1.2 动量定理 教学设计 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第2节 动量定理 教学设计 1、 内容分析 本节内容主要是动量定理和冲量。动量定理在恒力作用下由牛顿第二定律推导处理的，但也适用于变力的情况。在处理碰撞问题上比牛顿定律更方便，所以动量定理在生产生活中具有广泛的应用。因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。 二、素养目标 1. 能在恒力情况下进行理论推导，得出动量定理及其表达式。 2. 知道冲量概念，知道动量定理及其表达式的物理意义。 3. 知道动量定理适用于变力情况．领会求解变力沖量时的极限思想。 4. 能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。 三、教学重难点 动量定理的推导和对动量定理的理解。 四、教学环节 教学过程 新课引入 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？跳远的时候要跳到沙坑里，跳高时在下落处要放海绵垫，从高处往下跳落地后双腿往往要弯曲，所有这些行为(或措施）的共性在哪里？ 共性：延长相互作用时间 （引导学生明白两个物体碰撞时发生相互作用，正是相互作用力使物体的动量发生了改变） 引导：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 定性分析： 水泥地面 泡沫垫 在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的，故尝试通过牛顿第二定律推导得到定量关系。 定量推导 假定一个质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。在初始时刻，物体的速度为v，经过一段时间△t后，速度变成v'。 由加速度定义有： 根据牛顿第二定律F=ma，则有： 合外力是物体动量的变化率，这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。， 整理得：F△t=P'-P 表明合力在时间上的积累效应是动量变化的原因，或者说表明动量的变化与力的时间积累效果有关。 冲量 １、定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用公式表示为 I=Ft 2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s 3、冲量是矢量：方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同 4、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应 思考：冲量与功有什么区别？ 动量定理 1、 内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。 2、 表达式： 3、 对动量定理的理解 （1） 表明合外力的冲量是动量变化的原因 （2） 动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变化量的方向一致，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。 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，将较难的计算问题转化为较易的计算问题 动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。 5、 动量定理解释生活现象 由Ft=ΔP可知： ①△P一定，t短则F大，t长则F小……缓冲装置 ②t一定，F大则△P大，F小则△P小 ③F一定，t长则△P大，t短则△P小 解释现象： （1）有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，主要的用途是减轻船靠岸时码头与船体的撞击。其中有怎样的道理呢？ （2）钉钉子用铁锤而不用橡皮锤是为什么？ （3）让学生利用手中的方块、纸条进行抽纸条实验 6、动量定理的方向性 初、末动量的方向、合外力的方向在同一直线上的情况，要选定一个正方向，与正方向相同的矢量取正值，与正方向相反的矢量取负值。 Ft=p′-p=mv′-（-mv）=mv′十mv。此公式中F、v、v′均指该物理量的大小 补充： 刚才的推导是在恒力作用下的情况，那如果力的大小改变，这个式子仍然成立吗？ 如图，在F-t图像上力随着时间改变。用微元法，把它切成许多足够小的时间△t，这一来，任意一小段时间里都可以近似看作受恒力作用，这一小段时间的冲量Ii=F i△t。 也就是物体在这一段过程中总的动量变化量△P=I。 这和之间推导的式子形式上是一样的。 这说明不论物体受到的是恒力还是变力，物体动量的变化量总等于他在这个过程中所受力的冲量△P=I。 （类比：寻找匀变速直线运动的位移） F-t图像与t轴围成的面积表示冲量。 当两图线面积相等时，即变力与平均力在t0时间内等效。 练习巩固 1、一物体静止在水平地面上，受到与水平成θ角的恒定拉力F的作用时间t后，物体仍然保持静止。（ ） A. 物