1.2动量定理教学设计-2021-2022学年【新教材】粤教版（2019）高二物理选择性必修第一册

2021-09-10

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特供

《动量定理》教学设计

云浮市云安区云安中学蒋贤才

教学目标：

教学重点：

动量定理及其表达式

教学难点：

动量定理的矢量性

教学方法：

通过创设情境，引导学生进行探究学习、合作学习。

课时安排：2课时

情境引入：

有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。其中有怎样的道理呢？

提出问题：两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，那么一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢？

新课教学：

一、动量定理的推导

情境：如图所示，一个物体的质量为，初速度为，在恒定合力的作用下，经过一段时间，速度变为。

【思考问题】（1）物体所受恒力在时间内的的冲量是多少？

（2）物体在时间内动量变化了多少？

（3）物体所受合力的冲量和动量变化之间有什么关系？

根据牛顿第二定律：

由运动学公式：

得到：

1、动量定理的内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。

2、表达式：或

3、理解：①合力可以是恒定的外力，也可以是随时间的变化而变化的变力；

②动量定理是表达式是矢量表达式，等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义；

③动量定理的研究对象可以是一个物体，也可以是由几个物体组成的系统；

④如果物体的运动过程分几个阶段，则既可以分阶段用动量定理，也可以对全过程用动量定理。

物体在碰撞过程中受到的作用力往往不是恒力，物体不做匀变速运动。我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短暂过程中物体所受的力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程就能够应用（1）式了。把应用于每个短暂过程的关系式相加，就得到整个过程的动量定理。

二、动量定理的应用

例题1：一辆质量为2200 kg的汽车正在以90 km/h的速度匀速行驶。突然前方出现复杂路况，如果驾驶员马上轻踩刹车逐渐制动，汽车在21 s内停下；如果驾驶员马上急踩刹车紧急制动，可在3.8 s内使车停下。求这两种情况下使汽车停下的平均作用力。

【讨论与交流】若例题1的刹车时间换成下表中的刹车时间，请根据不同的刹车时间分别计算要多大的平均作用力才能使汽车停下，并计算汽车从开始刹车到停下所滑行的距离，将计算的值填入表中的相应位置。分析这些数据，并说一说有什么领悟？

【讨论与交流】请用牛顿第二定律解例题1。然后比较动量定理和牛顿第二定律，归纳它们之间的联系与区别。

例题2：（1）用质量为0.2 kg的锤子捶打竖直墙壁上得一颗钉子。锤子接触钉子瞬间，速度的大小为5 m/s，锤子反弹起来时，速度的大小为2 m/s，锤子与钉子接触时间为0.1 s,则锤子对钉子平均打击力的大小是多少？

（2）若锤子捶打和反弹的速度不变，锤子和钉子接触时间也不变，改用一个质量为0.4 kg的锤子捶打，则锤子对钉子平均打击力的大小是多少？

（3）若锤子捶打速度的大小变为10 m/s，反弹速度不变，锤子与钉子接触时间也不变，锤子的质量为0.2 kg，则锤子对钉子平均打击力的大小是多少？

【思考问题】（1）飞鸟的质量为1 kg，飞鸟的速度大小为20 m/s，飞机的速度大小为200 m/s，飞鸟与飞机的撞击时间为0.01s，请估算飞机受到飞鸟撞击力。

（2）假设从20层高楼楼顶（每层楼高约3 m）落下一个质量为0.1 kg的苹果，苹果落到楼下地面时与地面相撞，撞击时间为0.1 s。请估算苹果撞击地面的平均撞击力约为多大？

课堂小结：

1、能用动量定理定性解释生产生活中的有关现象；