高中物理选修3-5全部学案

§1动量冲量（一）教学目标1．理解冲量和动量的概念，知道它们的单位和定义。2．理解冲量和动量的矢量性，理解动量变化的概念。知道运用矢量运算法则计算动量变化，会正确计算一维的动量变化.（二）教学重点：动量和冲量的概念（三）教学难点：动量变化量的计算（四）知识梳理：思考与讨论：（1）取几颗弹丸，分发给学生传看.将一颗弹丸装入玩具手枪，一手持枪，一手持纸靶，沿平行于黑板的方向击发：弹丸穿透纸靶接着，佯装再次装弹(不让学生知道实际是空膛)，声明：数到三时，开枪然后举枪指向某一区域的同学，缓缓地数出一、二、三，不等枪响，手枪所指区域的同学即已作出或抵挡或躲避的防御反应（2）空气中的气体分子具有很大的速度(可达105m/s)，它们无时不在撞击着我们最珍贵也是最薄弱的部位——眼睛，为什么我们却毫不在乎?一、动量（1）物理意义（2）定义（3）定义公式（4）单位(两个相等的单位)（5）性质(6)理解;动量是状态量，对应速度为瞬时速度。动量是矢量，动量的改变的理解与计算遵循平行四边形定则。动量大小与动能大小之间的关系：（7）动量的改变的定义及公式、方向性例1．质量为0.2kg的垒球以30m/s的速度飞向击球手经击球手奋力打击后，以50m/s的速度反弹，设打击前后，垒球沿同一直线运动，试分析：(1)打击后，垒球的动量大小是变大了还是变小了，变大或变小了多少?(2)在打击过程中，垒球的动量变化是多大?方向如何?(3)思考：在(1)、(2)两问中，结果为什么会不同?例2．下列关于动量的说法中，正确的是：（）A．物体做匀速圆周运动的动量总是在改变，而它的动能不变；B．物体做匀速圆周运动半周时间的动量改变为零，其动能改变也为零；C．物体做匀速圆周运动1/4周时间动量改变的大小为原来的2倍；D．物体的运动状态改变，其动量一定改变思考与讨论：（1）如果一个物体处于静止状态，其动量为零.那么，我们怎样使它获得动量呢?（2）使静止物体获得动量的方法：施加作用力，并持续作用一段时间.（3）使物体获得一定大小的动量，既可以用较大的力短时间作用，也可以用较小的力长时间作用。（请学生思考：跳高和跳远有何区别？并举出短时间内使物体获得动量的若干实例）即不论力的大小和作用时间如何，只要两者的乘积相同，则产生的动力学效果就相同。t/sF/N246051015二、冲量（1）物理意义（2）定义（3）定义公式及适用条件（4）单位(两个相等的单位)（5）性质（6）理解：冲量是过程量，要注意是哪个力在那个过程的冲量。冲量的物理意义可以用图像法描述。要注意意义的拓展。例3.关于冲量的运算：静止在水平桌面上的物体，受到一个推力(以水平向右为正向)，则：（1）力在6s内的冲量是多少?方向如何?（2）这个冲量在数值上与F---t图中阴影面积有何联系?（3）如果推力方向不变，在6s内从零均匀增大到15N，你能计算出6s内的冲量吗?例4．在光滑水平桌面上静置一物体，现用方向不变的水平力作用在物体上，已知力的大小随时间变化如图所示，试求0～6s内作用力的总冲量。例5．如图所示为马车模型，马车质量为m，马的拉力F与水平方向成θ角，在拉力F的拉力作用下匀速前进了时间t，则在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量大小分别为：（）A．Ft，0，FtsinθB．Ftcosθ，0，FtsinθC．Ft，mgt，FtcosθD．Ftcosθ，mgt，Ftcosθ例6．质量相等的A、B两个物体，沿着倾角分别为α和β的两个光滑斜面，由静止从同一高度h2开始下滑到同样的另一高度h1的过程中（如图所示），A、B两个物体相同的物理量是（）A．所受重力的冲量；B．所受支持力的冲量；C．所受合力的冲量；D．动量改变量的大小t/sF/N246510150t/sF/N246510150同步训练：1．对于力的冲量的说法，正确的是：（）A．力越大，力的冲量就越大；B．作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大C．F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量相同；D．静置于地面的物体受到水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量为零2．一个质量为m的小钢球，以速度v1竖直向下射到质量较大的水平钢板上，碰撞后被竖直向上弹出，速度大小为v2，若v1=v2=v，那么下列说法中正确的是：（）A．因为v1=v2，小钢球的动量没有变化B．小钢球的动量变化了，大小是2mv，方向竖直向上；C．小钢球的动量变化了，大小是2mv，方向竖直向下；D．小钢球的动量变化了，大小是mv，方向竖直向上。3．物体动量变化量的大小为5kg·m/s，这说明：（）A．物体的动量在减小B．物体的动量在增大C．物体的动量大小也可能不变D．物体的动量大小一定变化4．以初速度20m／s竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体，不计空气阻力，g取10m/s2．则抛出后第1s末物体的动量为______kg·m/s，抛出后第3s末物体的动量为____kg·m/s，抛出3s内该物体的动量变化量是_____kg·m/s．(设向上为正方向)5．如图所示，用一个与水平面成θ角的恒力F，推着质量为m的木箱沿光滑水平面运动，则在作用时间t内，下列说法中正确的是：（）A．推力的冲量FtcosθB．重力的冲量为0C．推力F的冲量是Ft；D．木箱的合外力冲量是Ft6．在离地面同一高度有质量相同的三个小球a、b、c，a球以速率0v竖直上抛，b球以相同速率0v竖直下抛，c球做自由落体运动，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．a球与b球落地时动量相同；B．a球与b球落地时动量的改变量相同；C．三球中动量改变量最大的是a球，最小的是b球；D．只有b、c两球的动量改变量方向是向下的。7．对于力的冲量的说法，正确的是：（）A．力越大，力的冲量就越大B．作用在物体上的力越大，力的冲量也不一定大C．F1与其作用时间t1的乘积F1t1的大小等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2的大小，则这两个冲量相同D．静置于地面的物体受到水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量为零8．下列说法正确的是：（）A．动量为零时，物体一定处于平衡状态B．动能不变，物体的动量一定不变C．物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变D．物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动9．一个质量为0．3kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同。则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为：（）A．Δv=0B．Δv=12m/sC．W=0D．W=10．8J10．一个质量2kg的物体，以初速度10m/s水平抛出，则抛出时动量的大小为_____kg·m/s；1s末物体的动量大小为_______kg·m/s，这1s内动量的变化大小为_______kg·m/s，方向为____________。这1s内重力的冲量大小为_______N·s，方向为_______________（g＝10m/s2）11．关于物体的动量，下列说法中正确的是()A．物体的动量越大，其惯性也越大；B．同一物体的动量越大，其速度不一定越大C．物体的加速度不变，其动量一定不变D．运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向12．下列说法中正确的是()A．合外力的冲量是物体动量变化的原因B．若合外力对物体不做功，则物体的动量一定不变C．作用在物体上的合外力越小，物体的动量变化越小D．物体如果不受外力作用，则物体的动量保持不变13.若物体在运动过程中受到的合力不为零,则()A.物体的动能不可能总是不变的；B.物体的动量不可能总是不变的C.物体的加速度一定变化；D.物体的速度方向一定变化14.物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间t1内速度由0增大到v,在时间t2内速度由v增大到2v。设F在t1内做的功是W1,冲量是I1;在t2内做的功是W2,冲量是I2,那么()A.I1I2,W1=W2；B.I1I2,W1W2；C.I1=I2,W1=W2D.I1=I2,W1W215．(多选)静止在光滑水平面上的物体，受到水平拉力F的作用，拉力F随时间t变化的图象如图所示，则下列说法中正确的是：()A．0～4s内物体的位移为零B．0～4s内拉力对物体做功为零C．4s末物体的动量为零D．0～4s内拉力对物体的冲量为零§2动量定理（一）教学目标：1．理解和掌握动量及冲量概念；2．理解和掌握动量定理的内容以及动量定理的实际应用；3．掌握矢量方向的表示方法，会用代数方法研究一维的矢量问题。(二)教学重点：动量、冲量的概念，动量定理的应用（三）教学难点：动量、冲量的矢量性（四）知识梳理：思考与讨论：演示实验1：鸡蛋落地【演示】事先在一个白铁桶的底部垫上一层海绵（不让学生知道），让一个鸡蛋从一米多高的地方下落到白铁桶里，事先让学生推测一下鸡蛋的“命运”，然后做这个实验。结果发现并没有象学生想象的那样严重：发现鸡蛋不会被打破！演示实验2：缓冲装置的模拟【演示】用细线悬挂一个重物，把重物拿到一定高度，释放后重物下落可以把细线拉断，如果在细线上端拴一段皮筋，再从同样的高度释放，就不会断了。在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里；跳高时在下落处要放海绵垫子；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等，这样做的目的是为了什么呢？而在某些情况下，我们又不希望这样，比如用铁锤钉钉子。这些现象中的原因是什么呢？通过我们今天的学习来探究其中的奥秘。1．用动量概念表示牛顿第二定律------动量定理的推导2.内容：3.公式：4.意义：动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。对于变力情况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值，如图所示，是变力与平均力的F-t图象，其图线与横轴所围的面积即为冲量的大小，当两图线面积相等时，即变力与平均力在t0时间内等效。利用动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题，FF0t0t将较难计算的问题转化为较易计算的问题。5.适用条件：6.理解：（1）矢量性(2)因果性（3）对动量变化率的认识。牛顿第二定律的另一种表述及表达式（4）对单位的认识7.应用：(1)解释常见现象。(2)解题思路：研究对象，选过程确定初末态，受力分析，选择正方向，列方程。（动量定理的研究对象一般只能是单个物体，要区分外力和内力）。例1．鸡蛋从同一高度自由下落，第一次落在地板上，鸡蛋被打破；第二次落在泡沫塑料垫上，没有被打破。这是为什么？例2．某同学要把压在木块下的纸抽出来。第一次他将纸迅速抽出，木块几乎不动；第二次他将纸较慢地抽出，木块反而被拉动了。这是为什么？例3.一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷人泥潭中。若把在空中下落的过程称为过程Ⅰ，进人泥潭直到停止的过程称为过程Ⅱ，则()A．过程I中钢珠的动量的改变量等于重力的冲量B．过程Ⅱ中阻力的冲量的大小等于过程I中重力的冲量的大小C．I、Ⅱ两个过程中合外力的总冲量等于零D．过程Ⅱ中钢珠的动量的改变量等于零例4.质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里。求：⑴沙对小球的平均阻力F；⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。例5.质量为m=1kg的小球由高h1=0.45m处自由下落，落到水平地面后，反跳的最大高度为h2=0.2m，从小球下落到反跳到最高点经历的时间为Δt=0.6s，取g=10m/s2。求：小球撞击地面过程中，球对地面的平均压力的大小F?例6.一个质量为m=2kg的物体，在F1=8N的水平推力作用下，从静止开始沿水平面运动了t1=5s，然后推力减小为F2=5N，方向不变，物体又运动了t2=4s后撤去外力，物体再经过t3=6s停下来。试求物体在水平面上所受的摩擦力?FABC例7.质量为M的汽车带着质量为