动量及其动量定理

动量及动量定理一、设计思想本节课以学生为主体，运用“引导→探究”模式进行教学。在课堂上鼓励学生主动参与、主动探究、主动思考、主动实践，在教师合理、有效的引导下进行高效率学习，以充分体现探究的过程和实现对学生探究能力培养的过程。为此本人在下面的三方面进行了尝试。1．变演示实验为实验设计，培养学生的创新能力。课堂演示实验一般以教师为主体，学生仅仅是旁观者，没有直接参与，不利于其创新能力的培养。教材上“鸡蛋落地不破”为课堂演示实验，本人在教学中将其改为探索性实验，让学生在课前设计各种不同的方法举行“鸡蛋落地不破，看谁举得高”设计比赛，在课堂上演示。让学生充分地动脑、动手、动口，发挥学生的主体作用，从而有利于学生创造性思维的激发。2．设计探索性实验，培养学生探索知识、发现问题的能力。传统的教学设计中在讲完“动量定理”时，让学生动手做这样一个小实验，如：课本上提到的“缓冲装置的模拟”，以加深对动量定理的理解。本人在教学过程的一开始就让同学两人一组做实验：“在课桌边上放一张纸，再在纸上放一块橡皮（或钢笔套），请同学做一个实验，把纸从橡皮（或钢笔套）下拉出，但不能把橡皮（或钢笔套）拉落下。边做边思考，怎样做才能完成这个实验，谈一谈自己的感受。”通过实践，充分体验纸对橡皮（或钢笔套）摩擦力的作用时间对其运动状态改变的影响。3．从学生的生活实际出发，感受和体验动量定理在生活实际中的应用。充分体现新课程标准中提出的“从生活走向物理，从物理走向社会”的要求。二、课前准备课前布置思考题：一个质量为60g的鸡蛋，从3m高处落到水泥地面上，要求着地后完整无损。请你设计一种可行的方案，并能演示。其理论依据是什么？能否根据你所学过的知识加以论证呢？三、教学目标（1）基础知识：理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理适用于变力；会用动量定理解释现象和处理有关的问题。（2）思想教育：学会用辩证的观点分析问题。（3）能力培养：用理论分析实际问题。四、重点与难点用动量定理解释有关现象，动量、冲量的方向问题，是使用动量定理的难点。五、教具鸡蛋，沙，橡胶锤，铁锤，细线，橡皮筋，小铁球，铁架台，宽约2cm，长约20cm的纸条，橡皮一块和投影片等。六、教学过程设计（一）创设问题情境，引入新课题。以10m/s的速度运动的球，能不能用头去顶？（足球，就能去顶；铅球，则不能。）质量为20g的小物体运动过来，能不能用手去接？（速度小，就能去接。速度大，如子弹，就不能。）动量决定于物体质量m与速度v的乘积。板书：P=mv有人说动量大的不能接，动量小的能接。还有人说如果是质量不太大，速度又不太快的物体就敢接了。那么如果是50g的鸡蛋以5m/s的进度向你飞来，你敢接吗？（头接鸡蛋时要用力，作用力大时，头对鸡蛋有作用冲量作用，鸡蛋会破的。）板书：I=Ft对于这个问题可以通过我们今天的学习，讨论冲量与动量的关系，进一步探索其答案。（二）做中学探究物理规律。师：请同学先思考这样一个问题：【投影片1】一个质量为60g的鸡蛋，从3m高处落到水泥地面上，要求着地后完整无损。请你设计一种可行的方案。理论依据是什么？能否根据你所学过的知识加以论证呢？学生讨论并提出多种方案：①在地上放一层海绵；②用海绵把鸡蛋包住；③做一个降落伞带着鸡蛋往下放；④在地上放一盆水（或沙）。师：我们请提出方案四的同学上讲台把实验做给同学们看一看。（学生上讲台站在凳上做这个实验）【演示实验】让鸡蛋从高3m处自由下落到沙地上。师：能不能讲一讲你这样做的理由？生：减少地面对鸡蛋的作用力。师：能不能从理论上加以论证呢？由学生自己推导，老师总结。板书：设一个质量为m的物体，初速度为v，在恒力F作用下在时间t内速度变化到v'。由于物体作匀加速运动，则有a＝（v'－v）/t再根据牛顿第二定律，有F＝ma，可得Ft＝mat＝mv'－mvF＝（mv'－mv）/t由上式可知在从相同高度落下的情况下，（mv'－mv）是一个定值，要使F减少，只有增加力的作用时间。所以上述方案中都是为了增加作用时间t。师：大家回过来讨论表达式Ft＝mv'－mv。式子左侧是物体受到所推外力合力的冲量，用I表示。mv'和mv是冲量作用前、作用后的动量。分别用P和P'表示。P'－P是物体动量的改变，又叫动量的增量。等式的物理意义是：物体动量的改变，等于物体所受外力冲量的总和。这就是动量定理。用公式表示：板书：I＝P'－P即物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化，这个结论叫做动量定理。Ft＝P'－P或Ft＝mv'－mv说明：（1）上述公式是一矢量式，其运算遵循平行四边形定则。若各量的方向在同一直线上，则应首先规定正方向，将矢量运算简化为代数运算。（2）在动量定理的上述推导中，我们是根据牛顿第二定律F＝ma和运动学公式vt＝v0+at，即在设定力是恒定情况下推导出来的。实际上，物体所受的力通常不是恒定的。例如在乒乓球与拍碰撞过程中，用球棒打击垒球，用铁锤钉钉子等，乒乓球、垒球和钉子所受的力就不是恒定的。但可以证明，动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间而变化的变力。对于变力的情况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。【投影片2】例：一个质量为0．18kg的垒球，以2m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0．01s。球棒对垒球的平均作用力有多大？【投影片3】应用步骤：①先选定正方向。②对物体（一般为单个物体）进行过程分析和受力分析，弄清各力在各过程中的冲量，求出合冲量，且注意各量的正负。③对物体进行状态分析，写出初、末状态的动量，并求出研究过程中的动量的变化量。④应用动量定理列式求解。师：学习了动量定理后，对上面同学的实验方案就能理解，并希望能自觉地运用。下面请每一个同学自己亲自来感受一下动量定理的应用。【投影片4】【小实验】在课桌边上放一张纸，再在纸上放一块橡皮，请同学做一个实验，把纸从橡皮下抽出，但不能把橡皮拉落下。边做边思考，怎样做才能完成这个实验，谈一谈自己的感受。（请一个实验失败的同学讲做不成功的感受，再请一个实验成功的同学到讲台上做给全班同学看。）（三）学中做揭示生活现象。师：请同学们举例动量定理在实际生活中的应用：例如：①跳远时跳落在沙坑里；②在搬运易碎物品时，在箱子里放一些碎纸、泡沫等；③轮船码头上装有橡皮轮胎；④打篮球接球时有缓冲动作；⑤蹦极；⑥杂技节目：胸口碎大石；⑦钉钉子用铁锤，而不用橡皮锤；师：懂得动量定理的原理在生活中也应该注意其有害性。（四）课堂，总结。（略）（五）布置作业。