高中物理 動量定理 人教版必修2

1、動量、動量定理教學(xué)設(shè)計一、 教學(xué)目標(biāo)與要求：1 動量的意義：為研究運動物體的作用效果。舉例一般都是碰撞之類，這也是教材為什么先研究碰撞的原因所在吧。2 動量、動量的變化：突出它們的矢量性。3 沖量的定義及矢量性。4 動量定理力在時間上的積累所產(chǎn)生的效果。5 動量定理的簡單應(yīng)用。二、 教學(xué)重點與難點：動量變化的矢量性原則；合外力的沖量，其效果是動量的變化而不是產(chǎn)生動量。三、 教學(xué)過程：（一） 碰撞：運動物體的作用效果。舉例。釘子為什么是用鎯頭敲而不是壓？等等。（二） 動量的定義：物體的速度與質(zhì)量的乘積，是矢量。，其中p為小寫，目的是與壓強P區(qū)別開來。動量的改變（變化）：也是矢量，象速度的變化一樣

2、，遵循矢量的平行四邊形定則。一般情況下，我們只研究同一直線上的動量變化。例：小球與墻壁碰撞過程的動量變化（三） 引起動量變化的原因：我們知道，引起物體動能變化的原因是外力對物體做了功，那么，引起物體動量的變化原因是什么呢？有人說是力，你是否同意？為什么？動量定理的推導(dǎo)：v0 vt F光滑的水平面上，質(zhì)量為m的物體在水平拉力F的作用下，經(jīng)t時間其動量變化為多少？（四） 沖量：我們把力與時間的乘積稱為沖量。沖量的方向：由力的方向決定。（五） 動量定理：1 定理內(nèi)容：合外力的沖量等于物體動量的變化。定理是在假設(shè)恒力的情況下導(dǎo)出的，但它同樣適用于變力的情況，從這一點來說，它比牛頓第二定律加運動學(xué)公式的

3、應(yīng)用范圍要廣，這也正是動量定理存在的必要性。2 表達式：（矢量式）3 單位：沖量的單位，動量的單位，其中11。但是在具體問題中，我們總習(xí)慣把沖量的單位寫成，而把動量或動量變化的單位寫成。實驗一：為什么迅速抽走紙條時，砝碼不會滑落？如果緩慢地拉呢？在這兩種情況下，砝碼受的作用力是否相同？為什么卻有不同的效果？實驗二：如圖所示，用同樣的細(xì)線將鋼球按圖示方式懸掛起來，當(dāng)迅速用力拉動下面的細(xì)線時，問上面的兩條線哪一條會斷？如果緩慢地拉呢?分析一下，為什么會這樣？雞蛋實驗。從高處跳下為什么在著地時兩腿彎曲時可以有效地緩解地面給人的壓力？例：以初速度v0豎直向上拋出一物體，空氣阻力不可忽略。關(guān)于物體受到的

4、沖量，以下說法中正確的A物體上升階段和下落階段受到重力的沖量方向相反B物體上升階段和下落階段受到空氣阻力沖量的方向相反C物體在下落階段受到重力的沖量大于上升階段受到重力的沖量D物體從拋出到返回拋出點，所受各力沖量的總和方向向下例題：質(zhì)量為0.5kg的錘子以25m/s的速度打在鐵板上，以10m/s的速度彈回。設(shè)接觸時間是0.02s，求錘子對鐵板的平均作用力是多大？這是一個典型的變力問題。由于物體不是做勻變速直線運動，所以不可以用運動學(xué)公式。本題目有兩個問題要引起學(xué)生注意，一是動量變化的求解，要注意其矢量性，二是重力是否可以忽略的問題。學(xué)生常常不假思索地忽略物體的重力，這在前幾年的高考中被反復(fù)考查

5、過的。動量定理與動能定理的區(qū)別。參考教案（北京四中）沖量和動量  一、教學(xué)目標(biāo)1理解和掌握沖量的概念，強調(diào)沖量的矢量性。2理解和掌握動量的概念，強調(diào)動量的矢量性，并能正確計算一維空間內(nèi)物體動量的變化。3學(xué)習(xí)動量定理，理解和掌握沖量和動量改變的關(guān)系。二、重點、難點分析有了力、時間、質(zhì)量和速度的概念，為什么還要引入沖量和動量的概念？理解沖量、動量的概念。沖量和動量都是矢量，使用這兩個物理量時要注意方向性。三、主要教學(xué)過程(一)引入新課力是物體對物體的作用。力F對物體作用一段時間t，力F和所用時間t的乘積有什么物理意義？質(zhì)量是物體慣性的量度，是物體內(nèi)在的屬性。速度是物體運動的外部特征。物體

6、的質(zhì)量與它運動速度的乘積有什么物理意義？這就是我們要講的沖量和動量。四、教學(xué)過程設(shè)計1沖量力是產(chǎn)生加速度的原因。如果有恒力F，作用在質(zhì)量為m、靜止的物體上，經(jīng)過時間t，會產(chǎn)生什么效果呢？由Ft=mat=mv看出，力與時間的乘積Ft越大，靜止的物體獲得的速度v就越大；Ft越小，物體的速度就越小。由公式看出，如果要使靜止的物體獲得一定的速度v，力大，所用時間就短；力小，所用時間就長一些。力和時間的乘積在改變物體運動狀態(tài)方面，具有一定的物理意義。明確：力F和力作用時間t的乘積，叫做力的沖量。用I表示沖量，I=Ft。寫出：I=Ft力的國際單位是牛，時間的國際單位是秒，沖量的國際單位是牛·秒，

7、國際符號是N·s。寫出：(1)單位：N·s力是矢量，既有大小，又有方向；沖量也既有大小，又有方向。沖量也是矢量。寫出：(2)沖量是矢量沖量的方向由力的方向確定。如果在力的作用時間內(nèi)，力的方向保持不變，則力的方向就是沖量的方向。如果力的方向在不斷變化，如一繩拉一物體做圓周運動，則繩的拉力在時間t內(nèi)的沖量，就不能說是力的方向就是沖量的方向。對于方向不斷變化的力的沖量，其方向可以通過動量變化的方向間接得出。學(xué)習(xí)過動量定理后，自然也就會明白了。例：以初速度v0豎直向上拋出一物體，空氣阻力不可忽略。關(guān)于物體受到的沖量，以下說法中正確的A物體上升階段和下落階段受到重力的沖量方向相反B物

8、體上升階段和下落階段受到空氣阻力沖量的方向相反C物體在下落階段受到重力的沖量大于上升階段受到重力的沖量D物體從拋出到返回拋出點，所受各力沖量的總和方向向下說明：計算沖量時，一定要注意計算的是一個力的沖量，還是合力的沖量。分析：物體在整個運動中所受重力方向都向下，重力對物體的沖量在上升、下落階段方向都向下，選項A錯。物體向上運動時，空氣阻力方向向下，阻力的沖量方向也向下。物體下落時阻力方向向上，阻力的沖量方向向上。選項B正確。在有阻力的情況下，物體下落的時間t2比上升時所用時間t1大。物體下落階段重力的沖量mgt2大于上升階段重力的沖量mgt1，選項C正確。在物體上拋的整個運動中，重力方向都向下

9、。物體在上升階段阻力的方向向下，在下落階段雖然阻力的方向向上，但它比重力小。在物體從拋出到返回拋出點整個過程中，物體受到合力的沖量方向向下，選項D正確。綜上所述，正確選項是B、C、D。要注意的是，沖量和力的作用過程有關(guān)，沖量是由力的作用過程確定的過程量。2動量運動物體與另一個物體發(fā)生作用時，作用的效果是由速度決定，還是由質(zhì)量決定，還是由質(zhì)量和速度共同決定？提出問題：以10m/s的速度運動的球，能不能用頭去頂？回答是：足球，就能去頂；鉛球，則不能。質(zhì)量20g的小物體運動過來，能不能用手去接？回答是：速度小，就能去接。速度大，如子彈，就不能。在回答上面問題的基礎(chǔ)上，可歸納出；運動物體作用的效果，它

10、的動力學(xué)特征由運動物體的質(zhì)量和速度共同決定。明確：運動物體的質(zhì)量和速度的乘積叫動量。動量通常用字母p表示。寫出：p=mv質(zhì)量的國際單位是千克，速度的國際單位是米每秒。動量的國際單位是千克米每秒，國際符號是kg·m·s-1。寫出：(1)單位：kg·m·s-1質(zhì)量均為m的兩個物體在水平面上都是由西向東運動，同時撞到一個靜止在水平面上的物體，靜止的物體將向東運動。如果這兩個物體一個由東向西，一個由西向東運動，同時撞到靜止在水平面上的物體，這個物體可能還靜止不動。可見動量不僅有大小，而且還有方向。動量是矢量，動量的方向由速度方向確定。寫出：(2)動量是矢量，動量

11、的方向就是速度的方向。動量是矢量，在研究動量改變時，一定要注意方向。如果物體沿直線運動，動量的方向可用正、負(fù)號表示。例2：質(zhì)量為m的小球以水平速度v垂直撞到豎直墻壁上后，以相同的速度大小反彈回來。求小球撞擊墻壁前后動量的變化。解：取反彈后速度的方向為正方向。碰后小球的動量p=mv。碰前速度v的方向與規(guī)定的正方向反向，為負(fù)值。碰前動量p=-mv。小球動量的改變大小為p-p=mv-(-mv)=2mv小球動量改變的方向與反彈后小球運動方向同向。3動量定理在前面講沖量時，已經(jīng)得出Ft=mv的關(guān)系。這說明物體在沖量作用下，靜止的物體動量變化與沖量的關(guān)系。沖量和動量之間究竟有什么關(guān)系？在恒力F作用下，質(zhì)量

12、為m的物體在時間t內(nèi)，速度由v變化到v。根據(jù)牛頓第二定律，有F=ma式中F為物體所受外力的合力。等式兩邊同乘時間t，F(xiàn)t=mat=mv-mv式子左側(cè)是物體受到所有外力合力的沖量，用I表示。mv和mv是沖量作用前、作用后的動量。分別用p和p表示。p-p是物體動量的改變，又叫動量的增量。等式的物理意義是：物體動量的改變，等于物體所受外力沖量的總和。這就是動量定理。用公式表示：寫出：I=p-p例3：質(zhì)量2kg的木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.2，木塊在F=5N的水平恒力作用下由靜止開始運動。g=10m/s2，求恒力作用木塊上10s末物體的速度。解法1：恒力作用下的木塊運動中共受到豎直向下的重力mg，

13、水平面向上的支持力N，沿水平方向的恒力F和摩擦力，如圖所示。木塊運動的加速度木塊運動10s的速度vt=at=0.5×10m/s=5m/s解法2：木塊的受力分析同上。在10s內(nèi)木塊所受合力的沖量I=Ft-ft。木塊初速度是零，10s末速度用v表示。10s內(nèi)木塊動量的改變就是mv。根據(jù)動量定理I=mv，10s末木塊的速度兩種解法相比較，顯然利用動量定理比較簡單。動量定理可以通過牛頓第二定律和速度公式推導(dǎo)出來，繞過了加速度的環(huán)節(jié)。用動量定理處理和時間有關(guān)的力和運動的問題時就比較方便。(三)課堂小結(jié)1力和時間的乘積，或者說力對時間累積的效果叫沖量。力是改變物體運動狀態(tài)的原因，沖量是改變物體動

14、量的原因。動量是描述運動物體力學(xué)特征的物理量，是物理學(xué)中相當(dāng)重要的概念。這一概念是單一的質(zhì)量概念、單一的速度概念無法替代的。2動量定理反映了物體受到所有外力的沖量總和和物體動量的改變在數(shù)值和方向上的等值同向關(guān)系。3沖量、動量都是矢量，動量定理在使用時一定要注意方向。物體只在一維空間中運動各力也都在同一直線時，動量、沖量的方向可用正、負(fù)號表示。五、說明運動具有相對性。動量也具有相對性。在中學(xué)階段，我們只討論以地面為參照系的動量沖量和動量、動量定理練習(xí)題一、選擇題 1在距地面h高處以v0水平拋出質(zhì)量為m的物體，當(dāng)物體著地時和地面碰撞時間為t，則這段時間內(nèi)物體受到地面給予豎直方向的沖量為 2如圖1示

15、，兩個質(zhì)量相等的物體，在同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止自由滑下到達斜面底端的過程中，相同的物理量是 A重力的沖量B彈力的沖量C合力的沖量D剛到達底端的動量E剛到達底端時的動量的水平分量F以上幾個量都不同3在以下幾種運動中，相等的時間內(nèi)物體的動量變化相等的是 A勻速圓周運動B自由落體運動C平拋運動D單擺的擺球沿圓弧擺動4質(zhì)量相等的物體P和Q，并排靜止在光滑的水平面上，現(xiàn)用一水平恒力推物體P，同時給Q物體一個與F同方向的瞬時沖量I，使兩物體開始運動，當(dāng)兩物體重新相遇時，所經(jīng)歷的時間為 AI/FB2I/FC2F/IDF/I5A、B兩個物體都靜止在光滑水平面上，當(dāng)分別受到大小相等的水平力作用，

16、經(jīng)過相等時間，則下述說法中正確的是 AA、B所受的沖量相同BA、B的動量變化相同CA、B的末動量相同DA、B的末動量大小相同6A、B兩球質(zhì)量相等，A球豎直上拋，B球平拋，兩球在運動中空氣阻力不計，則下述說法中正確的是 A相同時間內(nèi)，動量的變化大小相等，方向相同B相同時間內(nèi)，動量的變化大小相等，方向不同C動量的變化率大小相等，方向相同D動量的變化率大小相等，方向不同7關(guān)于沖量、動量與動量變化的下述說法中正確的是 A物體的動量等于物體所受的沖量B物體所受外力的沖量大小等于物體動量的變化大小C物體所受外力的沖量方向與物體動量的變化方向相同D物體的動量變化方向與物體的動量方向相同二、填空題 8將0.5

17、kg小球以10m/s的速度豎直向上拋出，在3s內(nèi)小球的動量變化的大小等于_kg·m/s，方向_；若將它以10m/s的速度水平拋出，在3s內(nèi)小球的動量變化的大小等于_kg·m/s，方向_。9在光滑水平桌面上停放著A、B小車，其質(zhì)量mA2mB，兩車中間有一根用細(xì)線縛住的被壓縮彈簧，當(dāng)燒斷細(xì)線彈簧彈開時，A車的動量變化量和B車的動量變化量之比為_。10以初速度v0豎直上拋一個質(zhì)量為m的小球，不計空氣阻力，則小球上升到最高點的一半時間內(nèi)的動量變化為_，小球上升到最高點的一半高度內(nèi)的動量變化為_(選豎直向下為正方向)。11車在光滑水平面上以2m/s的速度勻速行駛，煤以100kg/s的

18、速率從上面落入車中，為保持車的速度為2m/s不變，則必須對車施加水平方向拉力_N。12在距地面15m高處，以10m/s的初速度豎直上拋出小球a，向下拋出小球b，若a、b質(zhì)量相同，運動中空氣阻力不計，經(jīng)過1s，重力對a、b二球的沖量比等于_，從拋出到到達地面，重力對a、b二球的沖量比等于_。13重力10N的物體在傾角為37°的斜面上下滑，通過A點后再經(jīng)2s到斜面底，若物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.2，則從A點到斜面底的過程中，重力的沖量大小_N·s，方向_；彈力的沖量大小_N·S，方向_；摩擦力的沖量大小_N·s。方向_；合外力的沖量大小_N·s，方向_。14如圖2所示，重為100N的物體，在與水平方向成60°角的拉力F=10N作用下，以2m/s的速度勻速運動，在10s內(nèi)，拉力F的沖量大小等于_N·S，摩擦力的沖量大小等于_N·s。15質(zhì)量m=3kg的小球，以速率v=2m/s繞圓心O做勻速圓周運動個圓周的過程中動量的變化量大小為_。16質(zhì)量為20g的小球，以20m/s水平速度與豎直墻碰撞后，仍以20m/s的水平速度反彈。在這過程中，小球動量變化的大小為_。三、計算題 17質(zhì)量為1kg的物體從高5m處的平臺以1m/s的速度水平拋出，不計空氣阻力，求物體落地時的動量