物理选择性必修 第一册2 动量定理教学设计

这是一份物理选择性必修 第一册2 动量定理教学设计，共8页。教案主要包含了冲量，动量定理等内容，欢迎下载使用。


课题
动量定理
单元
2
学科
物理
年级
高二
教材分析
动量定理是一个重要的规律， 它揭示了力在段时间内连续作用的 累积效果与动量变化之间的关系，进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系。前一节内容重 在建立动量概念，并没有关注一.个物体动量变化的原因。通过恒力情况下的理论推导，可以认识到冲量是动量发生变化的原因，同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基础。教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的，但是动量定理不仅适用于恒力的情况，也适用于变力的情况。正因为如此，动量定理在实际中有更广泛的应用，尤其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时，用动量定理要比用牛顿第二定律更方便。
在前面的学习中，学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识，掌握了矢量的运算法则，具备一定的分析和推理论证能力，具有通过建立简单的物理模型解决生活中实际问题的能力，但是面对复杂情境，学生还是有较大的困难。本节中动量定理的矢量性，是学生学习的一个难点，需要在解决问题的过程中，通过遵循严格的程序和规范的运算来加以突破。
本节课的教学重点是动量定理的推导及应用。
学习
目标
物理观念：通过学习，理解冲量的概念及其矢量性。
科学探究：通过理论推导，掌握动量定理，理解其确切含义。
科学思维：通过实例分析，能够利用动量定理解释缓冲、碰撞等有关现象和解决实际问题。
科学态度与价值观：通过对动量定理的应用，提高学生用科学的眼光去看待问题的态度。
重点
通过理论推导，掌握动量定理，理解其确切含义。
难点
通过实例分析，能够利用动量定理解释缓冲、碰撞等有关现象和解决实际问题。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。其中有怎样的道理呢?
结合生活实际思考问题，并列举相似的例子。

从生活实际出发，激发学生兴趣，引入新课。
讲授新课
已知物理情景：质量为m的物体，在合力F的作用下，经过一段时间t，速度由v 变为v’，如图所示.求F与动量变化量的关系？
由牛顿第二定律知： F = m a
而加速度定义有：
联立可得：
变形可得：
动量的变化与力的时间积累效果有关
一、冲量
１、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=Ft
2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·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
冲量与功有什么区别？
作用力与反作用力的功和冲量各有什么关系？
作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。
系统内部的内力的功和冲量有什么关系？
内力：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。
课堂练习1、甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确的是（ ）
A、甲物体受到的冲量大
B、乙物体受到的冲量大
C、两个物体受到的冲量大小相等
D、无法判断
答案：C
二、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：
3、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：
①合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同；
②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。
③但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。
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高速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
例题：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0.002s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
解：沿垒球飞向球棒时的方向建 立坐标轴，垒球的初动量为
垒球的末动量为
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
垒球所受的平均作用力的大小为6300 N,负号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。
动量定理的应用步骤：
1、确定研究对象，选定正方向。
2、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；
3、明确研究对象的初末状态及相应的动量；
4、确定在物理过程中研究对象的动量的变化；
5、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。
思考讨论：直接跳在水泥地上行吗？
课堂练习2、物体在运动过程中加速度不为零，则下列说法正确的是（ ）
A．物体速度的大小一定随时间变化
B．物体速度的方向一定随时间变化
C．物体动能一定随时间变化
D．物体动量一定随时间变化
解析：加速度不为零，说明物体的速度在变化，速度的改变存在三种情况：速度的方向不变，只是大小在变化(动能也变化)；速度的大小不变，只是方向在变化(动能不变)；速度的大小和方向同时改变(动能变化)，A、B、C错误；动量是矢量，只要速度改变，物体的动量就一定改变，D正确。
答案：D
动量定理解释生活现象
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铅球，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、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？
根据物理情景，利用牛顿第二定律分析力F 和动量变化量的关系。
学习冲量的概念。
对比冲量和功。
完成课堂练习。
总结动量定理的内容和意义。
结合动量定理的内容，完成课本例题。
根据例题总结规律。
小组讨论。
利用动量定理解释生活现象。
用熟悉的物理情景，对研究对象进行受力分析和动量变化分析，探索物体所受的合外力与动量变化量的关系。
对比功和冲量，加深对冲量概念的理解。
通过小组讨论，更深刻的理解动量定理。
通过例题，掌握动量定理使用的方法和步骤。
用所学知识解释实际问题。
多引用生活实例，结合生活实际情景，让学生更好的理解和应用动量定理。
拓展提高
1、在撑竿跳比赛的横杆下方要放上很厚的海绵垫子.设一位撑竿跳运动员的质量为70 kg,越过横杆后从h＝5.6 m高处落下，落在海绵垫上和落在普通沙坑里分别经历时间Δt1＝1 s、Δt2＝0.1 s停下.求两种情况下海绵垫和沙坑对运动员的作用力。
思路点拨：从同一高度下落，落到接触面上的初动量相同，所以动量变化量相同，但作用时间不同.根据动量定理可求作用力.注意动量定理中的力是合外力，而不仅是支持力.
由于作用时间较长，人所受的海绵垫和沙坑的作用力不是很大，重力不可忽略，在题目没有明确是否忽略重力时，先把重力考虑在内，然后根据求出的作用力确定重力是否可忽略。
2、质量为0.5 kg的小球沿光滑水平面以v1＝5 m/s的速度冲向墙壁后又以v2＝4 m/s的速度反向弹回，如图所示，若球跟墙的作用时间为0.05 s，则小球所受到的平均力大小为_______ N.
3、如图所示，质量为m的物块在倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑，求在时间t内物块所受各力的冲量及合外力的冲量.
完成拓展提高练习题。
通过完成习题，巩固基础知识。
课堂小结
一、冲量
1、定义
2、表达式
3、单位
二、动量
1、内容
2、表达式
总结本节课所学习的内容。
帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。
板书