动量定理及应用探究课件

动量定理及应用探究授课教师：云南师大附中黄永华指导教师：云南师大附中李为第五届全国中学物理教学改革大赛优质课精彩片段动量定理及应用探究授课教师：云南师大附中黄永华1问题的引入外力的冲量对物体的动量是否会有影响？若有影响，它们之间的关系是什么？能否结合我们已学过的物理模型，通过实验的方法来证实它的存在？能否在现实生活中找到实例并分析它们的物理原理？问题的引入外力的冲量对物体的动量是否会有影响？2探究一：外力的冲量与动量变化的关系外力的冲量与动量变化量是否有关呢？？探究一：外力的冲量与动量变化的关系外力的冲量与动量变化量是否3实验1：鸡蛋会不会摔碎实验器材：鸡蛋若干，海绵一块，面团一个，地板一块，三个鸡蛋从同一高度分别落到木板，面团，海绵上。观察鸡蛋是否会摔碎。我们多次实验找鸡蛋落到三种材料上刚好不碎时的极限高度，并比较它们的高度。把鸡蛋从不同高度落到面团上，观察鸡蛋在什么情况下摔碎。P相同，t越大，F越小F相同，t越长，P越大t相同，P越大，F越大123结论实验1：鸡蛋会不会摔碎实验器材：鸡蛋若干，海绵一块，面团一个4实验2：从船秤看冲量实验材料：水槽（1个）、小球（1个）、小木桶（1个）、毫米刻度尺（1把）、红墨水（1瓶）、清水（若干）。设计思路：在质量相同的前提下，从不同高度释放小球。小球与小木盒碰后变成一个整体，高度越高，则碰后系统所获得的冲量就越大，排水量就越多。实验步骤：

分别从不同高度释放同一小球，测量并记录小木盒的排水量；比较排水量，得出结论。实验2：从船秤看冲量实验材料：设计思路：实验步骤：5初步结论：从上面的试验我们可以看出，P的变化量和F,t都有一定关系，即和冲量有关。为了探究其中的关系究竟是什么，我们设计了下面的实验。初步结论：从上面的试验我们可以看出，P的变化量和F,6动量定理的公式推导Fvv0如图所示，质量为m的物体，放在光滑的水平面上，现在水平力恒力F的作用下，由初速度v0开始运动，经时间t后，速度为v

，则在这段时间内动量定理的公式推导Fvv0如图所示，质量为m的物体，放在光滑7探究二、用自由落体验证恒力的动量定理

模型：自由落体器材：重物、天平、纸带、打点计时器、刻度尺、铅笔。实验步骤:1、将纸带固定在重物上，使重物在竖直平面内做自由落体，用打点计时器在纸带上记录。2、取下纸带，取较清晰的一段进行分析。3、将数据代入公式，验证恒力作用下的动量定理是否成立。实验示意图：探究二、用自由落体验证恒力的动量定理

模型：自由落体实验示意8

中点法求出首末点（A、B）速度大小(VA、VB)。数出AB间打点个数，根据t=4T求出时间。其中图示任意两点间有一点未标出.中点法求出首末点（A、B）速度大小(VA、V9表一:相邻时间内的位移sCE(m)sED(m)sDG(m)sGJ(m)质量M(kg)10.03400.09470.15310.21650.29520.07310.13310.19610.25300.29530.05700.11620.17750.23610.295表一:相邻时间内的位移sCE(m)sED(m)sDG(m)s10vA(m/s)vB(m/s)vF(m/s)vH(m/s)加速度a(m/s2)时间t(s)10.4251.1841.9142.7069.3200.08020.9141.6642.4513.1639.4880.08030.7131.4532.2192.9519.3910.080表二:速度及加速度VB-VA=at1.184-0.425=0.759(m/s)9.32×0.08=0.746误差=1.8%vA(m/s)vB(m/s)vF(m/s)vH(m/s)加速11mvAmvBmvFmvH△t11.2543.4935.6467.9830.0822.6964.9097.2309.3310.0832.1034.2866.5468.7050.08表三：各点动量大小mvAmvBmvFmvH△t11.2543.4935.64612动量定理及应用探究课件13结论：恒力的动量定理成立。结论：14实验器材：压力传感器、计算机、重物、铁架台实验示意图：实验步骤：1、用天平测量重物质量。2、在电脑上观察压力传感器所传图像，测其面积，即S=Ft。3、用米尺测出重物下落的高度h，用，验证变力的动量定理是否成立。用力传感器验证变力的动量定理S=Ft实验器材：压力传感器、计算机、重物、铁架台用力传感器验证变力15重物质量m(kg)下落高度h(m)图像所围面积S(Ns)重力冲量mgT(Ns)10.2000.130.990.9220.2000.110.920.8630.2000.110.8７50.87结论：变力的动量定理成立。表三：重力的冲量与弹力的冲量重物质量m(kg)下落高度h(m)图像所围面积S(Ns)重力16公式应用注意事项：１Ft=△p当F为恒力时可用于求动量的变化量。２当F为变力时求出始末两点的速度可求出动量的变化量，即冲量。误差分析：1、纸带与打点计时器间有摩擦。2、交流电压不稳定，点间时间不等。3、质量测量误差。4、传感器测量时的误差。公式应用注意事项：误差分析：17曲线运动中的动量定理探究背景适当位置放置照相机将小球从轨道一高度释放，利用相机拍是小球轨迹，进而利用对平抛运动分析的手法测量小球运动量。曲线运动中的动量定理探究背景适当位置放置照相机将小球从轨道18动量定理及应用探究课件19小球质量为0.014kg每一格边长0.051m小球质量为0.014kg20数据处理将横坐标等分做多份。在相片上做出对应的点，利用比例尺计算出实际情况中小球的位置。数据处理将横坐标等分做多份。在相片上做出对应的点，利21数据处理点a动量点b冲量动量改变量在处理这个三角形的时候，使用余弦定理的数学方法来进行。例如，测量后，测出”点a”动量，然后测出”点b”动量，以及两者之间的夹角,之后计算动量改变量,与重力的冲量相比较.数据处理点a动量点b冲量动量改变量在处理这个三角形的时候，使22x0=0.103m

y0=0.0641mvy0=√2gh=1.11m/svx0=0.852m/s合速度0=1.40m/s角度0=52.49°t0=0.121sx1=0.257my1=0.419mvy1=√2gh=2.85m/svx1=0.852m/s合速度1=2.98m/s

角度1=69.18°t1=0.302sx0=0.103m

y0=0.0641mx1=0.257m23实际数据处理16.69°0.0196kg·m/s0.0417kg·m/s实际数据处理16.69°0.0196kg·m/s0.041724序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与I的大小的相对误差Δp与I的夹角/rad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/ad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/rad12345序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与25序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与I的大小的相对误差Δp与I的夹角/rad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/ad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/rad10.01450.6040.02020.940.008221.570.008221.570.00%020.1220.2040.03811.250.01161.570.01201.572.79%030.02741.120.03501.220.008221.570.008321.571.20%040.01960.9200.04171.290.02431.570.02471.571.33%050.04281.290.05071.330.008221.570.008241.570.25%0序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与26探究三:动量定理在生活中应用及分析动量定理减小作用时间以增大受力增大作用时间以减小受力探究三:动量定理在生活中应用及分析动量定理减小作用时间以增大27减小作用时间以增大受力铁锤敲击钉子截拳道破碎锤减小作用时间以增大受力铁锤敲击钉子截拳道破碎锤28相关参数：打击频率：350~750/min打击能量：约3000J破碎锤功率一定，每一次碰撞过程动量变化：频率：6Hz12.5Hz打击力：10800N22500N相关参数：打击频率：350~750/min打击能量：约3029增大作用时间以减小受力足球定球时的屈体动作火星探测器降落时的缓冲措施汽车碰撞的安全设施增大作用时间以减小受力足球定球时的屈体动作火星探测器降落时的30上世纪80年代，1毫米以上90年代，缩减为0.8-1毫米如今，大多在0.6-0.8毫米。汽车钢板厚度：上世纪80年代，1毫米以上汽车钢板厚度：31在碰撞发生时由可得：在碰撞发生时由32探究评价首先，同学们通过对教材自学和生活中常见实例的观察分析，发现外力的冲量是物体动量的变化的原因（培养了同学“发现问题——提出问题——解决问题”的能力）；而且还能利用我们学过的知识进行理论推导，得出了动量定理的表达式，从而获得科学知识。。探究评价首先，同学们通过对教材自学和生活中常见33探究评价其次，同学们在进行探究的过程中，利用了控制变量法（如鸡蛋碰撞实验）、实验法（摄影描轨迹、传感器采集数据和计算机处理数据）、分析与综合的方法，同时探究的过程还遵循从“定性——定量”，从“简单——复杂”，这符合科学研究方法和思维跃迁的过程，符合科学家探求未知科学领域的途径。探究评价其次，同学们在进行探究的过程中，利用了34探究评价最后，同学们在探究的过程中，学会了分工合作，学会了交流讨论，学会了质疑，学会了共同克服困难和解决困难，从而培养了同学的科学探究精神。不足的地方：语言、文字的描述不够规范和准确。如演示文稿中“F与f”、“T与t”混用，小木盒受到的冲击力描述成小木盒具有的冲击力等等。探究评价最后，同学们在探究的过程中，学会了分工35希望与建议在探索未知领域的过程中是永无止境，困难重重的，其中严谨的科学态度、不屈不挠的科学精神、敏锐的洞察力、对科学的热爱及对问题执着的追求都是至关重要的。所以希望同学们能够将这次探究活动中学到的本领应用到平时的学习中。希望与建议在探索未知领域的过程中是永无止境，困36动量定理及应用探究授课教师：云南师大附中黄永华指导教师：云南师大附中李为第五届全国中学物理教学改革大赛优质课精彩片段动量定理及应用探究授课教师：云南师大附中黄永华37问题的引入外力的冲量对物体的动量是否会有影响？若有影响，它们之间的关系是什么？能否结合我们已学过的物理模型，通过实验的方法来证实它的存在？能否在现实生活中找到实例并分析它们的物理原理？问题的引入外力的冲量对物体的动量是否会有影响？38探究一：外力的冲量与动量变化的关系外力的冲量与动量变化量是否有关呢？？探究一：外力的冲量与动量变化的关系外力的冲量与动量变化量是否39实验1：鸡蛋会不会摔碎实验器材：鸡蛋若干，海绵一块，面团一个，地板一块，三个鸡蛋从同一高度分别落到木板，面团，海绵上。观察鸡蛋是否会摔碎。我们多次实验找鸡蛋落到三种材料上刚好不碎时的极限高度，并比较它们的高度。把鸡蛋从不同高度落到面团上，观察鸡蛋在什么情况下摔碎。P相同，t越大，F越小F相同，t越长，P越大t相同，P越大，F越大123结论实验1：鸡蛋会不会摔碎实验器材：鸡蛋若干，海绵一块，面团一个40实验2：从船秤看冲量实验材料：水槽（1个）、小球（1个）、小木桶（1个）、毫米刻度尺（1把）、红墨水（1瓶）、清水（若干）。设计思路：在质量相同的前提下，从不同高度释放小球。小球与小木盒碰后变成一个整体，高度越高，则碰后系统所获得的冲量就越大，排水量就越多。实验步骤：

分别从不同高度释放同一小球，测量并记录小木盒的排水量；比较排水量，得出结论。实验2：从船秤看冲量实验材料：设计思路：实验步骤：41初步结论：从上面的试验我们可以看出，P的变化量和F,t都有一定关系，即和冲量有关。为了探究其中的关系究竟是什么，我们设计了下面的实验。初步结论：从上面的试验我们可以看出，P的变化量和F,42动量定理的公式推导Fvv0如图所示，质量为m的物体，放在光滑的水平面上，现在水平力恒力F的作用下，由初速度v0开始运动，经时间t后，速度为v

，则在这段时间内动量定理的公式推导Fvv0如图所示，质量为m的物体，放在光滑43探究二、用自由落体验证恒力的动量定理

模型：自由落体器材：重物、天平、纸带、打点计时器、刻度尺、铅笔。实验步骤:1、将纸带固定在重物上，使重物在竖直平面内做自由落体，用打点计时器在纸带上记录。2、取下纸带，取较清晰的一段进行分析。3、将数据代入公式，验证恒力作用下的动量定理是否成立。实验示意图：探究二、用自由落体验证恒力的动量定理

模型：自由落体实验示意44

中点法求出首末点（A、B）速度大小(VA、VB)。数出AB间打点个数，根据t=4T求出时间。其中图示任意两点间有一点未标出.中点法求出首末点（A、B）速度大小(VA、V45表一:相邻时间内的位移sCE(m)sED(m)sDG(m)sGJ(m)质量M(kg)10.03400.09470.15310.21650.29520.07310.13310.19610.25300.29530.05700.11620.17750.23610.295表一:相邻时间内的位移sCE(m)sED(m)sDG(m)s46vA(m/s)vB(m/s)vF(m/s)vH(m/s)加速度a(m/s2)时间t(s)10.4251.1841.9142.7069.3200.08020.9141.6642.4513.1639.4880.08030.7131.4532.2192.9519.3910.080表二:速度及加速度VB-VA=at1.184-0.425=0.759(m/s)9.32×0.08=0.746误差=1.8%vA(m/s)vB(m/s)vF(m/s)vH(m/s)加速47mvAmvBmvFmvH△t11.2543.4935.6467.9830.0822.6964.9097.2309.3310.0832.1034.2866.5468.7050.08表三：各点动量大小mvAmvBmvFmvH△t11.2543.4935.64648动量定理及应用探究课件49结论：恒力的动量定理成立。结论：50实验器材：压力传感器、计算机、重物、铁架台实验示意图：实验步骤：1、用天平测量重物质量。2、在电脑上观察压力传感器所传图像，测其面积，即S=Ft。3、用米尺测出重物下落的高度h，用，验证变力的动量定理是否成立。用力传感器验证变力的动量定理S=Ft实验器材：压力传感器、计算机、重物、铁架台用力传感器验证变力51重物质量m(kg)下落高度h(m)图像所围面积S(Ns)重力冲量mgT(Ns)10.2000.130.990.9220.2000.110.920.8630.2000.110.8７50.87结论：变力的动量定理成立。表三：重力的冲量与弹力的冲量重物质量m(kg)下落高度h(m)图像所围面积S(Ns)重力52公式应用注意事项：１Ft=△p当F为恒力时可用于求动量的变化量。２当F为变力时求出始末两点的速度可求出动量的变化量，即冲量。误差分析：1、纸带与打点计时器间有摩擦。2、交流电压不稳定，点间时间不等。3、质量测量误差。4、传感器测量时的误差。公式应用注意事项：误差分析：53曲线运动中的动量定理探究背景适当位置放置照相机将小球从轨道一高度释放，利用相机拍是小球轨迹，进而利用对平抛运动分析的手法测量小球运动量。曲线运动中的动量定理探究背景适当位置放置照相机将小球从轨道54动量定理及应用探究课件55小球质量为0.014kg每一格边长0.051m小球质量为0.014kg56数据处理将横坐标等分做多份。在相片上做出对应的点，利用比例尺计算出实际情况中小球的位置。数据处理将横坐标等分做多份。在相片上做出对应的点，利57数据处理点a动量点b冲量动量改变量在处理这个三角形的时候，使用余弦定理的数学方法来进行。例如，测量后，测出”点a”动量，然后测出”点b”动量，以及两者之间的夹角,之后计算动量改变量,与重力的冲量相比较.数据处理点a动量点b冲量动量改变量在处理这个三角形的时候，使58x0=0.103m

y0=0.0641mvy0=√2gh=1.11m/svx0=0.852m/s合速度0=1.40m/s角度0=52.49°t0=0.121sx1=0.257my1=0.419mvy1=√2gh=2.85m/svx1=0.852m/s合速度1=2.98m/s

角度1=69.18°t1=0.302sx0=0.103m

y0=0.0641mx1=0.257m59实际数据处理16.69°0.0196kg·m/s0.0417kg·m/s实际数据处理16.69°0.0196kg·m/s0.041760序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与I的大小的相对误差Δp与I的夹角/rad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/ad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/rad12345序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与61序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与I的大小的相对误差Δp与I的夹角/rad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/ad大小kg·m/s角度/rad大小kg·m/s角度/rad10.01450.6040.02020.940.008221.570.008221.570.00%020.1220.2040.03811.250.01161.570.01201.572.79%030.02741.120.03501.220.008221.570.008321.571.20%040.01960.9200.04171.290.02431.570.02471.571.33%050.04281.290.05071.330.008221.570.008241.570.25%0序号动量Pa动量Pb计算的动量改变量Δp实际重力冲量IΔp与62探究三:动量定理在生活中应用及分析动量定理减小作用时间以增大受力增大作用时间以减小受力探究三:动量定理在生活中应用及分析动量定理减小作用时间以增大63减小作用时间以增大受力铁锤敲击钉子截拳道破碎锤减小作用时间以增大受力铁锤敲击钉子截拳道破碎锤64相关参数：打击频率：350~750/min打击能量：约3000J破碎锤功率一定，每一次碰撞过程动量变