1.2動(dòng)量定理（教學(xué)設(shè)計(jì)）-【大單元教學(xué)】（人教版2019選擇性必修第一冊(cè)）

第一章動(dòng)量守恒定律第2節(jié)動(dòng)量定理【教學(xué)內(nèi)容分析】動(dòng)量定理是一個(gè)重要的規(guī)律，它揭示了力在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)作用的累積效果與動(dòng)量變化之間的關(guān)系，進(jìn)一步揭示了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化與相互作用之間的關(guān)系。前一節(jié)內(nèi)容重在建立動(dòng)量概念，并沒有關(guān)注一個(gè)物體動(dòng)量變化的原因。通過恒力情況下的理論推導(dǎo)，可以認(rèn)識(shí)到?jīng)_量是動(dòng)量發(fā)生變化的原因，同時(shí)動(dòng)量定理也是下一節(jié)從理論上推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律的基礎(chǔ)。教材雖然是在恒力作用的情況下由牛頓第二定律推導(dǎo)出動(dòng)量定理的，但是動(dòng)量定理不僅適用于恒力的情況，也適用于變力的情況。正因?yàn)槿绱?，?dòng)量定理在實(shí)際中有更廣泛的應(yīng)用，尤其在解決作用時(shí)間短、作用力大而且隨時(shí)間變化快的打擊、碰撞等問題時(shí)，用動(dòng)量定理要比用牛頓第二定律更方便?！窘虒W(xué)目標(biāo)和核心素養(yǎng)】1物理觀念：能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理的表達(dá)式；理解動(dòng)量定理的確切含義，知道動(dòng)量定理適用于變力。2科學(xué)思維：會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)的問題。3科學(xué)探究：通過對(duì)動(dòng)量定理的探究過程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問題，認(rèn)識(shí)物理模型工具在物理學(xué)的作用。4科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：有參與科技活動(dòng)的熱情，有從生活到物理，從物理到生活的意識(shí)?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】動(dòng)量定理的推導(dǎo)和對(duì)動(dòng)量定理的理解2．利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和一維情況下的定量分析。3．動(dòng)量定理的矢量性，也就是如何正確理解“合”外力的沖量等于物體“動(dòng)量的變化”。尤其是方向的一致性，即合外力的沖量的方向和動(dòng)量變化量的方向一致。【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)法、講練法、討論法【教學(xué)用具】投影儀，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備；完成該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材，2個(gè)雞蛋、2個(gè)燒杯、布、刻度尺【教學(xué)過程】一、創(chuàng)設(shè)情境，引入課題讓粉筆從相同的高度分別落到水泥地上和鋪在地上的厚布上，觀察會(huì)有怎樣的現(xiàn)象發(fā)生。結(jié)果：落在水泥地上的粉筆斷了，而落在墊有厚布的地上卻沒有斷。思考：為什么會(huì)產(chǎn)生這兩種不同的現(xiàn)象？二、新課教學(xué)（一）溫故知新在前面所學(xué)的動(dòng)能定理中，我們知道，動(dòng)能的變化是由于力的位移積累即力做功的結(jié)果，那么，動(dòng)量的變化又是什么原因引起的呢？（二）情境探究思考：汽車以速度V運(yùn)動(dòng)，急剎車到停止。若對(duì)車施加很大的阻力，則車停止時(shí)間很短；如果對(duì)車施加很小的阻力，則車停止時(shí)間較長(zhǎng)。兩種情況下，汽車的_______變化相同?？梢?，引起運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，要考慮_______和_________這兩個(gè)因素。（引導(dǎo)學(xué)生對(duì)引起動(dòng)量變化因素的思考）（三）問題探究問題情景：假設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體在恒定的合外力F作用下，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，初速度為v，經(jīng)過一段時(shí)間t后，速度變?yōu)関′，試探究合外力F的表達(dá)式。由牛頓第二定律知：F=ma，加速度：，即，推導(dǎo)得Ft=mv'–mv0=Δp（類比動(dòng)能定理得出沖量概念），F(xiàn)t=mv'–mv0=Δp描述物體動(dòng)能變化的物理量是功，那么描述物體動(dòng)量變化的量是什么呢？--------引出沖量概念。（四）沖量1.定義：在物理學(xué)中，把力與力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量。2.公式：I=Ft3.單位：?！っ耄∟·s）4.意義：（1）沖量是矢量，作用力的方向不變時(shí)其方向與力的方向相同。(2)沖量是過程量，是力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)。(3)沖量和功不同，恒力在一段時(shí)間內(nèi)可能不作功，但一定有沖量。問題：根據(jù)圖像求出恒力F0在時(shí)間t內(nèi)I=F0t思考：若F為變力，如何求其沖量？一段時(shí)間內(nèi)的變力近似認(rèn)為物體在每一時(shí)段以受到某一恒力一段時(shí)間內(nèi)的變力的沖量一段時(shí)間內(nèi)的變力近似認(rèn)為物體在每一時(shí)段以受到某一恒力一段時(shí)間內(nèi)的變力的沖量微元法：由圖可知F-t圖線與時(shí)間軸之間所圍的“面積”的大小表示對(duì)應(yīng)時(shí)間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。（微元法是高中物理中的一種重要方法，借助微元法求解變力沖量）我們可以把碰撞過程細(xì)分為很多短暫過程，每個(gè)短暫過程中物體所受得力沒有很大的變化，這樣對(duì)于每個(gè)短暫過程就能夠應(yīng)用Ft=Δp，把應(yīng)用于每個(gè)短暫過程的關(guān)系式相加，就得到整個(gè)過程的動(dòng)量定理。在應(yīng)用Ft=Δp處理變力問題時(shí)，式中F應(yīng)該理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。沖量的計(jì)算要明確求哪個(gè)力的沖量，還是物體的合外力的沖量。I=Ft只能求恒力的沖量。若合外力是變力，則F應(yīng)該理解為變力平均值。（五）動(dòng)量定理類比動(dòng)能定理的定義類比得出動(dòng)量定理的內(nèi)容。1、內(nèi)容：物體在一個(gè)過程中所受力的沖量等于它在這個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量，這就是動(dòng)量定理。2、表達(dá)式：Ft=mv'–mv03、對(duì)動(dòng)量定理的理解：（1）表明合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因；（2）動(dòng)量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動(dòng)量變化的方向相同。（3）動(dòng)量的變化率：動(dòng)量的變化跟發(fā)生這一變化所用的時(shí)間的比值。由動(dòng)量定理，得，可見，動(dòng)量的變化率等于物體所受的合力。當(dāng)動(dòng)量變化較快時(shí)，物體所受合力較大，反之較?。划?dāng)動(dòng)量均勻變化時(shí)，物體所受合力為恒力。（六）動(dòng)量定理的應(yīng)用【想一想】讓粉筆從相同的高度分別落到水泥地上和鋪在地上的厚布上，觀察會(huì)有怎樣的現(xiàn)象發(fā)生。結(jié)果：落在水泥地上的粉筆斷了，而落在墊有厚布的地上卻沒有斷。（做到首尾呼應(yīng)）粉筆從某一高度下落，分別與水泥地面和厚布?jí)|接觸前的速度是相同的，也即初動(dòng)量相同，碰撞后速度均變?yōu)榱?，即末?dòng)量均為零，因而在相互作用過程中粉筆的動(dòng)量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時(shí)間不同，與水泥地面碰時(shí)作用時(shí)間短，與厚布?jí)|相碰時(shí)作用時(shí)間較長(zhǎng)，由Ft=Δp知，粉筆與水泥地面相碰時(shí)作用大，會(huì)被摔斷，與厚布相碰時(shí)作用力較小，因而不會(huì)被摔斷。問題：舉例說(shuō)明生活中還有那些現(xiàn)象利用了動(dòng)量定理？動(dòng)量定理解釋生活現(xiàn)象：由Ft=ΔP可知：①△P一定，t短則F大，t長(zhǎng)則F??；——緩沖裝置②t一定，F(xiàn)大則△P大，F(xiàn)小則△P小；③F一定，t長(zhǎng)則△P大，t短則△P小。（通過例題，帶領(lǐng)學(xué)生體會(huì)動(dòng)量定理的使用，加深學(xué)生對(duì)動(dòng)量定理的理解）例題一個(gè)質(zhì)量m=0.18kg的壘球，以?0=25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后，反向水平飛回，速度的大小變?yōu)?=45m/s。設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間t=0.01s，求球棒對(duì)壘球的平均作用力。分析：球棒對(duì)壘球的作用力是變力，力的作用時(shí)間很短。在這個(gè)短時(shí)間內(nèi)，力先是急劇增大，然后又急劇的減小為0，在沖擊、碰撞這類問題中，相互作用的時(shí)間很短，力的變化都具有這個(gè)特點(diǎn)。動(dòng)量定理適用于變力作用的過程，因此，可以用動(dòng)量定理計(jì)算棒對(duì)壘球的平均作用力?！舅悸房偨Y(jié)】運(yùn)用動(dòng)量定理解題的一般步驟1.確定研究對(duì)象2.對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，確定全部外力及作用時(shí)間；3.找出物體的初末狀態(tài)并確定相應(yīng)的動(dòng)量；4.如果初、末動(dòng)量在同一直線上，則選定正方向，并給每個(gè)力的沖量和初末動(dòng)量帶上正負(fù)號(hào)，以表示和正方向同向或反向；如果初、末動(dòng)量不在同一直線上，則用平行四邊形定則求解；5.根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解?！緞?dòng)量定理的適用范圍】1、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(duì)于變力，動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值；2、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，將較難的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為較易的計(jì)算問題；3、動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體，也適用于微觀現(xiàn)象和變速運(yùn)動(dòng)問題。動(dòng)量定理的優(yōu)點(diǎn)：不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)（七）課堂小結(jié)【課堂練習(xí)】1．物體A和B用輕繩相連，在輕質(zhì)彈簧下靜止不動(dòng)，如圖甲所示，物體A的質(zhì)量為m，物體B的質(zhì)量為M。當(dāng)連接A．B的繩突然斷開后，物體A上升經(jīng)某一位置時(shí)速度的大小為v，這時(shí)物體B下落速度的大小為u，如圖乙所示。這段時(shí)間里，彈簧的彈力對(duì)物體A的沖量為()A．mv B．mv－MuC．mu＋Mu D．mv＋mu2．在光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量均為2kg的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)a在水平恒力Fa＝4N作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)4s，質(zhì)點(diǎn)b在水平恒力Fb＝4N作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)4m，比較這兩質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)歷的過程，可以得到的正確結(jié)論是()A．質(zhì)點(diǎn)a的位移比質(zhì)點(diǎn)b的位移大B．質(zhì)點(diǎn)a的末速度比質(zhì)點(diǎn)b的末速度小C．力Fa做的功比力Fb做的功多D．力Fa的沖量比力Fb的沖量小3．如圖所示，質(zhì)量為m的物體在跟水平方向成θ角的力F作用下，以速度v勻速前進(jìn)t秒鐘，則物體在這段時(shí)間內(nèi)受到力F的沖量與合外力的沖量各為()A．Ft，F(xiàn)tcosθ B．Ftsinθ，F(xiàn)tcosθC．Ft，F(xiàn)tsinθ D．Ft，04．（2009?重慶高考）2009年中國(guó)女子冰壺隊(duì)首次獲得了世界錦標(biāo)賽冠軍，這引起了人們對(duì)冰壺運(yùn)動(dòng)的關(guān)注。冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡(jiǎn)化為如下過程：如圖16－6－7所示，運(yùn)動(dòng)員將靜止于O點(diǎn)的冰壺(視為質(zhì)點(diǎn))沿直線OO′推到A點(diǎn)放手，此后冰壺沿AO′滑行，最后停于C點(diǎn)。已知冰面和冰壺間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，冰壺質(zhì)量為m，AC＝L，CO′＝r，重力加速度為g。（1）求冰壺在A點(diǎn)的速率；（2）求冰壺從O點(diǎn)到A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中受到的沖量大??；（3）若將BO′段冰面與冰壺間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小為0.8μ，原只能滑到C點(diǎn)的冰壺能停于O′點(diǎn)，求A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離。5．如圖所示，l、m已知（l為擺長(zhǎng)，m為擺球質(zhì)量），最大擺角小于5°，當(dāng)小球擺到B點(diǎn)并向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，有質(zhì)量為M置于光滑水平面上的物體在一水平向右恒力作用下開始運(yùn)動(dòng)，要使兩物體的動(dòng)量有可能相同，作用在物體上的恒力應(yīng)為多大？6．如圖所示，固定在輕質(zhì)彈簧的兩端質(zhì)量分別為M1＝0.5kg、M2＝1.49kg的兩個(gè)物體，置于光滑的水平面上，M1靠在光滑的豎直墻上。現(xiàn)有一顆質(zhì)量M＝0.01kg的子彈，以600m/s的水平速度射入M2中，最后M1和M2都將向右運(yùn)動(dòng)。求豎直墻對(duì)M1的沖量。答案1．D2．AC3．D4．（1）2μgL（2）m2μgL（3）L－45．2(1?cosθ)6．大小為12N?s，方向向右）連續(xù)射擊時(shí)槍所受到的平均反沖作用力是多大？學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量表小組_________

姓名___________

日期___________

評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)

價(jià)

標(biāo)

準(zhǔn)評(píng)價(jià)方式備注優(yōu)（5分）良（4分）中（3分）差（2分）自評(píng)互評(píng)家長(zhǎng)評(píng)師評(píng)學(xué)習(xí)態(tài)度1、學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，重視學(xué)習(xí)過程的反思，積極優(yōu)化學(xué)習(xí)方法2逐步形成濃厚的物理學(xué)習(xí)興趣3、保質(zhì)保量按時(shí)完成作業(yè)4、重視自主探索、自主學(xué)習(xí)，拓展視野積極，熱情，主動(dòng)積極熱情但欠主動(dòng)態(tài)度一般較差學(xué)習(xí)方式1、學(xué)生個(gè)體的自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，會(huì)傾聽、思考、表達(dá)和質(zhì)疑。2、學(xué)生普遍有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)過程中參與度高。3、學(xué)生之間能采取合作學(xué)習(xí)的方式，并在合作中分工明確地進(jìn)行有序和有效的探究。4、學(xué)生在學(xué)習(xí)中能自主反思，發(fā)揮求異、求新的創(chuàng)新精神，積極地提出問題和討論問題。自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，會(huì)傾聽、思考、表達(dá)和質(zhì)疑。自主學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，會(huì)傾聽、思考、表達(dá)。自主學(xué)習(xí)能力一般，會(huì)傾聽。自主學(xué)習(xí)能力較差，不會(huì)思考。參與程度1認(rèn)真參加物理學(xué)習(xí)活動(dòng)，積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于解決問題2逐步提高物理表達(dá)與交流能力3積極參加物理探究、物理建?；顒?dòng)，加強(qiáng)物理文化的學(xué)習(xí)4積極參加物理實(shí)踐活動(dòng)等積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于解決問題，表達(dá)能力強(qiáng)積極思考，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于解決問題能發(fā)現(xiàn)問題，俁解決問題能力一般參與意識(shí)不夠積極主動(dòng)合作意識(shí)1積極參加物理合作學(xué)習(xí)，勇于接受任務(wù)、敢于承擔(dān)責(zé)任2加強(qiáng)小組合作，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同提高3樂于助人，積極幫助學(xué)習(xí)有困難的同學(xué)4公平、公正地進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，評(píng)價(jià)過程認(rèn)真、負(fù)責(zé)、有誠(chéng)信合作意識(shí)強(qiáng)，組織能力好，與別人互相提高，有學(xué)習(xí)效果能與他人合作，并積極幫助有困難的學(xué)習(xí)有合作意識(shí)，但總結(jié)能力不強(qiáng)不能很好地與他人合作學(xué)習(xí)探究活動(dòng)1積極嘗試、體驗(yàn)物理研究的過程2逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，不怕困難的科學(xué)精神3勇于質(zhì)疑，善于反思，有創(chuàng)新意識(shí)4善于觀察分析物理事實(shí)，提出有意義的物理問題，猜測(cè)、探求適當(dāng)?shù)奈锢斫Y(jié)論和規(guī)律，給出解釋和證明，撰寫探究活動(dòng)報(bào)告①對(duì)事物的性質(zhì)、規(guī)律及該事物與他事物內(nèi)在聯(lián)系達(dá)到較深刻的理解②（同左①）理解較淺③（同左①）理解模糊①未理解知識(shí)和技