2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第八章 動(dòng)量 二、動(dòng)量定理(第一課時(shí)).doc

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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第八章 動(dòng)量 二、動(dòng)量定理(第一課時(shí)) 從容說課 本節(jié)內(nèi)容是動(dòng)量定理，它是上一節(jié)“沖量和動(dòng)量”的延伸，同時(shí)它也是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)用動(dòng)量定理可以把物體的受力和物體的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來，并且在解決打擊、碰撞這類問題時(shí)要比牛頓第二定律方便，簡(jiǎn)單得多，所以學(xué)好本節(jié)內(nèi)容對(duì)以后的學(xué)習(xí)和某些物理問題的處理會(huì)帶來諸多方便。 結(jié)合本節(jié)內(nèi)容的地位及特點(diǎn)，教學(xué)目標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)在以下方面： 1.能運(yùn)用公式把動(dòng)量定理的表達(dá)式推導(dǎo)出來。 2.知道動(dòng)量定理雖是在恒力情況下推導(dǎo)出來的,但它對(duì)于變力仍然適用。 3.能運(yùn)用動(dòng)量定理解決簡(jiǎn)單的物理問題。 4.能運(yùn)用動(dòng)量定理解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。 本節(jié)課的重點(diǎn)應(yīng)定位于定理的推導(dǎo)過程及其在實(shí)際問題中的應(yīng)用上。 本節(jié)課的難點(diǎn)是對(duì)定理的理解及應(yīng)用。 針對(duì)本節(jié)的特點(diǎn)及重、難點(diǎn)，對(duì)本節(jié)課的教學(xué)應(yīng)采用以下方法： 1.引導(dǎo)性自學(xué)．通過對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，使學(xué)生在幫助下能獨(dú)立完成定理的推導(dǎo)過程。 2.實(shí)驗(yàn)演示．通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 3.例題教學(xué)．通過對(duì)例題教學(xué)，使學(xué)生能初步掌握應(yīng)用定理的一般思路及步驟。 4.實(shí)例分析．通過對(duì)實(shí)際事例的分析，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 本節(jié)課的教學(xué)程序如下： 復(fù)習(xí)導(dǎo)人→指導(dǎo)性自學(xué)→定理推導(dǎo)→實(shí)驗(yàn)演示→定理應(yīng)用→小結(jié)。 教學(xué)目標(biāo) 一.知識(shí)目標(biāo) 1.能夠自行推導(dǎo)出動(dòng)量定理的表達(dá)式。 2.理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式。知道動(dòng)量定理適用于變力。 3.會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象。 4.會(huì)用動(dòng)量定理分析、計(jì)算簡(jiǎn)單的問題。 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和說明說理能力。 2.學(xué)會(huì)用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象和處理問題。 三、德育目標(biāo) 1.通過動(dòng)量定理的推導(dǎo)和應(yīng)用，使學(xué)生了解物理學(xué)的研究方法。 2.培養(yǎng)學(xué)生具體問題具體分析、理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 教學(xué)重點(diǎn) 1.動(dòng)量定理的推導(dǎo)。 2.利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象。 教學(xué)難點(diǎn) 1.理解動(dòng)量定理的確切含義。 2.如何利用動(dòng)量定理分析打擊和碰撞類力學(xué)問題。 教學(xué)方法 通過演示實(shí)驗(yàn)．引入課題，激發(fā)學(xué)生興趣； 通過例題分析，歸納動(dòng)量定理解題的基本思路和步驟； 運(yùn)用動(dòng)量定理解釋日常生活中的物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力． 分層教學(xué)法． 教學(xué)用具 雞蛋四個(gè)，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(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過程 [投影本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.能夠自行推導(dǎo)動(dòng)量定理． 2.理解動(dòng)量定理的意義． 3.會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象． 4.會(huì)用動(dòng)量定理解決相關(guān)物理問題． [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程] 一、導(dǎo)入新課 通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道：物體動(dòng)量變化時(shí)一定受到了沖量的作用．那么沖量和物體動(dòng)量的變化究竟存在什么樣的定量關(guān)系呢?通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)．我們來完成這一任務(wù)． 二、新課教學(xué) (一)動(dòng)量定理 基礎(chǔ)知識(shí) 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文，回答下列問題： [投影片出示] 1.什么是動(dòng)量?什么是沖量? 2.什么是動(dòng)量的變化量? 3.沖量與動(dòng)量的變化有何關(guān)系?試證明． 4.什么是動(dòng)量定理? 學(xué)生閱讀課文后，得出結(jié)論； 1.從上節(jié)的學(xué)習(xí)中知道：物體運(yùn)動(dòng)的速度和質(zhì)量的乘積叫動(dòng)量。即；而力和力作用時(shí)間的乘積叫沖量，即I=Ft． 2.不同狀態(tài)間動(dòng)量的改變叫動(dòng)量的變化量，它是一矢量，并且是一過程量，即： 　　 3.沖量應(yīng)與動(dòng)量的變化相對(duì)應(yīng)． 若一質(zhì)量為m、初速度為v1的物體，在恒力F作用t時(shí)間后速度變?yōu)関2。則： =mv2-mv1 =m(v2-v1) 又因?yàn)椋篴= 結(jié)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(dòng)量變化,這一結(jié)論叫動(dòng)量定理． 深入探究 請(qǐng)同學(xué)們回憶所學(xué)知識(shí)，分組討論后回答下列問題： [投影片出示] 1.對(duì)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(dòng)量的變化? 3.公式“c”中各量是什么意思? 4.動(dòng)量定理對(duì)變力是否適用? 學(xué)生討論后得出結(jié)論： 1.對(duì)于物體所受的合力的沖量，由于各個(gè)力作用的時(shí)間是相同的，故合力的沖量實(shí)質(zhì)上也是各力沖量的矢量和(因?yàn)闆_量是矢量),所以我們?cè)谇蠛贤饬Φ臎_量時(shí)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(jì)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(yīng)用平行四邊形定則(一維時(shí)可在規(guī)定正方向后，簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算)求這些沖量的矢量和。 3.在動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)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(dòng)量． 表示物體初始狀態(tài)所具有的動(dòng)量． 4．動(dòng)量定理雖是在恒力情況下推導(dǎo)出來的．但它對(duì)于變力仍然適用，并且變力在生活中更為普遍.應(yīng)用動(dòng)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(jié) 從前面的學(xué)習(xí)中我們知道，對(duì)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(duì)于沖量及動(dòng)量這兩個(gè)矢量，我們同樣可以分解到不同的方向進(jìn)行討論.若對(duì)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(huì)帶來很大的方便． 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.物體在恒定合外力的作用下,下列說法正確的是( ) A．動(dòng)量的方向一定與合外力方向相同 B．動(dòng)量方向與沖量方向一定相反 C．動(dòng)量變化的方向與沖量方向相同 D．動(dòng)量變化的方向可能與沖量方向相反 2.質(zhì)量為8 kg的鉛球，在運(yùn)動(dòng)員手的推力作用2 s后，速度變?yōu)?5 m／s．則： ①鉛球的初動(dòng)量為多少? ②鉛球的末動(dòng)量為多少? ③鉛球的動(dòng)量變化為多少? ④運(yùn)動(dòng)員的平均作用力為多少? [參考答案]1.C 2.?、貽 　 ②200 kgm／s ③200 kgm／s ④100 N (二)動(dòng)量定理的應(yīng)用 基礎(chǔ)知識(shí) 1.物理現(xiàn)象的解釋． [實(shí)驗(yàn)演示] “瓦碎蛋全” 請(qǐng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)后，回答下列問題： 1.同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象? 2.物體的破碎是力大時(shí)容易還是力小時(shí)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(xué)生觀察后得出結(jié)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(shí)容易破碎，例如：用力拉線的兩端，若力小時(shí)無論拉多長(zhǎng)時(shí)間都不會(huì)拉斷，而用較大力時(shí)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(qǐng)學(xué)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(xué)生討論后得出結(jié)論： 1.軟墊起到延長(zhǎng)雞蛋受力時(shí)間的作用．若直接放在桌面上，則起不到延長(zhǎng)時(shí)間的作用． 2.之所以“瓦碎蛋全”是因?yàn)殄N子加在瓦上的沖量要使瓦的動(dòng)量發(fā)生變化，并且作用時(shí)間非常短，故作用力比較大;而加在雞蛋上的沖量經(jīng)軟墊延時(shí)后，由“I=Ft”知，時(shí)間延長(zhǎng)后．力會(huì)變小，故雞蛋不破． 教師總結(jié) 對(duì)于和動(dòng)量定理相關(guān)的物理現(xiàn)象,我們?cè)诮忉寱r(shí)要緊抓力和時(shí)間這兩者的關(guān)系．相同沖量，時(shí)間長(zhǎng)時(shí)作用力小;時(shí)間短時(shí)作用力大．下面針對(duì)這一問題進(jìn)行練習(xí)。 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 應(yīng)用動(dòng)量定理的知識(shí)，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(yùn)動(dòng)員落地時(shí)下肢彎曲． [參考答案] (1)錘對(duì)石塊的作用時(shí)間極短，故作用力很大，而人的腹部起到了延時(shí)作用，故力很?。? (2)雙腿著地后若先彎曲一下可以延長(zhǎng)動(dòng)量變化的時(shí)間。從而減小地面對(duì)人的作用力． 2.物理問題的解決 基礎(chǔ)知識(shí) ． 請(qǐng)同學(xué)們回憶前面所學(xué)，閱讀課文例題?；卮鹣铝袉栴}： 1.動(dòng)量定理中含有哪些物理量? 2.動(dòng)量定理的等量關(guān)系建立在哪些物理量之間? 3.動(dòng)量定理中的運(yùn)算法則是什么? 學(xué)生討論后得出結(jié)論： 1.在動(dòng)量定理中含有：合力的沖量，初狀態(tài)的動(dòng)量，末狀態(tài)的動(dòng)量． 2.動(dòng)量定理的等量關(guān)系是建立在合外力的沖量和動(dòng)量變化量之間的． 3.動(dòng)量定理的運(yùn)算應(yīng)遵循“平行四邊形定則”．若是一維，則可在規(guī)定正方向后簡(jiǎn)化為代數(shù) 運(yùn)算． 深入探究 請(qǐng)學(xué)生討論后回答下列問題： 1.應(yīng)用動(dòng)量定理可解決哪些問題? 2.應(yīng)用動(dòng)量定理的關(guān)鍵是什么? 學(xué)生討論后得出： 1.應(yīng)用動(dòng)量定理可以求解物體所受力的大小，力作用時(shí)間的長(zhǎng)短，物體的質(zhì)量以及物體的 始末速度． 2.應(yīng)用動(dòng)量定理的關(guān)鍵是： A．清楚物體的受力． B．抓住始末兩狀態(tài)． 教師總結(jié) 引導(dǎo)學(xué)生一起總結(jié)應(yīng)用動(dòng)量定理的一般步驟： 1.確定研究對(duì)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(jìn)而確定各量的正負(fù)． 5.根據(jù)動(dòng)量定理的等量關(guān)系，列方程求解． 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 質(zhì)量是50 kg的雜技演員在距彈簧網(wǎng)3.2 m高處自由下落,著網(wǎng)后被彈向網(wǎng)上1.8 m高 處．已知演員與網(wǎng)的接觸時(shí)間是2 s．則演員對(duì)網(wǎng)的平均沖力為多少?(g取10 m／s2) [參考答案]850 N 三、小結(jié) [學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)] A層次；自己獨(dú)立歸納，結(jié)合上節(jié)總結(jié)求沖量、動(dòng)量變化的方法． B層次：討論歸納，互相釋疑． C層次：結(jié)合小結(jié)提綱歸納本節(jié)知識(shí)點(diǎn)． [投影]小結(jié)提綱 1.動(dòng)量定理的表達(dá)式中各量的物理意義是什么? 2.Ft=mv表示什么意思? 3.當(dāng)△p一定時(shí)．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(jié)果一樣嗎? 四、作業(yè) l.課本 練習(xí)二. 2.預(yù)習(xí)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(yīng)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(shí)鐵錘的速度為4 m／s,打擊后鐵錘不動(dòng)．設(shè)打擊時(shí)同為O.01 s．求： a．不計(jì)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(jì)算鐵錘釘釘子的平均作用力時(shí)。在什么情況下可以不計(jì)鐵錘的重量呢? [參考答案] ①應(yīng)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(dāng)t≤0.01時(shí)，可不計(jì)重量。 五、板書設(shè)計(jì) 1.內(nèi)容，物體所受合力的沖量等于動(dòng)量的變化——沖量是物體動(dòng)量變化的原因。 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 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(nèi)小球的動(dòng)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(nèi)小球的動(dòng)量變化的大小等于　　　　kgm／s，方向　　　?。?不計(jì)空氣阻力，3 s內(nèi)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(duì)車施加水平方向拉力 　　 N． 3.一個(gè)恒力作用于物體A，在t s時(shí)間內(nèi)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(shí)間內(nèi)，速度的增量為4 m／s．若將A、B兩物體用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線捆在一起，同樣的恒力作用相同的時(shí)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(zhǎng)為L(zhǎng)＝5 m的安全帶，若工人不慎跌落時(shí)安全帶的緩沖時(shí)間t＝1 s，則安全帶受到的沖力是　　 N．(g取10 m／s2) 5.若風(fēng)速加倍，作用在建筑物上的風(fēng)力大約是原來的( ) A．2倍 B．4倍 C．6倍 D．8倍 6.A、B兩個(gè)物體都靜止在光滑水平面上，當(dāng)分別受到大小相等的水平力作用，經(jīng)過相等時(shí)間,下列說法正確的是( ) A．A、B所受的沖量相同 B．A、B的動(dòng)量變化相同 C．A、B的末動(dòng)量相同 D．A、B的末動(dòng)量大小相同 7.關(guān)于沖量、動(dòng)量的變化，下列說法正確的是 ) A．物體的動(dòng)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(dòng)量的變化大小 C．物體所受外力的沖量方向與物體動(dòng)量的變化方向相同 D．物體的動(dòng)量變化方向與物體的動(dòng)量方向相同 8.做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某時(shí)間內(nèi)與動(dòng)量變化量的方向相同的是( ) A． 這段時(shí)間內(nèi)的位移方向 B． 這段時(shí)間內(nèi)的平均速度方向 C． 這段時(shí)間內(nèi)速度變化量的方向 D． 物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向 9.斜上拋一個(gè)物體，不計(jì)阻力，取豎直向上為正方向，畫出物體在運(yùn)動(dòng)過程中， (1)動(dòng)量的增量隨時(shí)間的變化圖線；(2)動(dòng)量的變化率隨時(shí)間的變化圖線． 10.宇宙飛船以v0=104m／s的速度進(jìn)入分布均勻的宇宙粒子塵區(qū)。飛船每前進(jìn)s= 103m，要與n＝lO4個(gè)粒子相碰．假如每一粒子的質(zhì)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(yīng)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(dòng)量定理知：△p=mgt，可畫出△p—t圖線如圖a所示 (2)動(dòng)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(duì)象，由于宇宙粒子不斷地附著，飛船質(zhì)量在均勻增大．現(xiàn)在要求飛船的速度保持不變，飛船的動(dòng)量變化是 △p=(M+△M)v0—Mv0=△mv0. 設(shè)飛船牽引力為F，則由動(dòng)量定理得 Ft＝△Mv0(其中t=s/v0 △M=nm)