冲量和动量·动量定理的应用·教案.doc

冲量和动量·动量定理的应用·教案一、教学目标1．通过例题分析使学生掌握使用动量定理时要注意：(1)对物体进行受力分析；(2)解题时注意选取正方向；(3)选取使用动量定理的范围。2．通过对演示实验的分析培养学生使用物理规律有条理地解释物理现象的能力。二、重点、难点分析动量定理的应用是本节的重点。动量、冲量的方向问题是使用动量定理的难点。三、教具宽约2cm、长约20cm的纸条底部平整的粉笔一支。四、主要教学过程(一)引入新课物体动量的改变等于作用力的冲量这是研究力和运动的重要理论。它反映了动量改变和冲量之间的等值同向关系。下面通过例题具体分析怎样使用动量定理。(二)教学过程设计例1．竖立放置的粉笔压在纸条的一端。要想把纸条从粉笔下抽出又要保证粉笔不倒应该缓缓、小心地将纸条抽出还是快速将纸条抽出？说明理由。在同学回答的基础上进行演示实验。第一次是小心翼翼地将纸条抽出现象是粉笔必倒。第二次是将纸条快速抽出。具体方法是一只手捏住纸条没压粉笔的一端用另一只手的手指快速向下打击纸条中部使纸条从粉笔下快速抽出。现象是粉笔几乎不动仍然竖立在桌面上。先请同学们分析然后老师再作综合分析。分析：纸条从粉笔下抽出粉笔受到纸条对它的滑动摩擦力μmg作用方向沿纸条抽出的方向。不论纸条是快速抽出还是缓缓抽出粉笔在水平方向受到的摩擦力的大小不变。在纸条抽出过程中粉笔受到摩擦力的作用时间用t表示粉笔受到摩擦力的冲量为μmgt粉笔原来静止初动量为零粉笔的末动量用mv表示。根据动量定理有μmgt=mv如果缓慢抽出纸条纸条对粉笔的作用时间比较长粉笔受到纸条对它摩擦力的冲量就比较大粉笔动量的改变也比较大粉笔的底端就获得了一定的速度。由于惯性粉笔上端还没有来得及运动粉笔就倒了。如果在极短的时间内把纸条抽出纸条对粉笔的摩擦力冲量极小粉笔的动量几乎不变。粉笔的动量改变得极小粉笔几乎不动粉笔也不会倒下。练习：有一种杂技表演一个人躺在地上上面压一个质量较大的石板。另一个人手持大锤狠狠地打到石板上。问躺着的人是否会有危险？为什么？请同学们判断结果说明原因老师最后再总结。由于铁锤打击石板的时间极短铁锤对石板的冲量极小石板的动量几乎不变躺着的人不会受到伤害。例2．质量1kg的铁球从沙坑上方由静止释放下落1s落到沙子表面上又经过0.2s铁球在沙子内静止不动。假定沙子对铁球的阻力大小恒定不变求铁球在沙坑里运动时沙子对铁球的阻力。(g=10m/s2)解法1：(用牛顿第二定律求解)铁球下落1s末接触到沙坑表面时速度v=gt=10×1m/s铁球在沙子里向下运动时速度由v=10m/s减小到零。铁球运动的加速度方向向上铁球在沙子里运动时受到向下的重力mg和沙子对它的阻力f。根据牛顿第二定律以向上为正方向。f-mg=ma沙子对铁球的作用力f=mg+ma=1×(10+50)N=60N解法2：(使用动量定理)铁球由静止下落1s末到与沙子接触时速度为v=gt=10×1m/s=10m/s在沙子里运动时铁球受到向下的重力mg和沙子对它向上的阻力f。以向上为正方向合力的冲量为(f-mg)t物体的动量由mv减小到零动量的改变为0-mv。根据动量定理(f-mg)t=-mv沙子对铁球的阻力说明：因为规定向上为正方向速度v的方向向下所以10m/s应为负值。解法3：(使用动量定理)铁球在竖直下落的1s内受到重力向下的冲量为mgt1。铁球在沙子里向下运动时受到向下的重力冲量是mgt2阻力对它向上的冲量是ft2。取向下为正方向整个运动过程中所有外力冲量总和为I=mgt1+mgt2-ft2。铁球开始下落时动量是零最后静止时动量还是零。整个过程中动量的改变就是零。根据动量定理mgt1+mgt2-ft2=0沙子对铁球的作用力比较三种解法解法1使用了牛顿第二定律先用运动学公式求出落到沙坑表面时铁球的速度再利用运动学公式求出铁球在沙子里运动的加速度最后用牛顿第二定律求出沙子对铁球的阻力。整个解题过程分为三步。解法2先利用运动学公式求出铁球落到沙子表面的速度然后对铁球在沙子里运动这一段使用动量定理求出沙子对铁球的阻力。整个过程简化为两步。解法3对铁球的整个运动使用动量定理只需一步就可求出沙子对铁球的阻力。解法3最简单。通过解法3看出物体在运动过程中不论运动分为几个不同的阶段各阶段、各个力冲量的总和就等于物体动量的改变。这就是动量定理的基本思想。课堂练习：1．为什么玻璃杯掉到水泥地上就会摔碎落到软垫上就不会被摔碎？2．质量5kg的物体静止在水平面上与水平面间的动摩擦因数μ=0.2物体在F=15N的水平恒力作用下由静止开始运动。物体运动到3s末水平恒力的方向不变大小增大到F2=20N。取g=10m/s2求F2作用于物体上的5s末物体的速度。答案：13m/s。(三)课堂小结通过例题分析可以看出：(1)使用动量定理时一定要对物体受力进行分析。