動量定理及應(yīng)用探究頁P(yáng)PT課件

1、動量定理及應(yīng)用探究授課教師：云南師大附中 黃永華指導(dǎo)教師：云南師大附中 李 為第五屆全國中學(xué)物理教學(xué)改革大賽優(yōu)質(zhì)課精彩片段問題的引入外力的沖量對物體的動量是否會有影響？若有影響，它們之間的關(guān)系是什么？能否結(jié)合我們已學(xué)過的物理模型，通過實(shí)驗(yàn)的方法來證實(shí)它的存在？能否在現(xiàn)實(shí)生活中找到實(shí)例并分析它們的物理原理？探究一：外力的沖量與動量變化的關(guān)系外力的沖量與動量變化量是否有關(guān)呢？實(shí)驗(yàn)1：雞蛋會不會摔碎實(shí)驗(yàn)器材：雞蛋若干，海綿一塊，面團(tuán)一個，地板一塊，三個雞蛋從同一高度分別落到木板，面團(tuán)，海綿上。觀察雞蛋是否會摔碎。我們多次實(shí)驗(yàn)找雞蛋落到三種材料上剛好不碎時的極限高度，并比較它們的高度。把雞蛋從不同高度

2、落到面團(tuán)上，觀察雞蛋在什么情況下摔碎。 P相同，t 越大，F(xiàn) 越小 F 相同，t 越長， P越大t 相同， P越大，F(xiàn) 越大123結(jié)論實(shí)驗(yàn)2：從船秤看沖量實(shí)驗(yàn)材料：水槽（1個）、小球（1個）、小木桶（1個）、毫米刻度尺（1把）、紅墨水（1瓶）、 清水（若干）。設(shè)計思路： 在質(zhì)量相同的前提下，從不同高度釋放小球。小球與小木盒碰后變成一個整體，高度越高，則碰后系統(tǒng)所獲得的沖量就越大，排水量就越多。實(shí)驗(yàn)步驟： 分別從不同高度釋放同一小球，測量并記錄小木盒的排水量；比較排水量，得出結(jié)論。初步結(jié)論： 從上面的試驗(yàn)我們可以看出，P的變化量和F, t 都有一定關(guān)系，即和沖量有關(guān)。為了探究其中的關(guān)系究竟是什么

3、，我們設(shè)計了下面的實(shí)驗(yàn)。動量定理的公式推導(dǎo)Fvv0如圖所示，質(zhì)量為m的物體，放在光滑的水平面上，現(xiàn)在水平力恒力F 的作用下，由初速度v0開始運(yùn)動，經(jīng)時間t后，速度為v ，則在這段時間內(nèi) 探究二、用自由落體驗(yàn)證恒力的動量定理模型：自由落體器材：重物、天平、紙帶、打點(diǎn)計時器、刻度尺、鉛筆。實(shí)驗(yàn)步驟:1、將紙帶固定在重物上，使重物在豎直平面內(nèi)做自由落體，用打點(diǎn)計時器在紙帶上記錄。2、取下紙帶，取較清晰的一段進(jìn)行分析。3、將數(shù)據(jù)代入公式，驗(yàn)證恒力作用下的動量定理是否成立 。實(shí)驗(yàn)示意圖： 中點(diǎn)法求出首末點(diǎn)（A、B）速度大小(VA、 VB)。數(shù)出AB間打點(diǎn)個數(shù)，根據(jù)t=4T求出時間。其中圖示任意兩點(diǎn)間有一

4、點(diǎn)未標(biāo)出.表一:相鄰時間內(nèi)的位移sCE(m)sED(m)sDG(m)sGJ(m)質(zhì)量M(kg)10.03400.09470.15310.21650.29520.07310.13310.19610.25300.29530.05700.11620.17750.23610.295vA(m/s)vB(m/s)vF(m/s)vH(m/s)加速度a(m/s2)時間t(s)10.4251.1841.9142.7069.3200.08020.9141.6642.4513.1639.4880.08030.7131.4532.2192.9519.3910.080表二:速度及加速度VB-VA=at 1.184-0.

5、425=0.759 (m/s) 9.320.08=0.746 誤差=1.8%mvAmvBmvFmvHt11.2543.4935.6467.9830.0822.6964.9097.2309.3310.0832.1034.2866.5468.7050.08表三：各點(diǎn)動量大小結(jié)論：恒力的動量定理成立 。實(shí)驗(yàn)器材：壓力傳感器、計算機(jī)、重物、鐵架臺實(shí)驗(yàn)示意圖：實(shí)驗(yàn)步驟：1、用天平測量重物質(zhì)量。2、在電腦上觀察壓力傳感器所傳圖像，測其面積，即S=Ft。3、用米尺測出重物下落的高度h，用，驗(yàn)證變力的動量定理是否成立。用力傳感器驗(yàn)證變力的動量定理S=Ft重物質(zhì)量m(kg)下落高度h(m)圖像所圍面積S(Ns)

6、重力沖量mgT(Ns)10.2000.130.990.9220.2000.110.920.8630.2000.110.850.87結(jié)論：變力的動量定理成立。表三：重力的沖量與彈力的沖量公式應(yīng)用注意事項：Ft=p 當(dāng)F為恒力時可用于求動量的變化量。當(dāng)F為變力時求出始末兩點(diǎn)的速度可求出動量的變化量，即沖量。誤差分析：1、紙帶與打點(diǎn)計時器間有摩擦。2、交流電壓不穩(wěn)定，點(diǎn)間時間不等。3、質(zhì)量測量誤差。4 、傳感器測量時的誤差。 曲線運(yùn)動中的動量定理探究背景適當(dāng)位置放置照相機(jī)將小球從軌道一高度釋放，利用相機(jī)拍是小球軌跡，進(jìn)而利用對平拋運(yùn)動分析的手法測量小球運(yùn)動量。小球質(zhì)量為0.014kg每一格邊長0.0

7、51m數(shù)據(jù)處理 將橫坐標(biāo)等分做多份。在相片上做出對應(yīng)的點(diǎn)，利用比例尺計算出實(shí)際情況中小球的位置。數(shù)據(jù)處理點(diǎn)a動量點(diǎn)b沖量動量改變量在處理這個三角形的時候，使用余弦定理的數(shù)學(xué)方法來進(jìn)行。例如，測量后，測出”點(diǎn)a”動量，然后測出”點(diǎn)b”動量，以及兩者之間的夾角,之后計算動量改變量,與重力的沖量相比較.x0=0.103my0=0.0641mvy0=2gh=1.11m/svx0=0.852m/s合速度0=1.40m/s 角度0=52.49t0=0.121sx1=0.257my1=0.419mvy1=2gh=2.85m/svx1=0.852m/s合速度1=2.98m/s 角度1=69.18t1=0.30

8、2s實(shí)際數(shù)據(jù)處理16.690.0196kgm/s0.0417kgm/s序號動量Pa動量Pb計算的動量改變量p實(shí)際重力沖量Ip與I的大小的相對誤差p與I的夾角/rad大小kgm/s角度/rad大小kgm/s角度/ad大小kgm/s角度/rad大小kgm/s角度/rad12345序號動量Pa動量Pb計算的動量改變量p實(shí)際重力沖量Ip與I的大小的相對誤差p與I的夾角/rad大小kgm/s角度/rad大小kgm/s角度/ad大小kgm/s角度/rad大小kgm/s角度/rad10.01450.6040.02020.940.008221.570.008221.570.00%020.1220.2040.0

9、3811.250.01161.570.01201.572.79%030.02741.120.03501.220.008221.570.008321.571.20%040.01960.9200.04171.290.02431.570.02471.571.33%050.04281.290.05071.330.008221.570.008241.570.25%0探究三:動量定理在生活中應(yīng)用及分析動量定理減小作用時間以增大受力增大作用時間以減小受力減小作用時間以增大受力鐵錘敲擊釘子截拳道破碎錘相關(guān)參數(shù)：打擊頻率：350750/min 打擊能量：約3000J破碎錘功率一定，每一次碰撞過程動量變化：頻率：

10、6Hz12.5Hz打擊力：10800N22500N增大作用時間以減小受力足球定球時的屈體動作火星探測器降落時的緩沖措施汽車碰撞的安全設(shè)施上世紀(jì)80年代，1毫米以上90年代，縮減為0.8-1毫米如今，大多在0.6-0.8毫米。汽車鋼板厚度：在碰撞發(fā)生時由 可得：探究評價 首先，同學(xué)們通過對教材自學(xué)和生活中常見實(shí)例的觀察分析，發(fā)現(xiàn)外力的沖量是物體動量的變化的原因（培養(yǎng)了同學(xué)“發(fā)現(xiàn)問題提出問題解決問題”的能力）；而且還能利用我們學(xué)過的知識進(jìn)行理論推導(dǎo)，得出了動量定理的表達(dá)式，從而獲得科學(xué)知識。 探究評價 其次，同學(xué)們在進(jìn)行探究的過程中，利用了控制變量法（如雞蛋碰撞實(shí)驗(yàn)）、實(shí)驗(yàn)法（攝影描軌跡、傳感器采集數(shù)據(jù)和計算機(jī)處理數(shù)據(jù)）、分析與綜合的方法，同時探究的過程還遵循從“定性定量”，從“簡單復(fù)雜”，這符合科學(xué)研究方法和思維躍遷的過程，符合科學(xué)家探求未知科學(xué)領(lǐng)域的途徑。探究評價 最后，同學(xué)們在探究的過程中，學(xué)會了分工合作，學(xué)會了交流討論，學(xué)會了質(zhì)疑，學(xué)會了共同克服困難和解決困難，從而培養(yǎng)了同學(xué)的科學(xué)探究精神。不足的地方： 語言、文字的