s2)()a力f的冲量为15 nsb物体的动量的变化是30 kgm/sc重力的冲量是零d地面支持力的冲量是185 ns答案d解析拉力f向上的分量为1.5 n，地面支持力为18.5 n，拉力f沿水平方向的分力为 n，所以力f的冲量为30 ns，合力的冲量为15 ns，则动量的变化量为15 kgm/s，重力的冲量为200 ns，地面支持力的冲量为185 ns，选项d正确7一个质量为m的物体放在光滑水平面上，今以恒力f沿水平方向推该物体，经过相同的时间，下列说法正确的是()a物体的位移相等b物体冲量相等cf对物体做的功相等d物体动量的变化量相等答案bd解析物体m在光滑水平面上，用恒力f水平推动，做匀加速直线运动，经相同的时间，其位移越来越大，f对物体做功越来越大，物体动量增量也越来越大，故a、c均错误；由动量定理可知，力f在相同的时间内，对物体的冲量相同，物体动量的变化量相等，b、d正确8a、b两球质量相等，a球竖直上抛，b球平抛，两球在运动中空气阻力不计，则下列说法中正确的是()a相同时间内，动量的变化大小相等，方向相同b相同时间内，动量的变化大小相等，方向不同c动量的变化率大小相等，方向相同d动量的变化率大小相等，方向不同答案ac解析a、b球在空中只受重力作用，因此相同时间内重力的冲量相同，因此两球动量的变化大小相等、方向相同，a选项正确；动量的变化率为mmg，大小相等、方向相同，c选项正确9.如图1所示，把重物g压在纸带上，用一水平力缓慢拉动纸带，重物跟着纸带一起运动，若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出，解释这些现象的正确说法是()图1a在缓慢拉动纸带时，重物和纸带间摩擦力小b在迅速拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大c在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大d在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小答案cd解析在缓慢拉动纸带时，重物与纸带之间是静摩擦力，在迅速拉动纸带时，它们之间是滑动摩擦力，静摩擦力与滑动摩擦力可认为相同缓慢拉动纸带时，作用时间长，摩擦力的冲量大，重物的动量变化大，所以重物跟着纸带一起运动；迅速拉动纸带时，作用时间短，滑动摩擦力的冲量小，重物的动量变化小，所以重物几乎不动10一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中若把其在空中下落的过程称为过程，进入泥潭起到停止的过程称为过程，则()a过程中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量b过程中阻力的冲量大小等于过程中重力的冲量的大小c、两个过程中合外力的总冲量等于零d过程中钢珠的动量的改变量等于零答案ac解析对过程，钢珠只受重力，据动量定理知，a正确；对过程，由动量定理得：gt2f阻t20mv，则b、d错；全过程p0，则c正确图211如图2所示，放在水平地面上的物体受到的合外力随时间变化的关系，若物体开始时是静止的，则前3 s内()a物体的位移为0b物体的动量改变量为0c物体的动能变化量为0d前3 s合力冲量为零，但重力冲量不为零答案bcd解析第