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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第八章 動量 二、動量定理(第一課時) 從容說課 本節(jié)內容是動量定理，它是上一節(jié)“沖量和動量”的延伸，同時它也是本章的重點內容，應用動量定理可以把物體的受力和物體的運動聯(lián)系起來，并且在解決打擊、碰撞這類問題時要比牛頓第二定律方便，簡單得多，所以學好本節(jié)內容對以后的學習和某些物理問題的處理會帶來諸多方便。 結合本節(jié)內容的地位及特點，教學目標應體現(xiàn)在以下方面： 1.能運用公式把動量定理的表達式推導出來。 2.知道動量定理雖是在恒力情況下推導出來的,但它對于變力仍然適用。 3.能運用動量定理解決簡單的物理問題。 4.能運用動量定理解釋相關的物理現(xiàn)象。 本節(jié)課的重點應定位于定理的推導過程及其在實際問題中的應用上。 本節(jié)課的難點是對定理的理解及應用。 針對本節(jié)的特點及重、難點，對本節(jié)課的教學應采用以下方法： 1.引導性自學．通過對學生的指導，使學生在幫助下能獨立完成定理的推導過程。 2.實驗演示．通過對實驗的觀察、討論，激發(fā)學生的學習熱情。 3.例題教學．通過對例題教學，使學生能初步掌握應用定理的一般思路及步驟。 4.實例分析．通過對實際事例的分析，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。 本節(jié)課的教學程序如下： 復習導人→指導性自學→定理推導→實驗演示→定理應用→小結。 教學目標 一.知識目標 1.能夠自行推導出動量定理的表達式。 2.理解動量定理的確切含義和表達式。知道動量定理適用于變力。 3.會用動量定理解釋有關現(xiàn)象。 4.會用動量定理分析、計算簡單的問題。 二、能力目標 1.培養(yǎng)學生的推理能力和說明說理能力。 2.學會用動量定理解釋現(xiàn)象和處理問題。 三、德育目標 1.通過動量定理的推導和應用，使學生了解物理學的研究方法。 2.培養(yǎng)學生具體問題具體分析、理論聯(lián)系實際的能力。 教學重點 1.動量定理的推導。 2.利用動量定理解釋有關現(xiàn)象。 教學難點 1.理解動量定理的確切含義。 2.如何利用動量定理分析打擊和碰撞類力學問題。 教學方法 通過演示實驗．引入課題，激發(fā)學生興趣； 通過例題分析，歸納動量定理解題的基本思路和步驟； 運用動量定理解釋日常生活中的物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力． 分層教學法． 教學用具 雞蛋四個，泡沫塑料墊一塊，軟墊一塊，一塊瓦片，一本硬封面的書，鐵錘、投影儀、投影片、CAI課件． 課時安排 1課時 教學過程 [投影本節(jié)學習目標] 1.能夠自行推導動量定理． 2.理解動量定理的意義． 3.會用動量定理解釋有關現(xiàn)象． 4.會用動量定理解決相關物理問題． [學習目標完成過程] 一、導入新課 通過上節(jié)課的學習我們知道：物體動量變化時一定受到了沖量的作用．那么沖量和物體動量的變化究竟存在什么樣的定量關系呢?通過本節(jié)課的學習．我們來完成這一任務． 二、新課教學 (一)動量定理 基礎知識 請同學們閱讀課文，回答下列問題： [投影片出示] 1.什么是動量?什么是沖量? 2.什么是動量的變化量? 3.沖量與動量的變化有何關系?試證明． 4.什么是動量定理? 學生閱讀課文后，得出結論； 1.從上節(jié)的學習中知道：物體運動的速度和質量的乘積叫動量。即；而力和力作用時間的乘積叫沖量，即I=Ft． 2.不同狀態(tài)間動量的改變叫動量的變化量，它是一矢量，并且是一過程量，即： 　　 3.沖量應與動量的變化相對應． 若一質量為m、初速度為v1的物體，在恒力F作用t時間后速度變?yōu)関2。則： =mv2-mv1 =m(v2-v1) 又因為：a= 結合牛頓第二定律：F合＝ma 得：F合＝ 即：F合t= 故：I合= 4.物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化,這一結論叫動量定理． 深入探究 請同學們回憶所學知識，分組討論后回答下列問題： [投影片出示] 1.對物體所受的合外力沖量有哪些求法? 2.合力的沖量是否就是動量的變化? 3.公式“c”中各量是什么意思? 4.動量定理對變力是否適用? 學生討論后得出結論： 1.對于物體所受的合力的沖量，由于各個力作用的時間是相同的，故合力的沖量實質上也是各力沖量的矢量和(因為沖量是矢量),所以我們在求合外力的沖量時可有兩種方法： ①求出物體所受的合力，然后根據(jù)沖量的計算式求得該合力的沖量． ②求出物體所受各力的沖量，然后應用平行四邊形定則(一維時可在規(guī)定正方向后，簡化為代數(shù)運算)求這些沖量的矢量和。 3.在動量定理的數(shù)學式“I合＝”中： I合表示物體所受的合沖量(合力的沖量)． 表示物體末了狀態(tài)所具有的動量． 表示物體初始狀態(tài)所具有的動量． 4．動量定理雖是在恒力情況下推導出來的．但它對于變力仍然適用，并且變力在生活中更為普遍.應用動量定理后，可求出這一變力的等效恒力，即變力的平均值. 教師總結 從前面的學習中我們知道，對于一矢量往往可把它分解到不同的方向上，即矢量的分解與合成.對于沖量及動量這兩個矢量，我們同樣可以分解到不同的方向進行討論.若對其采用正交分解后則有： Ix= Iy= 并且這樣處理后在很多問題的解決中會帶來很大的方便． 基礎知識應用 1.物體在恒定合外力的作用下,下列說法正確的是( ) A．動量的方向一定與合外力方向相同 B．動量方向與沖量方向一定相反 C．動量變化的方向與沖量方向相同 D．動量變化的方向可能與沖量方向相反 2.質量為8 kg的鉛球，在運動員手的推力作用2 s后，速度變?yōu)?5 m／s．則： ①鉛球的初動量為多少? ②鉛球的末動量為多少? ③鉛球的動量變化為多少? ④運動員的平均作用力為多少? [參考答案]1.C 2.　①O 　 ②200 kgm／s ③200 kgm／s ④100 N (二)動量定理的應用 基礎知識 1.物理現(xiàn)象的解釋． [實驗演示] “瓦碎蛋全” 請學生觀察實驗后，回答下列問題： 1.同學們觀察到什么現(xiàn)象? 2.物體的破碎是力大時容易還是力小時容易?試從生活中舉一例子。 3.雞蛋沒有破碎說明了什么問題? 學生觀察后得出結論： 1.瓦塊被砸碎了，而軟墊上的雞蛋完好無損． 2.物體受到的力大時容易破碎，例如：用力拉線的兩端，若力小時無論拉多長時間都不會拉斷，而用較大力時卻可以將線拉斷． 3.雞蛋的完好說明作用在雞蛋上的力比較小。 深入探究 請學生討論后回答： 1.桌子上面，雞蛋下面的軟墊起什么作用? 若直接把雞蛋放在桌面上行不行? 2.試解釋“瓦碎蛋全”的奧妙。 學生討論后得出結論： 1.軟墊起到延長雞蛋受力時間的作用．若直接放在桌面上，則起不到延長時間的作用． 2.之所以“瓦碎蛋全”是因為錘子加在瓦上的沖量要使瓦的動量發(fā)生變化，并且作用時間非常短，故作用力比較大;而加在雞蛋上的沖量經軟墊延時后，由“I=Ft”知，時間延長后．力會變小，故雞蛋不破． 教師總結 對于和動量定理相關的物理現(xiàn)象,我們在解釋時要緊抓力和時間這兩者的關系．相同沖量，時間長時作用力小;時間短時作用力大．下面針對這一問題進行練習。 基礎知識應用 應用動量定理的知識，解釋下列物理現(xiàn)象； (1)[錄像播放] 人平躺下后，在腹部放一石塊，用錘子把石塊砸碎后，人卻安然無恙． (2)[錄像播放] 體操運動員落地時下肢彎曲． [參考答案] (1)錘對石塊的作用時間極短，故作用力很大，而人的腹部起到了延時作用，故力很小． (2)雙腿著地后若先彎曲一下可以延長動量變化的時間。從而減小地面對人的作用力． 2.物理問題的解決 基礎知識 ． 請同學們回憶前面所學，閱讀課文例題。回答下列問題： 1.動量定理中含有哪些物理量? 2.動量定理的等量關系建立在哪些物理量之間? 3.動量定理中的運算法則是什么? 學生討論后得出結論： 1.在動量定理中含有：合力的沖量，初狀態(tài)的動量，末狀態(tài)的動量． 2.動量定理的等量關系是建立在合外力的沖量和動量變化量之間的． 3.動量定理的運算應遵循“平行四邊形定則”．若是一維，則可在規(guī)定正方向后簡化為代數(shù) 運算． 深入探究 請學生討論后回答下列問題： 1.應用動量定理可解決哪些問題? 2.應用動量定理的關鍵是什么? 學生討論后得出： 1.應用動量定理可以求解物體所受力的大小，力作用時間的長短，物體的質量以及物體的 始末速度． 2.應用動量定理的關鍵是： A．清楚物體的受力． B．抓住始末兩狀態(tài)． 教師總結 引導學生一起總結應用動量定理的一般步驟： 1.確定研究對象． 2.明確研究的物理過程。從而抓住物體的始末兩狀態(tài)． 3.分析研究的過程中物體的受力情況． 4.規(guī)定正方向。進而確定各量的正負． 5.根據(jù)動量定理的等量關系，列方程求解． 基礎知識應用 質量是50 kg的雜技演員在距彈簧網3.2 m高處自由下落,著網后被彈向網上1.8 m高 處．已知演員與網的接觸時間是2 s．則演員對網的平均沖力為多少?(g取10 m／s2) [參考答案]850 N 三、小結 [學生活動設計] A層次；自己獨立歸納，結合上節(jié)總結求沖量、動量變化的方法． B層次：討論歸納，互相釋疑． C層次：結合小結提綱歸納本節(jié)知識點． [投影]小結提綱 1.動量定理的表達式中各量的物理意義是什么? 2.Ft=mv表示什么意思? 3.當△p一定時．如何增大作用力，又怎樣減小作用力? 4.正方向的選取不一樣，結果一樣嗎? 四、作業(yè) l.課本 練習二. 2.預習下一節(jié)． 3.思考題： ①一支粉筆立在水平桌面的紙條上。要想把紙條從粉筆下抽出，而又保證粉筆不倒，紙條應快速抽出還是緩慢抽出?說明理由． ②用0.5 kg的鐵錘釘釘子。打擊時鐵錘的速度為4 m／s,打擊后鐵錘不動．設打擊時同為O.01 s．求： a．不計鐵錘的重量。鐵錘釘釘子的平均作用力． b．考慮鐵錘的重量，鐵錘釘釘子的平均作用力． c．分析一下，在計算鐵錘釘釘子的平均作用力時。在什么情況下可以不計鐵錘的重量呢? [參考答案] ①應快速抽出，因F一定。F=μFN，t短，△p小，不易倒． ②a.200N,方向豎直向下。 b.204.9N,方向豎直向下。 c.當t≤0.01時，可不計重量。 五、板書設計 1.內容，物體所受合力的沖量等于動量的變化——沖量是物體動量變化的原因。 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1.將O.5 kg的小球以10 m／s的速度豎直向上拋出，在3 s內小球的動量變化的大小等于　　　　　kgm／s，方向　　　??；若將它以10 m／s的速度水平拋出，在3 s內小球的動量變化的大小等于　　　　kgm／s，方向　　　　．(不計空氣阻力，3 s內小球未落地，g＝10 m／s2) 2.車在光滑水平面以2 m／s的速度勻速行駛，煤以 100 m／s的速率從上面落入車中．為 保持車的速度為2 m／s不變．則必須對車施加水平方向拉力 　　 N． 3.一個恒力作用于物體A，在t s時間內A的速度增量為6 m／s~同樣的恒力作用在B物體上，在t s時間內，速度的增量為4 m／s．若將A、B兩物體用質量不計的細線捆在一起，同樣的恒力作用相同的時間，它們的速度增量為 　　 m／s． 4.一高空作業(yè)的工人體重為600 N，系一條長為L＝5 m的安全帶，若工人不慎跌落時安全帶的緩沖時間t＝1 s，則安全帶受到的沖力是　　 N．(g取10 m／s2) 5.若風速加倍，作用在建筑物上的風力大約是原來的( ) A．2倍 B．4倍 C．6倍 D．8倍 6.A、B兩個物體都靜止在光滑水平面上，當分別受到大小相等的水平力作用，經過相等時間,下列說法正確的是( ) A．A、B所受的沖量相同 B．A、B的動量變化相同 C．A、B的末動量相同 D．A、B的末動量大小相同 7.關于沖量、動量的變化，下列說法正確的是 ) A．物體的動量等于物體所受的沖量 B．物體所受外力的沖量大小等于物體動量的變化大小 C．物體所受外力的沖量方向與物體動量的變化方向相同 D．物體的動量變化方向與物體的動量方向相同 8.做勻變速運動的物體在某時間內與動量變化量的方向相同的是( ) A． 這段時間內的位移方向 B． 這段時間內的平均速度方向 C． 這段時間內速度變化量的方向 D． 物體運動的加速度方向 9.斜上拋一個物體，不計阻力，取豎直向上為正方向，畫出物體在運動過程中， (1)動量的增量隨時間的變化圖線；(2)動量的變化率隨時間的變化圖線． 10.宇宙飛船以v0=104m／s的速度進入分布均勻的宇宙粒子塵區(qū)。飛船每前進s= 103m，要與n＝lO4個粒子相碰．假如每一粒子的質量m=210-2 kg，與飛船相碰后附在飛船 上．為了使飛船的速度保持不變，飛船的牽引力應為多大? [參考答案] 1.15豎直向下 15豎直向下 2.200 3. 2.4 4.1200 5.B 6.D 7.BC 8.CD 9.解：(1)物體被拋出后只受重力作用，由動量定理知：△p=mgt，可畫出△p—t圖線如圖a所示 (2)動量的變化率為△p／△t即等于mg，故—t圖線如圖b所示 10 .解：以飛船為研究對象，由于宇宙粒子不斷地附著，飛船質量在均勻增大．現(xiàn)在要求飛船的速度保持不變，飛船的動量變化是 △p=(M+△M)v0—Mv0=△mv0. 設飛船牽引力為F，則由動量定理得 Ft＝△Mv0(其中t=s/v0 △M=nm)