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2019-2020年高中物理 1.2 動量教案 教科版選修3-5 三維教學(xué)目標(biāo) 1、知識與技能：知道動量定理的適用條件和適用范圍； 2、過程與方法：在理解動量定理的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分動量改變量與沖量； 3、情感、態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)邏輯思維能力，會應(yīng)用動量定理分析計算有關(guān)問題。 教學(xué)重點(diǎn)：動量、沖量的概念和動量定理。 教學(xué)難點(diǎn)：動量的變化。 教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。 教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。 1、動量及其變化 （1）動量的定義： 物體的質(zhì)量與速度的乘積，稱為(物體的)動量。記為p=mv 單位：kgm/s讀作“千克米每秒”。 理解要點(diǎn)： ①狀態(tài)量：動量包含了“參與運(yùn)動的物質(zhì)”與“運(yùn)動速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運(yùn)動狀態(tài)，具有瞬時性。 大家知道，速度也是個狀態(tài)量，但它是個運(yùn)動學(xué)概念，只反映運(yùn)動的快慢和方向，而運(yùn)動，歸根結(jié)底是物質(zhì)的運(yùn)動，沒有了物質(zhì)便沒有運(yùn)動.顯然地，動量包含了“參與運(yùn)動的物質(zhì)”和“運(yùn)動速度”兩方面的信息，更能從本質(zhì)上揭示物體的運(yùn)動狀態(tài)，是一個動力學(xué)概念。 ②矢量性：動量的方向與速度方向一致。 綜上所述：我們用動量來描述運(yùn)動物體所能產(chǎn)生的機(jī)械效果強(qiáng)弱以及這個效果發(fā)生的方向，動量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積，動量的方向與速度方向一致。 （2）動量的變化量： 1、定義：若運(yùn)動物體在某一過程的始、末動量分別為p和p′，則稱：△p= p′－p為物體在該過程中的動量變化。 2、指出：動量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。一維情況下：Δp=mΔυ= mυ2- mΔυ1 矢量差 例1：一個質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？ 2、動量定理 （1）內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化 （2）公式：Ft ＝ m－mv ＝－ 讓學(xué)生來分析此公式中各量的意義： 其中F是物體所受合外力，mv是初動量，m是末動量，t是物體從初動量變化到末動量所需時間，也是合外力F作用的時間。 （3）單位：F的單位是N，t的單位是s，p和的單位是kgm/s（kgms-1）。 （4）動量定理不僅適用恒力作用，也適用變力作用的情況（此時的力應(yīng)為平均作用力） （5）動量定理不僅適用于宏觀低速物體，對微觀現(xiàn)象和高速運(yùn)動仍然適用． 前面我們通過理論推導(dǎo)得到了動量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式，下面對動量定理作進(jìn)一步的理解。 （6）動量定理中的方向性 例2：質(zhì)量為m的小球在光滑水平面上以速度大小v向右運(yùn)動與墻壁發(fā)生碰撞后以大小v/2反向彈回，與墻壁相互作用時間為t，求小球?qū)Ρ诘钠骄饔昧Α? 小結(jié)：公式Ft ＝ m－mv是矢量式，計算時應(yīng)先確定正方向。合外力的沖量的方向與物體動量變化的方向相同。合外力沖量的方向可以跟初動量方向相同，也可以相反。 例3：質(zhì)量為0.40kg的小球從高3.20m處自由下落，碰到地面后豎直向上彈起到1.80m高處，碰撞時間為0.040s，g取10m/s2,求碰撞過程中地面對球的平均沖力。 小結(jié)：式中的F必須是合外力，因此解題時一定要對研究對象進(jìn)行受力分析，避免少力的情況。同時培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成分析多過程物理問題的一般方法，分階段法。 學(xué)生練習(xí)：有一個物體質(zhì)量為1kg，以10m/s的初速度水平拋出，問經(jīng)過2S時物體的動量的變化量為多大？此時物體還沒落地。 小結(jié)：利用動量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動的問題，還可以解決曲線運(yùn)動中的有關(guān)問題，將較難計算的問題轉(zhuǎn)化為較易計算的問題， 總結(jié)： 1、應(yīng)用動量定理解題的基本步驟 2、應(yīng)用動量定理解答時要注意幾個問題，一是矢量性，二是F表示合外力。同時動量定理既適用恒力，也適用于變力；既適用直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動， 3、動量定理的應(yīng)用 演示實驗：雞蛋落地 【演示】先讓一個雞蛋從一米多高的地方下落到細(xì)沙堆中，讓學(xué)生推測一下雞蛋的“命運(yùn)”，然后做這個實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有象學(xué)生想象的那樣嚴(yán)重：發(fā)現(xiàn)雞蛋不會被打破；然后讓雞蛋從一米多高的地方下落到講臺上，讓學(xué)生推測一下雞蛋的“命運(yùn)”，然后做這個實驗，結(jié)果雞蛋被打破。請學(xué)生分析雞蛋的運(yùn)動過程并說明雞蛋打破的原因。 雞蛋從某一高度下落，分別與硬板和細(xì)沙堆接觸前的速度是相同的，也即初動量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末動量均為零，因而在相互作用過程中雞蛋的動量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時間不同，與硬板碰時作用時間短，與細(xì)沙堆相碰時作用時間較長，由Ft=△p知，雞蛋與硬板相碰時作用力大，會被打破，與細(xì)沙堆相碰時作用力較小，因而不會被打破。 在實際應(yīng)用中，有的需要作用時間短，得到很大的作用力而被人們所利用，有的需要延長作用時間(即緩沖)減少力的作用。請同學(xué)們再舉些有關(guān)實際應(yīng)用的例子。加強(qiáng)對周圍事物的觀察能力，勤于思考，一定會有收獲。 在實際應(yīng)用中，有的需要作用時間短，得到很大的作用力，而被人們所利用；有的要延長作用時間而減少力的作用，請同學(xué)們再舉出一些有關(guān)實際應(yīng)用的例子，并進(jìn)行分析。（用鐵錘釘釘子、跳遠(yuǎn)時要落入沙坑中等現(xiàn)象）。 （加強(qiáng)對周圍事物的觀察，勤于思考，一定會有收獲。） 用動量定理解釋現(xiàn)象可分為下列三種情況： (l)△p一定，t短則F大，t長則F小； (2) F一定，t短則△p小，t長則△p大； (3)t一定，F(xiàn)大則△p大，F(xiàn)小則△p小。 例如以下現(xiàn)象并請學(xué)生分析。 l、一個人慢行和跑步時，不小心與迎面的一棵樹相撞，其感覺有什么不同?請解釋。 2、一輛滿載貨物的卡車和一輛小轎車在同樣的牽引力作用下都從靜止開始獲得相同的速度，哪輛車起動更快?為什么? 3、人下扶梯時往往一級一級往下走，而不是直接往下跳躍七、八級，這是為什么?