1.2 动量定理 教案-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
《1.2动量定理》教学设计
【教学内容分析】
动量定理是一个重要的规律,它揭示了力在一段时间内连续作用的累积效果与动量变化之间的关系,进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系。前一节内容重在建立动量概念,并没有关注一个物体动量变化的原因。通过恒力情况下的理论推导,可以认识到冲量是动量发生变化的原因,同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基础。教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的,但是动量定理不仅适用于恒力的情况,也适用于变力的情况。正因为如此,动量定理在实际中有更广泛的应用,尤其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时,用动量定理要比用牛顿第二定律更方便。
在前面的学习中,学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识,掌握了矢量的运算法则,具备一定的分析和推理论证能力,具有通过建立简单的物理模型解决生活中实际问题的能力,但是面对复杂情境,学生还是有较大的困难。本节中动量定理的矢量性,是学生学习的一个难点,需要在解决问题的过程中,通过遵循严格的程序和规范的运算来加以突破。本节课的教学重点是动量定理的推导及应用。
【学情分析】
学生已经掌握了动量概念,会运用牛顿第二定律和运动学公式等,为本节课的学习打下了坚实的基础。高中生思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡,因此在教学中需要以一些感性认识为依托,加强直观性和形象性,以便学生理解,因此在教学中多让学生参与利用动量定理解释生活中的有关现象 ,加强学生思维由形象到抽象的过渡。
【教学目标】
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,领会求解变力冲量时的极限思想。
4.会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。
【教学重难点】
1.教学重点:(1)动量定理的推导和对动量定理的理解(2)利用动量定理解释有关现象和一维情况下的定量分析。
2.教学难点:动量定理的矢量性,也就是如何正确理解“合”外力的冲量等于物体“动量的变化”。尤其是方向的一致性,即合外力的冲量的方向和动量变化量的方向一致。
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【教学过程】
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 | |
新 课 导 入 | 1.播放视频:学生观看视频,并思考为什么摔在垫子上的鸡蛋没有碎,摔在地面的鸡蛋碎了?
思考: (1) 如何操作,将纸带抽出的同时,使粉笔留在原地? (2)如何操作,将纸带抽出的同时,使粉笔运动最远?
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回答:垫子和地面对鸡蛋的作用力不同。
先让学生自行实验,再随机抽取一位学生到讲台上演示。 回答(1):将纸带抽出的同时,使粉笔留在原地的秘诀“快”
回答(2):将纸带抽出的同时,使粉笔运动最远的秘诀“慢” | 鸡蛋都是从同一高度静止释放,学生易知鸡蛋的动量的变化量△p= m△v相同。但鸡蛋的状态不一样,反问学生如何知道垫子和地面对鸡蛋的作用力不同?以该问题引出后续的定性分析实验。
使粉笔留在原地,要快速抽动纸带,即粉笔的△v很小;时间t很短。
使粉笔留在运动最远,则需缓慢速抽动纸带,即时间t要长。
结合上诉分析以及牛顿第二定律可知力F、时间t影响到△v,即影响△p(△p= m△v)为定量分析△p与F、t的关系做铺垫 | |
新课讲授 | 动量定理
| 利用牛顿第二定律推导动量定理
【分析】如图所示,物体的初动量为 p=mv,末动量为p′=mv′, 由加速度的定义式: |
给学生2分钟时间推到。并随抽取一名学生分享推到过程
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引导学生学会用已知物理知识去分析未知物理问题能力。
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由牛顿第二定律F=ma= 可得Ft=mv′-mv,即Ft=p′-p
思考1:该模型中,外力F的冲量为Ft,那相同时间的情况下,重力G和支持力FN的冲量又是多少?
思考2:将重力为G物体静止放置t时间,让其在水平面运动t时间后,再让其做平抛运动t时间,这三个过程的冲量分别是多少?
思考3:物体受到多个恒力的作用,如何的合冲量?
一、冲量
回想一下之前学习过的功,想想它与冲量有哪些异同? 如果在一段时间内的作用力是一个变力,又该怎样求这个变力的冲量? 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得力没有很大的变化,这样对于每个短暂过程就能够应用 Ft=Δp,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。在应用Ft=Δp处理变力问题时,式中F应该理解为变力在作用时间内的平 |
回答:IG=Gt IFN=FN∙t =-G∙t
回答:均为Gt
回答:方法一:先求每一个力的冲量,再矢量合。方法二:先求合力,再求合力冲量。
学生回顾知识并回答内容。
听老师讲解微元法。
在知道微元法之后看图试图总结图片模型解决冲量的方法,并和老师一道总结变力冲量的求解方法。
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让学理解: 1.计算冲量时一定要明确是哪个力的冲量。 2.有力,则该力的冲量一定不为零。 3.物体是否有动量变化,取决于物体所受合力是否为零。 4.冲量是矢量,计算时一定要规定正方向。
让学理解力的冲量与物体的运动状态无关。冲量反应的是力对时间的累计效应
让学生掌握求恒力冲量的方法
巩固新知
采用类比思想引导学生建立冲量的概念,这样是过度更加自然。
培养学生自主学习能力。 引导学生建立完整的知识体系。
感受微元法的解决物理问题的魅力。直接讲解微元法对于学生来讲太过突兀,也不便于学生理解,先对微元法进行讲解,然后让学生自行总结,既不将问题难度维度提的太高,也可以轻松过 |
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