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1、动量定理 教学目标1. 基础知识：（1）理解冲量的概念。理解力对时间的积累效应将引起物体动量的变化。（2）会以匀变速直线运动的特例，运用牛顿第二定律和速度公式推导出动量定理。2. 基本技能：掌握应用动量定理解决一维的物理问题的基本方法。3.情感目标：结合实际讲解物理问题使学生觉得学习物理知识非常有用，激发学生学习物理知识的兴趣，应用计算机课件辅助教学激发学习信息技术的热情。教学重点、难点动量定理的应用是本节课的重点，而应用动量定理时各物理量方向的确定是难点。教学方法：实验演示，计算机辅助教学教具 ：矩形木块，纸带，计算机，大屏幕，自制CAI教学课件教学过程一、复习、引 入师：运动着的物体对另一
2、个物体的作用效果跟哪些因素有关？ 生：跟物体的质量与速度有关。物体的质量越大，速度越大，它对另一个物体的作用效果就越好。师：说得很好。为了表征运动物体的这样的状态特性，我们在上一节课已经引入了一个物理量，这就是动量。请同学们回忆一下，这动量是如何定义的？计算公式怎样？它的基本性质是什么？生：运动物体的质量和速度的乘积，叫做动量。计算公式是p = mv。动量是一个矢量，它的方向跟速度的方向相同。 板书 计算公式 p=mv 单位: kgm/s师：对，由物体的质量和速度决定了的动量，反映了物体的一个状态，是一个状态物理量。那么，使动量这个状态物理量发生变化，又是什么原因呢？这就是我们这一节课将要学习
3、的内容。二、进行新课师：下面有同学们熟悉的场景：足球场上红队5号队员一个弧线型角球，早就埋伏在白队球门框旁的红队8号队员迅速插上，一个漂亮的狮子摇头把球顶进了白队的球门，场上一片欢呼。但是，如果飞来的是一块石块，那怕石块的质量比足球要小，人们敢去顶吗？（同学们发出笑声）显然不会那么去做。为什么呢？师：同学们能否讲出一些道理来？生甲：因为石块质量比足球质量大，。生乙：因为石块速度比足球速度大，。生丙：因为石块要比足球坚硬，。师：同学们目前可能还不能正确地回答这个问题，相比较丙生的回答是涉及到了正确的表象。师：我们现在来看一个现象。演示 拿两支粉笔，分别从相同的高度自由落下。A粉笔直接落在讲台面上
4、；B粉笔落在讲台上的一本作业簿上，结果，A粉笔粉身碎骨，而B粉笔安然无恙。 师：同学们想想看，这又是什么道理？以上的问题，通过这节课的学习就可以解决了。（设疑激思，创设问题情境，激发学生求知欲望和解决问题的积极性。）师：下面我们来看一个常见的物体运动。投影问题质量m的物块在粗糙的平面上被一个与水平线成角的外力F拉动，经过时间t，求物块的动量改变量？已知物块受到的阻力为f。师：请同学们利用前面已掌握的内容来进行求解。学生推算一人上讲台板演，其他同学下面笔记本推算，老师巡回辅导。同学黑板推算后，老师作必要的检查、修正，正确的过程及结果应是：由牛顿第二定律 由匀变速速度公式 得动量改变量 讲述式中的
5、 为物块受到的合外力F合，我们把力F作用时间t的乘积定义为力的冲量I。板书 冲量：力和力的作用时间的乘积，叫做力的冲量，即I = Ft 。冲量是矢量，冲量的方向就是力的方向。冲量的单位是Ns。讲述从式中我们可以得知，一个物体动量的变化取决于所受外力（合外力）的冲量。也就是说：作用力以时间的效果积累将引起物体动量这个状态量的改变。我们把这个结论叫做动量定律。板书动量定律：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化，即 。计算公式 讲述从 式可知，要改变相同的动量，作用力和作用时间成反比。动量改变相同，可以用较大的力和较短的时间；也可以用较小的力和较长的时间。 板书、讲述由式可得： 请同学们思考一下，
6、式反映了什么？具体地说，力的大小与方向取决于什么？提问学生（学生会有正确的、不太确切的和错误的各种回答，老师要加以启发、修正。动量的变化量和变化率的区别是一个难点，要结合事例，加以突破。指出：变化量是大小问题；而变化率是快慢问题。）讲述作用力F不是由动量p决定，也不是由动量的变化量p决定，而是取决于动量的变化率 。动量变化量相同，作用时间越短（长）,作用力就越大（小）。板书力的大小等于物体动量的变化率，力的方向即为动量变化率的方向。 师：在以上学习的基础上，我们回过头来看看前面的问题，定性地加以粗略分析。（1）问，对于头顶飞来物体的问题，谁来回答？（给学生一些时间，加以思考，提倡大家相互讨论。
7、让学生积极回答，然后教师进行归纳，作出正确的回答。）生（数人）： 。师：等同学回答的都比较好。分析现象、解决问题，首先要排除干扰的因素，在这里设定动量变化是相等的。其次要抓住问题的物理本质。足球软，石块硬这是个表象，问题的实质是由于作用时间的长短，引起了作用力的大小变化。由于足球比较软，跟人头部接触起着缓冲效果，球与头部的作用时间就长，由动量定理，得出相互作用的撞击力就小，人就不易受到伤害。石块坚硬 作用时间短 相互撞击力大 易受伤害。师：（2）问，粉笔落下断否的问题，跟（1）问类似。注意的是，研究问题的物理过程为：粉笔刚着地这一时刻到着地后刚静止时的这一过程。而下落高度相等，则是保证了两种情
8、况下粉笔的初动量相同；粉笔的末动量都为零。师：下面我们再来分析一个问题，先看一下该实验的演示。要注意观察，实验操作的异同及实验结果的差别；要根据已有的物理知识，通过现象获取有用信息；最后运用动量定理，作出正确的解释。演示一块矩形木块竖立地把一条纸带压在水平桌面上，如图。先后快速和慢速地把纸带抽出。快速抽出，木块几乎在原处不动；而慢速抽出，木块将翻倒。共同分析师：研究对象为木块，在纸带抽出过程中，木块水平方向受到什么力的作用？ 生：受到纸带对它的摩擦力作用。师：那么，纸带快速抽出与慢速抽出，对木块来讲，它受到摩擦力作用情况有什么异同？（给学生思考，进行一些讨论，然后提问。）生：生：纸带快速抽出与
9、慢速抽出，木块受到的摩擦力大小没有变，都是滑动摩擦力 f =N=mg 。而改变的是作用时间，快抽作用时间短；慢抽作用时间长。师：说得很好！这里要注意到滑动摩擦力的值是比较小的。再看快抽与慢抽造成的结果差异。谁来说说开？请抓住实质用物理语言加以准确表述。生甲：生乙：（教师对于学生的回答，要加以及时恰当的启发补充，并最后给予完整的表述）师：当纸带很快抽出，作用时间很短，木块受到的摩擦力冲量较小，由动量定理知，木块的动量变化很小，因而几乎保持原来的运动状态，仍处在原处。而纸带慢速抽出时，作用时间较长，木块受到摩擦力冲量较大，动量就有较大变化，即木块运动状态发生较大改变，（木块下部获得速度，而木块上部
10、由于惯性，还将保持原先静止状态）故发生了翻倒现象。（以上的教学仅对于动量定理作了一些定性的应用，学生对定理的理解和掌握还处于一种粗浅的状态。教学中还需进行一些问题的定量求解，并要设置某些障碍或陷阱。通过障碍的排除，陷阱的识别，使同学们对于动量定理的物理意义有更深刻的理解；对应用动量定理解决问题的步骤及关键有个更好的掌握。）师：下面我们通过多媒体课件辅助教学，使大家对动量定理有更好的理解，并进一步的了解动量定理在日常生活中的应用。【课件演示】打开自制CAI课件进行演示。（说明：以下是课件中的例题及其教学设计建议，供参考） 【例1】一建筑工人不慎从高h =30 m的地方跌下，系在身上的保险带长L=
11、5m，若保险带拉直后的缓冲时间t = 2s。已知人的质量m = 70 Kg。则人受到保险带的拉力T为多少？学生求解（一人上讲台板演，其余笔记本练习，教师巡回辅导。）讲解、板书（以黑板学生练习及实物投影座位学生的练习为材料，选出遗漏重力的；冲量、动量方向处理不好的等典型错误，进行剖析。然后展示规范的解题过程）【解】 以人为研究对象，考虑保险带拉直、张紧过程，受力分析如图，向下为正方向。 由动量定理，有 （mgT）t = mv2mv1其中 v2 = 0， v1= 解得 N即人受到保险带的平均拉力为1050N。讲述刚才有同学在求解时，没有完整地分析合外力的情况，把重力丢了，以为动量定理中的冲量就是拉
12、力的冲量。结果得出 N这是一个与常理不符的结论，因为人本身的重量就有700N。还有的同学在列式求解时，冲量和动量的方向混乱，这些都是要注意的。【例2】见教材第6页。教学设计建议同例1。本教案从略。三、课堂小结（1）动量定理虽然在课堂中是通过一个匀变速直线运动，即外力是恒力的情况下推导出来的，但是在变力冲量时，动量定理同样适用，只不过这时冲量Ft中的F是一个平均作用力。像本节课中头顶足球的力、保险带的拉力实际上都是一个平均力。（2）应用动量定理解决物理问题，一定要按照规范的步骤和正确的方法来进行。首先，确定对象和过程，进行完整的受力分析。其次，确定正方向，一般（或默认）以初动量方向为正。注意各个
13、物理量的方向，确定正、负号。然后，根据条件写出合外力冲量、初动量、末动量的表达式，由动量定理列出方程。最后，正确地把矢量问题转化为代数运算，代入数据，解得题意所要求的物理量。四、布 置 作 业思考：1. 钉钉子时要用铁锤而不用橡皮锤，而铺地砖时又要用橡皮锤，为什么？书面：2一个质量为0.2 kg的棒球，以20 m/s的速度水平飞来，以棒击球后，球以25 m/s的速度反向飞去，若棒与球的接触时间是0.01s。则棒击球的平均作用力为多少？3在粗糙的水平面上用水平恒力F推动质量为m的物体，由静止开始运动，经 1s撤去外力F，又经过2s物体停止运动，则物体与水平面的动摩擦因数为多少？（用动量定理求解）用心 爱心 专心