课题研究课件配套优秀教案案例

《动量和动量定理》教学设计

一、教学目标：

知识与技能：

1、理解动量和动量的变化及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。

2、理解冲量的概念，理解动量定理及其表达式。

3、能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。

过程与方法：

1、培养学生的推理能力和说明说理能力。

2、学会用动量定理解释现象和处理问题。

情感态度与价值观：

培养学生学习物理的兴趣,激发其探求知识的欲望和学习的积极性、主动性，领悟科学研究的基本方法。

二、教学重点：

动量定理的推导与理解

三、教学难点：

应用动量定理解释实际问题

四、教学过程：

（一）引入

以桌球为例引入碰撞的现象，生活中碰撞的现象很多，图片展示碰撞的实例。

图片：踢足球、打垒球、红酒杯相碰、汽车碰撞试验、火车挂钩、动物弹跳

两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，物体的质量不同时速度变化的情况也不一样。物理学家始终在寻求自然界万物运动的规律，其中包括在多变的世界里找出某些不变性。那么，在碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？于是，他们做了一系列的实验探究，最终发现，对于发生碰撞的两个物体来说，它们的质量与速度乘积的矢量和在碰撞前后很可能是保持不变的，对于各种碰撞都是这样。这就使我们认识到，mv这个物理量具有特别的意义（二）新课

1、动量

（1）定义：物理学中把运动物体的质量与速度的乘积定义为物体的动量。

（2）表达式：p=mv

（3）单位：千克米每秒，符号：kg·m/s （4）方向：与速度方向相同（动量是矢量）

（5）物理意义：描述物体运动状态的物理量，它所反映的是物体的运动效果。（动量是状态量，具有瞬时性）

（6）动量具有相对性，与参考系的选取有关

【例题】一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，如下图所示。碰撞前后钢球的动量变化了多少？

解：取水平向右的方向为正方向

碰撞前钢球的动量：p=mv=0.1×6=0.6kg·m/s 碰撞后钢球的动量：p'=mv'=0.1×(-6)=-0.6kg·m/s

碰撞前后钢球动量的变化为：

∆p=p'-p=(-0.6)-0.6=-1.2kg·m/s，

负号表示∆p的方向与正方向相反，即水平向左。

（7）动量的变化∆p 定义：末动量与初动量的矢量差

表达式：∆p = p2-p1 = mv2-mv1 = m∆v 动量变化的三种情况：大小变化、方向变化、大小和方向都变化

同一直线上动量变化的运算：规定正方向

不同直线上动量变化的运算：遵循平行四边形定则

【思考与讨论】动量与动能的关系

pmv矢量，Ek12mv标量

212122p2mv，p2mEk

二者的定量关系：Ekmv22m2m动量变化：只要速度发生变化，动量就会变化；

动能变化：只有速度大小发生变化，动能才会变化。

二者定性关系：

动量发生变化时，动能不一定发生变化；动能发生变化时，动量一定发生变化。

动量发生变化的三种情况：

速度大小改变方向不变→动能改变

速度方向改变大小不变→动能不变

速度大小和方向都改变→动能改变

【思考】物体动量的变化跟哪些因素有关呢？

设置物理情景：一个质量为m的物体，初速度为v ，在合外力F的作用下，经过时间t，速度变为v'，该物体动量的变化与什么有关？

（学生独立思考，自己推导。找一位同学将自己的推导过程写到黑板上。）

推导过程：

物体的加速度：avv

tvvmvmvp

ttt由牛顿第二定律知：Fmam结论：物体动量的变化与其所受合外力有关，与合外力作用的时间有关。

Fp：牛顿第二定律的动量表达式

t物理意义：

物体动量的变化率等于它所受的合外力或者物体所受的合外力决定物体动量的变化快慢。

公式变形：Ftmvmv

等式的右边是动量的变化量，左边是合外力与合外力作用的时间的乘积，这是一个很重要的规律它告诉我们，合外力与合外力作用的时间的乘积等于动量的变化。

2、冲量

（1）定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。

（2）表达式：I=Ft

（3）单位：牛·秒，符号：N·s （4）方向：与力的方向相同（冲量是矢量）

（5）冲量是过程量，冲量反映了力对时间的积累效应。

【思考与讨论】

我们已经知道，作用力的功与反作用力的功不一定相等，那么，作用力的冲量与反作用力的冲量有什么关系吗？

作用力的冲量与反作用力的冲量总是大小相等、方向相反并且在同一直线上。

（6）冲量的计算：

a、求恒力的冲量：I=Ft b、求方向恒定不变的变力的冲量：图像法

F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间内，力的冲量的大小。

c、合冲量的计算：

（a）先求出合力，再由F合t求冲量

（b）求出每个力的冲量，再矢量合成

3、动量定理

（1）内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。

（2）表达式：I=p'-p或F合t=mv'-mv（矢量式）

（3）物理意义：合外力冲量是动量变化的原因，动量的变化量是合外力在一定时间t内的积累效应。

4、动量定理的适用范围：

（1）动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力，对于变力，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。

（2）动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题。

（3）动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观现象和高速运动问题。

优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。

【用动量定理解释生活现象】

由Ft =∆p可知: ∆p一定，t 短则F

大，t 长则F

小；

t

一定，F大则∆p大，F小则∆p小；

F 一定，t 长则∆p大，t

短则∆p小。

（分组讨论并解释以下问题）

1、在日常行走中，若一个大人和一个小孩发生了碰撞，你将可能看到什么样的现象？

2、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是铅球，他们还会用头去顶吗？

3、用不同的力去骑自行车，要达到同样的速度，是用力大的先达到还是用力小的先达到？

4、用锤子使劲压钉子，很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？

5、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大力士”身上的大石块，石裂而人不伤，这是为什么？

【生活中的应用】（图片展示）

包装用的泡沫材料；船靠岸时边缘上的废旧轮胎；头盔里的衬垫；塑胶跑道；跳远用的沙坑。

【知识梳理】

（三）课堂小结、布置作业

学生自己总结，教师引导补充；课后习题。