课堂新坐标教师用书高中物理 第1章 动量守恒研究教案 鲁科版选修35Word文件下载.docx

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3．理解动量定理的确切含义，能从牛顿运动定律和运动学方程推导其表达式，并应用动量定理解释生活中的有关现象和处理有关问题．

4．渗透物理学研究方法的教育，培养学生推理能力和理论联系实际的能力．

●教学地位

本节课在分析汽车刹车效果的基础上引入动量的概念，并进一步通过实例提出动量的变化以及动量变化的计算方法，加深了对动量矢量性的认识．动量定理是一个非常重要的物理规律，表示力在一段时间内连续作用的积累效果与物体动量变化之间的关系，教材中虽是在恒力作用情况下由牛顿第二定律和运动学方程推导的，但动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力情形．正因为如此，动量定理在实际中有广泛的应用，尤其在解决教材中例举的碰撞、缓冲类问题时，动量定理比牛顿运动定律方便的多．

本节教学中应通过演示实验和学生实验，激发学生学习的兴趣，通过运用动量定理解释现象和处理有关问题，培养学生理论联系实际的能力.

●新课导入建议

情景导入　

用一条细线悬挂着一个重物，把重物拿到悬挂点附近，然后释放，重物可以把细线拉断．如果在细线上端拴一段橡皮筋，再把重物拿到悬挂点附近释放，细线就不会被拉断了（如图教1－1－1所示）．你想知道这是什么道理吗？

请跟我进入本节课的学习．

图教1－1－1

●教学流程设计

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课　标　解　读

重　点　难　点

1.理解动量、冲量的概念，知道动量、冲量是矢量．

2.知道动量的变化量是矢量，会正确计算一维的动量变化量．

3.理解动量定理的确切含义，掌握其表达式．

4.会用动量定理解释碰撞、缓冲等现象.

1.对动量、冲量概念的理解．（重点）

2.对动量定理的理解和应用．（重点）

3.对冲量、动量、动量变化量的矢量性的理解．（难点）

4.应用动量定理分析和解决实际问题．（难点）

动量及动量的变化

1.基本知识

（1）动量

①定义：

运动物体的质量和速度的乘积．

②公式：

p＝mv.

③单位：

动量的单位是kg·

m/s.

④矢量性：

动量是矢量，它的方向与物体运动速度的方向相同，动量运算服从平行四边形定则．

（2）动量的变化量

物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差（也是矢量），Δp＝mv2－mv1（矢量式）．

②计算：

动量始终保持在一条直线上时，首先选定一个正方向，与正方向相同的动量取为正，与正方向相反的动量取为负，由此可将矢量运算简化为代数运算（此时的正、负号仅代表方向，不代表大小）．

2．思考判断

（1）动量大的物体惯性一定大．（×

）

（2）动量大的物体运动一定快．（×

（3）动量相同的物体，运动方向一定相同．（√）

3．探究交流

动量和动能都是由质量和速度定义的物理量，两者间有什么不同？

【提示】　动量是矢量，动能是标量，动量和动能分别从不同的角度描述了物体的运动效果.

（1）冲量

①概念：

力和力的作用时间的乘积．

I＝Ft.

冲量的单位是N·

s.

（2）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．

I＝Δp.

③力与动量的关系：

F＝

，即作用在物体上的合外力等于物体动量的变化率．

（1）物体动量的变化量越大，物体受到的作用力越大．（×

（2）物体动量变化量一定时，力作用时间越短，作用力越大．（√）

（3）物体动量变化量一定时，力的大小与作用时间无关．（×

做匀速圆周运动的物体的向心力，在物体运动一个周期内的冲量能用冲量的定义式求解吗？

为什么？

【提示】　不能．因为向心力是变力，I＝Ft只适用于恒力的求解.

碰撞与缓冲的实例分析

（1）碰撞时可产生冲击力，利用这种冲击力就要设法缩短作用力的作用时间．

（2）要防止冲击力带来的危害，就要延长作用力的作用时间．

（1）冲床冲压工件是利用碰撞时产生的冲击力．（√）

（2）开车时系安全带是利用冲击力．（×

在进行跳高比赛时，为什么要放上很厚的海绵垫子？

【提示】　人落到海绵垫子上时，可经过较长的时间使速度减小为零，在动量变化相同的情况下，人受到的冲力减小，对运动员起到保护作用.

正确理解动量及动量的变化

【问题导思】　

1．研究物体的动量及动量变化时，为何要选取正方向？

2．影响动量的因素有哪些？

3．物体运动的速度发生变化时，动量一定变化吗？

1．动量的瞬时性

通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用p＝mv表示．

2．动量的矢量性

动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同．有关动量的运算，如果物体在一条直线上运动，则选定一个正方向后，动量的矢量运算就可以转化为代数运算了．

3．动量的相对性

物体的动量与参考系的选择有关．选择不同的参考系时，同一物体的动量可能不同，通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指物体相对地面的动量．

4．动量是矢量，动量的变化量也是矢量．Δp＝p2－p1为矢量表达式，当p2、p1在同一直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算；

当p2、p1不在同一直线上时，应依据平行四边形定则运算．

　质量相等的A、B两个物体，沿着倾角分别是α和β的两个光滑的固定斜面，由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1，如图1－1－1所示，则A、B两物体（　　）

图1－1－1

A．滑到h1高度时的动量相等

B．滑到h1高度时的动能相等

C．由h2滑到h1的过程中物体动量变化相等

D．由h2滑到h1的过程中物体动能变化相等

【审题指导】　

（1）两物体下滑过程中，机械能守恒，可判断滑下时的速度．

（2）动量是矢量，考虑大小和方向，动能是标量只考虑其大小．

【解析】　两物体由h2下滑到h1高度的过程中，机械能守恒，mg（h2－h1）＝

mv2，v＝

，物体下滑到h1处时，速度的大小相等，由于α不等于β，速度的方向不同，由此可判断，物体在h1高度处动能相同，动量不相同．物体运动过程中动量的变化量不同，而物体动能的变化量相等．

【答案】　BD

1．（2013·

福州一中检测）质量为m＝2kg的物体以初速度v0＝3m/s水平抛出，求物体抛出后0.4s末时的动量（取g＝10m/s2）．

【解析】　由平抛运动规律可知，物体抛出0.4s末时的速度大小为v＝

＝

m/s＝5m/s.

其方向与水平方向夹角为θ，则tan＝

，得θ＝53°

所以p＝mv＝2×

5kg·

m/s＝10kg·

m/s，方向与水平方向成53°

角．

【答案】　10kg·

角

冲量的理解及应用

1．物体受力越大，所受力的冲量越大吗？

2．力对物体的作用时间越长，冲量越大吗？

3．两个力的冲量大小相等时，两个力的冲量就相同吗？

1．冲量的理解

（1）冲量的绝对性．由于力和时间均与参考系无关，所以力的冲量也与参考系的选择无关．

（2）冲量是矢量．冲量的运算服从平行四边形定则，合冲量等于各外力的冲量的矢量和，若整个过程中，不同阶段受力不同，则合冲量为各阶段冲量的矢量和．

（3）冲量是过程量，它是力在一段时间内的积累，它取决于力和时间这两个因素．所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量．

（4）冲量的单位：

在国际单位制中，力F的单位是N，时间t的单位是s，所以冲量的单位是N·

s.冲量与动量的单位关系是：

1N·

s＝1kg·

m/s，但要区别使用．

2．冲量的计算

（1）恒力的冲量

公式I＝Ft适用于计算某个恒力的冲量，这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力方向一致．若力为同一方向均匀变化的力，该力的冲量可以用平均力计算；

若力为一般变力，则不能直接计算冲量．

图1－1－2

（2）变力的冲量

①变力的冲量通常可利用动量定理I＝Δp求解．

②可用图象法计算，如图1－1－2所示，若某一力方向恒定不变，那么在F－t图象中，图中阴影部分的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．

1．判断两个力的冲量是否相同，要看这两个力冲量的大小是否相等和方向是否相同，缺一不可．

2．力对物体有冲量时，不一定对物体做功；

力对物体做功时，一定对物体有冲量．

图1－1－3

　如图1－1－3所示，质量为2kg的物体沿倾角为30°

，高为5m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中，g取10m/s2，求：

（1）重力的冲量；

（2）支持力的冲量；

（3）合力的冲量．

【审题指导】　

（1）分析物体的受力情况，确定各力的大小和方向．

（2）确定物体在斜面上运动的时间．

（3）根据公式求各力及合力的冲量．

【解析】　由于物体下滑过程中各个力均为恒力，所以只要求出物体下滑的时间，便可以用公式I＝Ft逐个求出．由牛顿第二定律得：

a＝

＝gsinθ＝5m/s2

由x＝

at2，得t＝

＝2s

重力的冲量为

IG＝mgt＝2×

10×

2N·

s＝40N·

s，方向竖直向下．

支持力的冲量为

IN＝FNt＝mgcosθt＝20

N·

s，方向垂直于斜面向上．

合力的冲量为

I合＝F合t＝mgsinθt＝20N·

s，方向沿斜面向下．

【答案】　

（1）40N·

s，方向竖直向下

（2）20

s，方向垂直于斜面向上

（3）20N·

s，方向沿斜面向下

恒力冲量的计算技巧

1．某个力的冲量：

仅由该力的大小和作用时间共同决定，与其他力是否存在及物体的运动状态无关．例如，一个物体受几个恒力作用处于静止或匀速直线运动状态，其中每一个力的冲量均不为零．

2．求合冲量

（1）如果是一维情形，可以转化为代数和，如果不在一条直线上，求合冲量遵循平行四边形定则或用正交分解法求出．

（2）两种方法：

可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和，I合＝F1t1＋F2t2＋F3t3＋…如果各力的作用时间相同，也可以先求合力，再用I合＝F合t求解．

2．物体受到一随时间变化的外力作用，外力随时间变化的规律为F＝（10＋5t）N，则该力在2s内的冲量为________．

【解析】　由题意知，外力F随时间t均匀变化，因此可以认为2s内物体所受外力的平均值为

N＝15N．再根据冲量的定义式，可求得外力在2s内的冲量为I＝

t＝15×

s＝30N·

【答案】　30N·

s

动量定理的理解及应用

1．动量定理中的冲量是某一个力的冲量吗？

2．动量定理的表达式是矢量式还是标量式？

3．动量定理只适用于恒力情况吗？

1．动量定理的理解

（1）动量定理反映了合外力的冲量与动量变化量之间的因果关系，即合外力的冲量是原因，物体的动量变化量是结果．