2022年人教版選修《用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律》學(xué)案

1、名師精編 優(yōu)秀教案學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】第十六章動(dòng)量守恒定律第六節(jié)用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律1、理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式，知道動(dòng)量定理適用于變力；2、通過探究會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理表達(dá)式；裝3、通過用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、 激發(fā)探索新知識(shí)的欲望。【重點(diǎn)、難點(diǎn)】重點(diǎn)： 理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式難點(diǎn)： 會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，并能掌握一維情況下的計(jì)算問題訂線【問題導(dǎo)學(xué)】一、引入新課跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里； 跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子；從高處往下跳， 落地后雙腿往往要彎曲； 輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎等，這樣做的目的是為了什么呢？而在某些情況下，我

2、們又不希望這樣， 比如用鐵錘釘釘子。 這些現(xiàn)象中的原因是什么呢？通過我們今天的學(xué)習(xí)來探究其中的奧秘。二、進(jìn)行新課內(nèi)1用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律閱讀教材頁，回答下列問題v v假設(shè)一個(gè)物體在恒定的合外力作用下， 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在 t 時(shí)刻初速度為 v，在 t 時(shí)刻的末速度為 v ，F(xiàn) 試推導(dǎo)合外力的表達(dá)式。不要答題如圖所示，由牛頓第二定律得，物體的加速度a= 合力 F=mamvvm vmvpptvtttt由于ppp，ttt所以， F = （1）結(jié)論：上式表示，物體所受合外力等于物體動(dòng)量的。這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)式。2動(dòng)量定理閱讀教材 2122 頁，回答下列問題將（ 1）式寫成m vmv

3、F(tt)（2）總結(jié)：表達(dá)式左邊是物體從t 時(shí)刻到 t 時(shí)刻動(dòng)量的變化量，右邊是物體所受合外力與這段時(shí)間的乘積。 （2）式表明，物體動(dòng)量的變化量，不僅與力的大小和方向有關(guān)，還與時(shí)間的長短有關(guān)，力越大、作用時(shí)間越長，物體動(dòng)量的變化量就。F(tt)這個(gè)量反映了力對時(shí)間的積累效應(yīng)。，稱為力的沖量，記為 ，即物理學(xué)中把IF(tt)，單位：名師精編優(yōu)秀教案，讀作“ 牛頓秒” 。將（ 2）式寫成ppI （3）（3）式表明，這個(gè)結(jié)論叫做 動(dòng)量定理 。探究：如果物體所受的力不是恒力， 對動(dòng)量定理的表達(dá)式應(yīng)該怎樣理解呢？可以證明：動(dòng)量定理不但適用于恒力，也適用于隨時(shí)間變化的變力。對于變力t情況，動(dòng)量定理中的F

4、應(yīng)理解為 變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。F 【知識(shí)拓展】 1、在實(shí)際中常遇到變力作用的情況，比如用鐵錘釘釘子，球拍擊乒乓球等，釘子和乒乓球所受的作用力都不F-tFt 0是恒力，這時(shí)變力的作用效果可等效為某一個(gè)恒力的作用，則0 該恒力就叫變力的平均值，如圖所示，是變力與平均力的圖象，其圖線與橫軸所圍的面積即為沖量的大小，當(dāng)兩圖線面積相等時(shí)， 即變力與平均力在 t0時(shí)間內(nèi)等效。2、利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題，還可以解決曲線運(yùn) 動(dòng)中的有關(guān)問題，將較難計(jì)算的問題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問題。3、動(dòng)量定理的方向性 例如：勻加速運(yùn)動(dòng)合外力沖量的方向與初動(dòng)量方向相同，勻減速運(yùn)動(dòng)合外力沖 量方向與初動(dòng)量

5、方向相反， 甚至可以跟初動(dòng)量方向成任何角度。在中學(xué)階段， 我 們僅限于初、 末動(dòng)量的方向、 合外力的方向在同一直線上的情況（即一維情況），此時(shí)公式中各矢量的方向可以用正、負(fù)號(hào)表示，首先要選定一 個(gè)正方向，與正方向相同的矢量取正值，與正方向相反的矢量 v v取負(fù)值。如圖所示，質(zhì)量為 m 的球以速度 v 向右運(yùn)動(dòng)，與墻壁碰撞 后反彈的速度為 v ，碰撞過程中， 小球所受墻壁的作用力 F 的方向向左。 若取向 左為正方向，則小球所受墻壁的作用力為正值，初動(dòng)量取負(fù)值，末動(dòng)量取正值，因而根據(jù)動(dòng)量定理可表示為 Ft=p-p=mv-（-mv）=mv十 mv。此公式中 F、v、v均指該物理量的大小。4、首先使

6、用動(dòng)量定理不必追究物體運(yùn)動(dòng)當(dāng)中的細(xì)節(jié)，只需研究運(yùn)動(dòng)的始末 狀態(tài)就可以解決問題， 它只注重力在時(shí)間上持續(xù)積累的效應(yīng)而不必像牛頓運(yùn)動(dòng)定律要考慮力的瞬時(shí)效應(yīng)， 這樣解題時(shí)，一般的情況較牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題要簡捷。5、另外動(dòng)量定理不但可用來解決單個(gè)物體的問題，也可以用來解決由幾個(gè) 物體組成的物體系的問題， 即：物體系總動(dòng)量的增量 等于相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體系所受合外力的沖量 由于沖量及動(dòng)量均為矢量， 因此所說的合外力的沖量以及總的 動(dòng)量增量均為矢量和?！镜湫屠}】據(jù)報(bào)載： 1962 年，一架 “子爵號(hào) ”客機(jī)，在美國的伊利奧特市上空 與一只天鵝相撞，客機(jī)墜毀，飛行員彈射逃生。設(shè)鳥的質(zhì)量 m=1.0kg，鳥的身長

7、0（因遠(yuǎn) L=15cm（除去毛），鳥與飛機(jī)相撞面積 S=0.01m 2，相撞前鳥的速度約為 小于飛機(jī)速度），相撞后其速度與飛機(jī)相同 .飛機(jī)飛行速度 v=600m/s（現(xiàn)代超音速 飛機(jī)的飛行速度是聲速的二到三倍） ，求鳥受到飛機(jī)對它的撞擊力為 F。解析： 由于飛機(jī)質(zhì)量 M m,故相撞過程中飛機(jī)速度不變，因此，撞擊時(shí)間 t=L/v=0.15/600s=2.5 10-4s。取鳥為研究對象， 因撞擊時(shí)間極短，因此可認(rèn)為名師精編優(yōu)秀教案F t=mv 1-mv0撞擊時(shí)間內(nèi)，鳥受到飛機(jī)對它的撞擊力為 F.根據(jù)動(dòng)量定理可得：F=(mv1-mv0)/t=1.0 600/2.5 10-4=2.4 10 6N. 這

8、里所求出的撞擊力 F，實(shí)際上只是撞擊時(shí)間內(nèi)的平均值。根據(jù)牛頓第三定律可知，鳥與飛機(jī)相撞時(shí)， 飛機(jī)所受的最大撞擊力亦為 4.8 10 6N，這樣巨大的撞擊力對撞擊表面產(chǎn)生的壓強(qiáng) P=F/S=4.8 10 6/0.01=4.8 10 8Pa，這樣巨大的壓強(qiáng)造成機(jī)毀鳥亡的結(jié)果是不稀奇的 . 完成教材 25 頁“ 問題與練習(xí)”14 題 1、2、3、4、【自學(xué)檢測】 1、甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)，乙物體先停下來，甲物體又經(jīng)較長時(shí)間停下來，下面敘述中正確的是（）A、甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量B、兩個(gè)物體受到的沖量大小相等C、乙物體受到的沖量大于甲物

9、體受到的沖量 D、無法判斷2、質(zhì)量為 m 的鋼球自高處落下，以速率 v碰地，豎直向上彈回，碰撞時(shí)間極短離地的速率為 v2，在碰撞過程中，地面對鋼球的沖量的方向和大小為（）A向下， m(v1-v2) B向下， m(v1+V 2) C向上， m(v1-v2) D向上， m(v1+V 2) 【能力拓展】 3、質(zhì)量為 0.1kg 的小球，以 10ms 的速度水平撞擊在豎直放置的厚鋼板上，而后以 7ms 的速度被反向彈回，設(shè)撞擊的時(shí)間為 0.01s，并取撞擊前鋼球速度的方向?yàn)檎较?，則鋼球受到的平均作用力為（）A30N B30N C170N D 170N （選做）4 把重物 G 壓在紙帶上，用一水平力緩

10、緩拉動(dòng)紙帶，重物跟著物體一起運(yùn)動(dòng)，若迅速拉動(dòng)紙帶，紙帶將會(huì)從重物下抽出，解釋這些現(xiàn)象的正確說法是：A、在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給物體的摩擦力大；B、在迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給物體的摩擦力小；C、在緩慢拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量大；D、在迅速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量小5、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起到1.80m 高處，碰撞時(shí)間為 0.040s，g 取 10m/s 2,求碰撞過程中地面對球的平均沖力?！井?dāng)堂檢測】 6、跳高運(yùn)動(dòng)員在跳高時(shí)總是跳到沙坑里或跳到海綿上，其目的是（）A、減小運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化B、減小運(yùn)動(dòng)員所受的沖量力名師精編優(yōu)秀教案C、延長著地過程的作用時(shí)間D、減小著地時(shí)運(yùn)動(dòng)員所受的平均沖7、從同一高度的平臺(tái)上，拋出三個(gè)完全相同的小球，甲球豎直上拋，乙球豎直 下拋，丙球平拋三球落地時(shí)的速率相同，若不計(jì)空氣阻力，則（量A、拋出時(shí)三球動(dòng)量不是都相同，甲、乙動(dòng)量相同，并均不小于丙的動(dòng)）B、