1.2 专题 巧用微元法结合动量定理解决流体类“柱状模型”问题 导学案 -2022-2023学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

巧用微元法结合动量定理解决流体类“柱状模型问题” ———教学设计 要求：不管哪一个环节的问题请先自己思考后再小组交流，最后以小组为单位积极展示你们的成果，或者提出问题，或者解答其他组提出的问题 学习目标：通过用微元法建立“柱状模型”，并结合动量定理解决流体类问题 教学重点：动量定理的应用 教学难点：微元法柱状模型的建立 学科素养： 物理观念（动量、冲量的概念，运动与相互作用，能量的观念） 科学思维（柱状模型的建立，分析综合能力） 科学态度与责任（认识动量变化科学本质的，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度） 教学过程： 活动一：学生独立完成自我诊断部分，然后小组交流合作解决遇到的问题，最后小组展示，教师点评 【自我诊断】 1．判一判 (1)动量越大的物体，其速度越大．(　　) (2)物体的动量越大，其惯性也越大．(　　) (3)物体所受合力不变，则动量也不变．(　　) (4)物体沿水平面运动时，重力不做功，其冲量为零．(　　) (5)物体所受合外力的冲量方向与物体末动量的方向相同．(　　) (6)物体所受合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同．　(　　) 2．做一做 (1)人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是前脚掌先着地，并在着地的过程中屈腿下蹲，这是为了(　　) A．使人的动量变化量变得更小 B．减小人脚所受的冲量 C．延长人体速度变化所经历的时间，从而减小地面对人脚的作用力 D．增大人对地的压强，使人站立得更稳，起到安全作用 （2）(多选)如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止开始自由下滑，不计空气阻力，在它们到达斜面底端的过程中(　　) A．重力的冲量相同 B．斜面弹力的冲量不同 C．斜面弹力的冲量均为零 D．合力的冲量不同 活动二：小组内提问自查下列问题，回顾旧知识 【复习回顾：】（小组内互相提问检查） 1）动量定理的内容是什么？表达式？ 2）应用动量定理的基本步骤？ 活动三：通过阅读以下文字结合课时练P13了解以下问题然后完成练习，然后小组交流展示，教师点评 1、 流体及其特点是什么？ 2、 如何建立柱状模型？如何李用微元法选取研究对象？ 3、 应用动量定理可以解决哪两类流体类问题？ 【拓展应用】学科素养培优：巧用微元法结合动量定理解决流体类“柱状模型问题” 对于流体运动，可沿流速v的方向选取一段柱形流体，设在极短的时间Δt内通过某一横截面S的柱形流体的长度为Δl，如图所示．设流体的密度为ρ，则在Δt的时间内流过该截面的流体的质量为Δm＝ρSΔl＝ρSvΔt，根据动量定理，流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的增量，即FΔt＝ΔmΔv，分两种情况： (1)作用后流体微元停止，有Δv＝－v，代入上式有F＝－ρSv2；(吸收型） (2)作用后流体微元以速率v反弹，有Δv＝－2v，代入上式有F＝－2ρSv2.（反弹型） 例1：我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为(　　) A．1.6×102 kg　　　B．1.6×103 kg C．1.6×105 kg D．1.6×106 kg 例2：课时练P13例题（吸收型） 例3：（反弹型）如图所示，由喷泉中喷出的水柱，把一个质量为M的垃圾桶倒顶在空中，水以速率v0、恒定的质量增率(即单位时间喷出的质量)从地下射向空中．求垃圾桶可停留的最大高度．(设水柱喷到桶底后以相同的速率反弹，重力加速度为g) 练习1：课时评价P3T7 练习2：课时练P13变式题 练习3：为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了45 mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s，据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103 kg/m3)(　　) A．0.15 Pa　　　　　　　 B．0.54 Pa C．1.5 Pa D．5.4 Pa 布置作业：1、复习巩固本节内容，做好课后知识整理 2 、预习下一节内容，完成课时练的的自主学习部分； 本节小结：解决流体类问题的基本步骤 教学反思： 本节内容是针对01班的学生进行拓展，巩固动量定理的应用，由于预习时间不足，导致课上铺垫部分所花时间较多，本节内容研究例题时间展示不足，需要下节课继续进行补充一部分，如若以后遇到新课，一定要提前预习做好准备，课堂效果才会达到预期。 学科网（北京）股份有限公司 $