高中物理 第1章 動量守恒研究 1.3 科學(xué)探究-一維彈性碰撞教案 魯科版選修3-5

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1。3 科學(xué)探究-一維彈性碰撞三維教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能：知道動量定理的適用條件和適用范圍；2、過程與方法：在理解動量定理的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分動量改變量與沖量；3、情感、態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)邏輯思維能力，會應(yīng)用動量定理分析計算有關(guān)問題。教學(xué)重點：動量、沖量的概念和動量定理.教學(xué)難點：動量的變化。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流.教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備.1、動量及其變化（1）動量的定義: 物體的質(zhì)量與速度的乘積,稱為(物體的）動量。記為p=mv 單位：kgm/s讀作“千克米每秒”。理解要點: 狀態(tài)量：動量包含了“參與運動的物質(zhì)”與“運動速度”兩

2、方面的信息,反映了由這兩方面共同決定的物體的運動狀態(tài)，具有瞬時性。 大家知道，速度也是個狀態(tài)量，但它是個運動學(xué)概念，只反映運動的快慢和方向，而運動，歸根結(jié)底是物質(zhì)的運動,沒有了物質(zhì)便沒有運動.顯然地，動量包含了“參與運動的物質(zhì)和“運動速度兩方面的信息,更能從本質(zhì)上揭示物體的運動狀態(tài),是一個動力學(xué)概念。 矢量性:動量的方向與速度方向一致.綜上所述：我們用動量來描述運動物體所能產(chǎn)生的機械效果強弱以及這個效果發(fā)生的方向，動量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積，動量的方向與速度方向一致。(2）動量的變化量: 1、定義：若運動物體在某一過程的始、末動量分別為p和p，則稱：p= pp為物體在該過程中的動量變化。

3、2、指出：動量變化p是矢量。方向與速度變化量v相同。一維情況下:p=m= m2 m1 矢量差例1:一個質(zhì)量是0。1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？2、動量定理(1）內(nèi)容:物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化(2)公式：ft mmv 讓學(xué)生來分析此公式中各量的意義: 其中f是物體所受合外力，mv是初動量，m是末動量,t是物體從初動量變化到末動量所需時間，也是合外力f作用的時間.（3）單位：f的單位是n，t的單位是s,p和的單位是kgm/s（kgms-1）。（4)動量定理不

4、僅適用恒力作用，也適用變力作用的情況（此時的力應(yīng)為平均作用力）（5）動量定理不僅適用于宏觀低速物體，對微觀現(xiàn)象和高速運動仍然適用前面我們通過理論推導(dǎo)得到了動量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式，下面對動量定理作進(jìn)一步的理解。 （6)動量定理中的方向性 例2：質(zhì)量為m的小球在光滑水平面上以速度大小v向右運動與墻壁發(fā)生碰撞后以大小v/2反向彈回，與墻壁相互作用時間為t，求小球?qū)Ρ诘钠骄饔昧?。小結(jié)：公式ft mmv是矢量式,計算時應(yīng)先確定正方向。合外力的沖量的方向與物體動量變化的方向相同。合外力沖量的方向可以跟初動量方向相同，也可以相反。例3:質(zhì)量為0。40kg的小球從高3。20m處自由下落，碰到地面后豎直向上彈

5、起到1。80m高處，碰撞時間為0.040s，g取10m/s2，求碰撞過程中地面對球的平均沖力。小結(jié):式中的f必須是合外力,因此解題時一定要對研究對象進(jìn)行受力分析,避免少力的情況。同時培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成分析多過程物理問題的一般方法，分階段法。學(xué)生練習(xí)：有一個物體質(zhì)量為1kg，以10m/s的初速度水平拋出，問經(jīng)過2s時物體的動量的變化量為多大？此時物體還沒落地。 小結(jié)：利用動量定理不僅可以解決勻變速直線運動的問題，還可以解決曲線運動中的有關(guān)問題，將較難計算的問題轉(zhuǎn)化為較易計算的問題，總結(jié)：1、應(yīng)用動量定理解題的基本步驟2、應(yīng)用動量定理解答時要注意幾個問題，一是矢量性，二是f表示合外力。同時動量定理既適用

6、恒力,也適用于變力；既適用直線運動，也適用于曲線運動，3、動量定理的應(yīng)用演示實驗:雞蛋落地【演示】先讓一個雞蛋從一米多高的地方下落到細(xì)沙堆中,讓學(xué)生推測一下雞蛋的“命運，然后做這個實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有象學(xué)生想象的那樣嚴(yán)重：發(fā)現(xiàn)雞蛋不會被打破；然后讓雞蛋從一米多高的地方下落到講臺上，讓學(xué)生推測一下雞蛋的“命運”,然后做這個實驗，結(jié)果雞蛋被打破。請學(xué)生分析雞蛋的運動過程并說明雞蛋打破的原因。 雞蛋從某一高度下落，分別與硬板和細(xì)沙堆接觸前的速度是相同的，也即初動量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末動量均為?因而在相互作用過程中雞蛋的動量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時間不同，與硬板碰時作用時間短,

7、與細(xì)沙堆相碰時作用時間較長，由ft=p知,雞蛋與硬板相碰時作用力大，會被打破，與細(xì)沙堆相碰時作用力較小，因而不會被打破.在實際應(yīng)用中,有的需要作用時間短，得到很大的作用力而被人們所利用，有的需要延長作用時間(即緩沖）減少力的作用。請同學(xué)們再舉些有關(guān)實際應(yīng)用的例子。加強對周圍事物的觀察能力，勤于思考,一定會有收獲。在實際應(yīng)用中，有的需要作用時間短，得到很大的作用力,而被人們所利用；有的要延長作用時間而減少力的作用，請同學(xué)們再舉出一些有關(guān)實際應(yīng)用的例子，并進(jìn)行分析。（用鐵錘釘釘子、跳遠(yuǎn)時要落入沙坑中等現(xiàn)象）。（加強對周圍事物的觀察,勤于思考，一定會有收獲。)用動量定理解釋現(xiàn)象可分為下列三種情況： （l)p一定，t短則f大，t長則f?。?(2） f一定，t短則p小，t長則p大；(3）t一定，f大則p大，f小則p小。例如以下現(xiàn)象并請學(xué)生分析.l、一個人慢行和跑步時，不小