2018-2019学年沪科版选修3-5 1.1 探究动量变化与冲量的关系 教案
2018-2019学年沪科版选修3-5           1.1 探究动量变化与冲量的关系   教案第2页

教学重难点 一、 教学重点:

1.理解动量的概念;知道动量和动量的变化量均为矢量;会计算一维情况下的动量的变化量.(重点)

2.知道冲量的概念,知道冲量是矢量.(重点)

3.理解动量定理的确切含义,掌握其表达式.(重点)

二、教学难点:

会用动量定理解释碰撞、缓冲等现象.

提炼的课题   应用动量定理定性分析的两类问题:

  ?é¨′物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小。例如:冲床冲压工件时,缩短力的作用时间,产生很大的作用力;而在搬运玻璃等易碎物品时,包装箱内放些碎纸、刨花、塑料等,是为了延长作用时间,减小作用力。

?é¨2作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小。. 教学手段运用

教学资源选择   本节教学PPT,图片。 教 学 过 程 环节 学生要解决的问题或任务 教师教与学生学 教师个性化修改   

  一、 情景导入:

在体育活动中,我们如果是跳远,就要落在沙坑里;如果是跳高就要落在海绵垫子上。为什么不能直接落在地面上呢?

  

  二学生自主学习

  1.冲量(1)定义:力和力的作用时间的乘积Ft.

  (2)公式I=Ft.

  (3)单位冲量的单位是N·s.

  (4)矢量性冲量是矢量,其方向跟力的方向相同.

  2.动量及动量的变化

  (1)动量①定义:运动物体的质量m和速度v的乘积. 学 ]

  ②公式:p=mv.

  ③单位:动量的单位是 g·m/s.

  ④矢量性:动量是矢量,它的方向跟物体的速度方向相同.

  (2)动量的变化

  ①定义:物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量),Δp=pt-p0(矢量式).

  ②动量始终保持在一条直线上时的动量运算:选定一个正方向,与正方向相同的动量为正,与正方向相反的动量为负,则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).

  [再判断]

  1.某物体的速度大小不变,动量一定不变.(?á)

  2.物体的质量越大,动量一定越大.(?á) ]

  3.物体的动量相同,其动能一定也相同.(?á)

  [后思考]

  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.

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  [核心点击]

  1.动量的性质

  (1)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)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同.

  (3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关.

  2.冲量的性质

  (1)过程量:冲量描述的是力的作用对时间的积累效应,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.

  (2)矢量性:冲量的方向与力的方向相同,与相应时间内物体动量变化量的方向相同.

  3.动量的变化量:是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算.

  4.动量和动能的比较

动量 动能 物理意义 描述机械运动状态的物理量 定义式 p=mv E =mv2 标矢性 矢量 标量 变化决定因素 物体所受冲量 外力所做的功 换算关系 p=,E =   

  1.关于物体的动量,下列说法中正确的是(  )

  A.运动物体在任一时刻的动量方向,一定是该时刻的速度方向

  B.物体的动能不变,其动量一定不变

  C.动量越大的物体,其速度一定越大

  D.物体的动量越大,其惯性不一定越大

  E.物体的动能发生变化时,其动量一定发生变化

  

  对动量和动量变化量的两个提醒

  (1)动量是矢量,比较两个物体的动量时,不能仅比较大小,还要比较方向,只有大小相等、方向相同的两个动量才能相等.

  (2)计算动量变化量时,应利用矢量运算法则进行计算.对于在同一直线上的矢量运算,要注意选取正方向.

  

动 量 定 理 及 其 应 用   

  

  [先填空]

  1.内容:物体所受合力的冲量等于物体的动量变化.

  2.公式:Ft=mvt-mv0或I=mvt-mv0或I=Δp.

  3.矢量:性动量定理是矢量式,公式中冲量的方向与动量变化的方向相同.

  4.应用:如果物体的动量变化一定,那么它受到的冲量也一定.因此作用时间越短,力就越大;作用时间越长,力就越小.

  [再判断]

  1.物体动量的变化量越大,物体受到的作用力越大.(?á)

  2.由F=可知,当F为恒量时,物体动量的变化与作用时间成正比.(?ì)

  3.物体动量变化量一定时,力的大小与作用时间无关.(?á)

  [后思考]

  在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子?

  【提示】 跳过横杆后,落地时速度较大.人落到海绵垫子上时,可经过较长的时间使速度减小到零,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.

  

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  1.对动量定理的理解

  (1)适用对象:在中学物理中,动量定理的研究对象通常为单个物体.

  (2)适用范围:动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用于微观物体的高速运动.不论是变力还是恒力,不论物体的运动轨迹是直线还是曲线,动量定理都适用.

  (3)因果关系:合外力的冲量是原因,物体动量的变化量是结果.冲量反映了力对时间的积累效应,与物体的初、末动量以及某一时刻的动量无必然联系.物体动量变化的方向与合力的冲量的方向相同,物体在某一时刻的动量方向与合力的冲量的方向无必然联系.

  2.动量定理的应用

  (1)定性分析有关现象.

  ①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大,反之力就越小.例如,易碎物品包装箱内为防碎而放置碎纸、刨花、塑料泡沫等填充物.

  ②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大,反之动量变化量就越小.例如,杂耍中,用铁锤猛击?°气功师?±身上的石板令其碎裂,作用时间很短,铁锤对石板的冲量很小,石板的动量几乎不变,?°气功师?±才不会受伤害.

  (2)定量计算.

  ①应用动量定理可以计算某力或合力的冲量,通常多用于计算变力的冲量.

  ②应用动量定理可以计算某一过程中的平均作用力,通常多用于计算持续作用的变力的平均大小.

  ③应用动量定理可以计算物体的初、末动量,尤其方便处理物体受瞬间冲量的问题.

  (3)应用动量定理定量计算的一般步骤.

  

  3.如图1­1­1所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点速度减为零.不计空气阻力,重力加速度为g.关于小球下落的整个过程,下列说法中正确的有(  )

  【导学号:67080001】

  A.小球的机械能减少了mg(H+h)

  B.小球克服阻力做的功为mg(H+h)

  C.小球所受阻力的冲量大于m

  D.小球动量的改变量等于所受阻力的冲量

  E.小球所受重力的冲量等于m

  

  应用动量定理的四点注意事项

  (1)明确物体受到冲量作用的结果是导致物体动量的变化.冲量和动量都是矢量,它们的加、减运算都遵循平行四边形定则.

  (2)列方程前首先要选取正方向,与规定的正方向一致的力或动量取正值,反之取负值,而不能只关注力或动量数值的大小.

  (3)分析速度时一定要选取同一个参考系,未加说明时一般是选地面为参考系,同一道题目中一般不要选取不同的参考系.

  (4)公式中的冲量应是合外力的冲量,求动量的变化量时要严格按公式,且要注意是末动量减去初动量.

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