2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第八章 動量 一、沖量和動量(第一課時).doc

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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第八章 動量 一、沖量和動量(第一課時) 從容說課 本節(jié)課是這一章的基礎(chǔ)，重點講述動量和沖量兩個概念．在學(xué)生搞清楚概念后，讓學(xué)生掌握這兩個物理量在一維情況下的算法． 本節(jié)教材的特點是： 1.沖量和動量是兩個不容易理解的概念，對它們的理解，要通過整章的教學(xué)過程逐步深 入．所以在本節(jié)教學(xué)中只能使學(xué)生對這兩個概念有一初步的了解，對其引入過程、定義、矢量 性、計算式、單位等作簡單了解．不能操之過急，要求過高． 2.由于沖量和動量的矢量性，導(dǎo)致對它們的運算必須運用平行四邊形定則．盡管在高中階 段不涉及不共線的情況。但還是應(yīng)該給學(xué)生交代清楚，在學(xué)生了解了其矢量性后再著重訓(xùn)練一維情況下動量的計算方法． 結(jié)合本節(jié)教材的特點．我認為本節(jié)的目標應(yīng)定位如下： 1.讓學(xué)生明白什么是動量．什么是沖量．并且讓學(xué)生知道其矢量性、計算式及單位。 2.在學(xué)生了解了概念的基礎(chǔ)上，通過教學(xué)使學(xué)生初步掌握一維情況下動量變化量的計算方法。 針對上述目標．本節(jié)課的重點應(yīng)放在對概念的理解和對動量變化量的一維計算上,而本節(jié)課的難點則是概念理解和動量變化量的計算方法． 綜合本節(jié)教材的特點,為了突出重點，突破難點，在教學(xué)過程中采用實例分析、邏輯推理、 互動探究等教學(xué)方法，使學(xué)生真正理解并掌握這兩個概念。 本節(jié)課的教學(xué)過程如下： 明確學(xué)習(xí)目標一導(dǎo)入新課一觀看有關(guān)碰撞的錄像一引入本節(jié)任務(wù)一師生互動討論如何描述物體的運動狀態(tài)－引入動量－鞏固練習(xí)－引入動量變化量一師生互動討論動量變化的原因一引入沖量一鞏固練習(xí)一本節(jié)小結(jié)。 教學(xué)目標 一、知識目標 1.理解動量的概念，知道動量的定義，知道動量是矢量。 2.理解沖量的概念，知道沖量的定義，知道沖量是矢量。 3.知道動量的變化也是矢量，會正確計算一維的動量變化。 二、能力目標 1.會計算力的沖量和物體的動量． 2.會計算一維情況下動量的變化． 三、德育目標 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，建立正確的認識論和方法論． 教學(xué)重點 1.沖量和動量的概念． 2.沖量和動量的正確計算． 教學(xué)難點 1.對沖量和動量概念的理解． 2.動量變化的計算． 教學(xué)方法 1.通過實例分析、推導(dǎo)、歸納、講解等綜合教學(xué)法得到?jīng)_量和動量的概念． 2.通過實例的分析，使學(xué)生學(xué)會求解動量、沖量和動量的變化． 3.分層教學(xué)法． 教學(xué)用具 投影儀、投影片、CAI課件、錄像剪輯． 課時安排 l課時 教學(xué)過程 [投影本節(jié)的學(xué)習(xí)目標和學(xué)法指導(dǎo)] (一)學(xué)習(xí)目標 1.知道力的沖量。沖量的單位、方向； 2.理解動量的概念，動量的單位、方向； 3.知道沖量和動量的單位之間的關(guān)系，能區(qū)別沖量和動量的方向； 4.會判斷動量是否變化； 5.知道動量的運算服從矢量運算法則．會計算一維的動量變化． (二)學(xué)法指導(dǎo) 1.結(jié)合實例。應(yīng)用所學(xué)知識分析、理解動量及沖量兩個概念。 2.應(yīng)用數(shù)學(xué)中所學(xué)的向量有關(guān)知識，理解動量變化量的計算方法。 [學(xué)習(xí)目標完成過程] 一、導(dǎo)入新課 [播放錄像] 1.臺球比賽． 2.交通事故(兩車相撞)． [教師引導(dǎo)] 在臺球桌面上．兩球相撞以后，兩球的運動狀態(tài)都發(fā)生了變化，我們怎樣來描述它們的變化規(guī)律呢?它們的變化又與哪些因素有關(guān)呢? 在公路上兩高速行駛的汽車相撞后，結(jié)果往往是慘不忍睹．如果路上的行人相撞會有那么嚴重的后果嗎? 為了能夠更好地總結(jié)物體相撞時的物理規(guī)律，科學(xué)家們引進了一個新的物理量——動量． 二、新課教學(xué) (一)動量 基礎(chǔ)知識 [投影出示] 請同學(xué)們閱讀課文，回答下列問題： 1.物體運動狀態(tài)和哪些因素有關(guān)? 2.為了更好地反映物體的運動狀態(tài)，用什么物理量更準確? 3.什么是動量? [學(xué)生活動] 閱讀課文，并從課文中找出答案． 1.物體的運動狀態(tài)和物體運動的快慢和方向有關(guān)，同時和物體的質(zhì)量還有關(guān)，不同的物體以相同的速度運動時。其運動狀態(tài)實際上是不同的． 2.在運動學(xué)當(dāng)中。由于我們通常研究的是同一物體，故常用“速度”這一物理量來反映物體的運動狀態(tài)．既然物體的運動狀態(tài)除和速度有關(guān)外，還和物體的質(zhì)量有關(guān)，故應(yīng)用速度和質(zhì)量 來共同反映物體的運動狀態(tài)． 3.速度和質(zhì)量的乘積叫動量，常用“P來表示，即p=mv.它能更準確、更全面地反映物體的運動狀態(tài)． 深入探究 [投影片出示] 請同學(xué)們在前面閱讀的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己以前學(xué)過的知識分析、討論后,回答下列問題： 1.為什么動量能更好地反映物體的運動狀態(tài)?試舉例說明． 2.動量的單位是什么?試用其計算式推導(dǎo)后得出． 3.動量是矢量還是標量?為什么? 4.動量這一物理量是一狀態(tài)量還是過程量，為什么? [學(xué)生活動] 分組討論，并得出結(jié)論． 1.從運動學(xué)的學(xué)習(xí)中知道，物體運動狀態(tài)主要體現(xiàn)在速度上．當(dāng)時我們的研究對象通常指的是同一物體．而對于不同的物體．由于其質(zhì)量不同，所以它維持原來運動狀態(tài)的能力也就不同(牛頓第一定律)．所以，要真正描述清楚物體的運動狀態(tài)，就必須用質(zhì)量和速度來共同描述．即動量能更好地反映物體的運動狀態(tài)．例如：以相同速度飛來的鉛球和得籃球,人們敢接得籃球，而不敢接鉛球，說明鉛球和籃球原來的運動狀態(tài)并不一樣。 2.由于質(zhì)量的國際單位是“千克”，速度的國際單位是“米每秒”，由動量的計算式可知： P＝mv＝千克米/秒 動量的單位是“千克米每秒”。常用符號“kgm／s”來表示。 3.動量是一個矢量。因為它是用來描述物體運動狀態(tài)的物理量，當(dāng)物體沿不同方向運時，其運動狀態(tài)是不相同的，即動量是一個與方向有關(guān)的量。從動量的計算式中可知，質(zhì)量是標量，故動量的方向就由物體的速度方向來確定。 4.動量是一個狀態(tài)量．由于物體運動時的速度可以是每時每刻變化的(變速運動)，所以其運動狀態(tài)也只能是和某一時刻相對應(yīng)．即反映物體某一時刻下所處的狀態(tài)，故動量是一個狀態(tài)量． 教師總結(jié) 通過同學(xué)們的閱讀、分析、討論、總結(jié)，我們現(xiàn)在對動量已經(jīng)有了一個初步的認識。下面我們針對這一概念進行簡單練習(xí)。 基礎(chǔ)知識應(yīng)用 1.下列情況中。物體動量不變的是(　　) A．在平直路面上勻速前進的汽車 B．汽車在轉(zhuǎn)彎過程中速度大小不變 C．水平飛出的球撞到豎直墻面后又沿原路返回 D．勻速直線運動的灑水車正在灑水 2.以300 m／s飛行的、質(zhì)量為100 g的子彈其動量是多少? [參考答案]1.A 2.p＝mv=100 10-3kgX 300 m／s＝30 kgm／s (二)動量變化量 基礎(chǔ)知識 [投影片出示] 請同學(xué)們討論后，回答下列問題： 1.在運動學(xué)中，什么是物體運動狀態(tài)的改變? 2.當(dāng)用動量來反映物體運動狀態(tài)時，物體運動狀態(tài)的改變又包括哪些內(nèi)容? 學(xué)生討論后，得出結(jié)論: 1.在運動學(xué)中，對同一研究對象而言，其運動狀態(tài)的變化包括： ①速度的大小發(fā)生變化． ②速度的方向發(fā)生變化. ③速度的大小和方向同時發(fā)生變化． 當(dāng)有上述情形之一時，都是物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化． 2.用動量來反映物體運動狀態(tài)時．由于它是一個與質(zhì)量有關(guān)的物理量，所以，它除了包括 上述情況外。還應(yīng)包括： ①物體的質(zhì)量發(fā)生變化． ②物體的質(zhì)量與速度同時發(fā)生變化． 綜上所述，物體動量的變化應(yīng)包括五種情況． 深入探究 請同學(xué)們在前面討論的基礎(chǔ)上。分析、討論后回答下列問題： [投影片出示] l.動量的變化量是矢量。還是標量? 2.如何計算動量的變化量? 3.若在一維情況下又該如何處理? 學(xué)生討論后得出結(jié)論： 1.動量的變化量是矢量。從前面的學(xué)習(xí)中我們知道。由于速度本身是一矢量。導(dǎo)致速度的變化量也是一矢量，以此推斷,動量的變化量也應(yīng)是一矢量，而不應(yīng)是標量。 2.對動量變化量的計算應(yīng)遵循平行四邊形定則．平行四邊形定則是矢量運算所遵循的法則,既然動量是一矢量。所以它的運算也應(yīng)遵循平行四邊形定則。 3.在一維情況下(共線)，可以把動量的運算簡化成代數(shù)運算．從力的運算、速度的運算中我們知道．當(dāng)規(guī)定一正方向后．可以把矢量運算簡化成代數(shù)運算． 教師總結(jié) 經(jīng)過同學(xué)們積極探索．我們對動量變化量已有了一定的認識，通常我們用“c”來表示動 量的變化量；用“五”表示物體初始狀態(tài)的動量；用“五”表示物體末了狀態(tài)的動量．故對動量變 化量的運算常寫作： “”=“”-“” 下面我們針對這一問題進行練習(xí)． 基礎(chǔ)知識應(yīng)用 [投影]例題： 一質(zhì)量為O.2 kg的鋼球，以2州s的速度水平向左運動．碰到一塊堅硬的大理石后被彈回， 沿著同一直線以2 m／s的速度水平向右運動．碰撞前后鋼球的動量有沒有變化?變化了多少? [學(xué)生活動設(shè)計] ①仔細審題．明確已知及所求． ②結(jié)合所學(xué)知識獨立寫出詳解． [教師活動] 參與指導(dǎo)學(xué)生解答．指出不足和優(yōu)點． [師生互動歸納] ①激勵評價同學(xué)的優(yōu)點、創(chuàng)見． ②[投影]解題過程 解：取水平向右的方向為正方向，則 碰撞前：v=2 m／s， p = mv = 0.4 kgm／s 碰撞后：v′＝一2 m／s， p′＝mv＝－0.4 kgm／s 所以動量發(fā)生了變化 又△p=- 所以△p=p′一p=一0.8 kgm／s 答：動量發(fā)生了變化。變化大小為O．8 kgm／s．變化方向水平向左． [拔高思考] ①若取向左為正，結(jié)果如何? ②△p是矢量還是標量? [學(xué)生活動設(shè)計] 分層：較差的同學(xué)討論歸納． 較強的同學(xué)獨自思考． [師生互動] ①若取向左為正方向 △p=O.8 kgm／s [強調(diào)]a．“+”“一”表方向． b．必先選定正方向． ②△p是矢量。方向同△ [拔高訓(xùn)練] 討論作答課本“思考與討論”. [投影]參考解答 解：碰撞前后鋼球不在同一直線上運動．據(jù)平行四邊形定則,如右圖。故： ≈0.57 方向：豎直向上． (三)沖量 基礎(chǔ)知識 請同學(xué)們在閱讀課文的基礎(chǔ)上，回答下列問題； 1.物體的動量發(fā)生變化的原因是什么? 2.什么是沖量? 3.沖量是矢量，還是標量? 4.試用其計算式推導(dǎo)其單位． 5.沖量是過程量，還是狀態(tài)量? 學(xué)生閱讀課文后，找出相應(yīng)答案： 1.物體動量發(fā)生變化的原因是受到了力的作用．當(dāng)物體受不同力時。若時間相同，其動量變化不同}當(dāng)受相同力時，若時間不同．其動量的變化也不相同． 2.作用在物體上的力和作用時間的乘積叫沖量． 3.沖量是矢量。其方向由力的方向決定． 4.由沖量的計算式I=Ft 得：I=牛秒(Ns) 故沖量的單位是：牛秒(Ns)． 5.沖量是一過程量．由于沖量是力在一段時間內(nèi)的積累效應(yīng)，所以它要和一段時間相對應(yīng)，故為過程量． 深入探究 請同學(xué)們討論后，回答下列問題： 1.沖量應(yīng)與動量對應(yīng)，還是與動量的變化量對應(yīng)?課本上“Ft=mv，”是否錯誤? 2.動量的單位是“kgm／s”，而沖量的單位是“Ns”，這兩個單位看起來并不一樣．為什么又能相等? 學(xué)生討論后回答： 1.沖量應(yīng)與動量的變化相對應(yīng)．因為沖量是一過程量,而動量是一狀態(tài)量，動量的變化量卻是一過程量. 課本上給出的“Ft＝mv”并不錯．因為課本中物體的初動量：。故其動量的變化量： . 2.動量和沖量的單位從表面上看不相同．其實是一樣的．由牛頓第二定律知： F=ma=kg.m/s2=1N 故：Ns＝kgm／s2s＝kgm／s2． 教師總結(jié) 同學(xué)們在討論過程中表現(xiàn)非常好。通過積極的討論，我們對沖量有了一定的認識．下面我們針對沖量進行練習(xí)． 基礎(chǔ)知識應(yīng)用 ①放在水平面上的質(zhì)量為優(yōu)的物體．用一個水平力F推它。作用時間為￡，物體始終不動,那么t時間內(nèi)，推力及合力對物體的沖量各為多大? ②質(zhì)量為m的物體放在水平面上。在與水平方向成口角的拉力F作用下由靜止開始運動，經(jīng)時間f速度達到v．這段時間內(nèi)．拉力F和重力的沖量為多大?它們的方向如何? [學(xué)生活動設(shè)計] 　 單獨思考作答 [師生互動設(shè)計] ①發(fā)現(xiàn)問題、找到優(yōu)點、激勵評價． ②結(jié)論：a．Il=Ft I2=0(F合＝0) b．I1＝Ft，方向同F(xiàn) I2＝mgt方向豎直向下 [引申學(xué)習(xí)] 討論下列思考題： ①沖量對哪個物理量而言? ②沖量與物體是否運動有無關(guān)系? 學(xué)生討論后主動作答，教師補充． ①沖量是對力而言，所以應(yīng)指出是哪個力的沖量． ②某個力的沖量和物體是否運動、速度的大小和方向無關(guān)． [強化訓(xùn)練] 對于力的沖量。下列說法正確的是( ) A．力越大，力的沖量就越大 B．作用在物體上的力大，力的沖量也不一定大 C．力與位移垂直時，力的沖量為零 D．物體在水平推力F作用下，經(jīng)一段時間t后，仍處于靜止狀態(tài)，則此推力的沖量為零 [參考答案]B 三、小結(jié) [學(xué)生活動設(shè)計] A層次：獨立歸納本節(jié)知識點，嘗試不同的形式，力爭提出自己的疑問、觀點． B層次：對照課前的學(xué)習(xí)目標，采取自問自答的方式歸納． C層次：結(jié)合小結(jié)提綱小結(jié)該節(jié)知識點，把自己不懂的地方標出來，下去解決． [小結(jié)提綱]投影 1.本節(jié)主要涉及幾個基本的物理量?分別有哪些值得注意的地方? 2.動量和沖量的運算如何進行?一維問題呢? 3.動量的變化表達式是什么?它是標量還是矢量? 4.該節(jié)所涉及到的以前的知識點有哪些? 四、作業(yè) 1.課本　　　練習(xí)一 2.預(yù)習(xí)下一節(jié)． 3.思考題： ①將質(zhì)量為m=1 kg的小球．從距地面高h=5 m處，以v0=l0 m／s的水平速度拋出，不 計空氣阻力，取g=10 m／s2．求： a．整個過程中小球動量的增量△p; b．小球落地時的動量p′；c．飛行過程中小球所受的合外力的沖量I． ②質(zhì)量為m=3 kg的質(zhì)點，以速率v=2 m／s做勻速圓周運動．在其轉(zhuǎn)動個周期的過程 中．動量變化的大小為 　　　．方向與原來速度方向的關(guān)系為 　　　 ． 五、板書設(shè)計　　　　　　 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計 1.距地面15 m高處，以l0 m／s的初速度豎直向下拋出小球A，豎直向下拋出小球B.若 A、B質(zhì)量相等．運動中空氣阻力不計。經(jīng)過1 s，重力對A、B兩球的沖量比等于 ，從拋出到到達地面。重力對A、B兩球的沖量比為 ． 2.重為i00 N的物體，在與水平方向成60。的拉力F作用下．以2 m／s的速度勻速運動，已知F=10 N．在10 s內(nèi)，拉力F的沖量大小為 ；摩擦力的沖量大小為 ；合力的沖量大小為 ． 3.將質(zhì)量為m的物體以速度口與水平方向成30。角的方向斜向右上方拋出．從拋出到升至最高點的過程中，物體所受沖量的大小是 ，方向是 ．到達最高點時，動量的大小是 ，方向是 ． 4．質(zhì)量為2 kg的物體做直線運動其速度圖像如圖所示．則物體在20 s末的動量為　　　　．物體在頭5 s內(nèi)的動量變化為　　　?。矬w在后15 s內(nèi)動量變化為 ． 5.下列關(guān)于動量的說法，正確的是( ) A．質(zhì)量大的物體，動量一定大 B．質(zhì)量和速率都相同的物體，動量一定相同 C．一個物體的速率改變。它的動量一定改變 D．一個物體的運動狀態(tài)變化。它的動量一定改變 6.兩個質(zhì)量相等的物體從同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止自由滑下,到達斜面底端的過程中( ) A． 兩物體所受重力沖量相同 B． 兩物體所受合外力沖量不同 C． 兩物體到達斜面底端時動量相同 D． 兩物體到達斜面底端時動量不同 7.合力F在t時間內(nèi)對物體的沖量I=5 N s．對于它的含義。下列說法中正確的是( ) A． F的方向與沖量的方向相反 B． F的方向與沖量的方向相同 C． 物體的動量一定減小 D． F的方向與選取的沖量的正方向相反 8.質(zhì)量m=10 kg的物體．靜止在斜面上，斜面傾角為37,在10 s內(nèi)．下列說法正確的是( ) A． 重力的沖量為50 Ns B． 支持力的沖量為零 C． 摩擦力的沖量無法計算 D． 合外力的沖量為零 9.有一質(zhì)量為O.1 kg的小鋼球從5 m高處自由下落．與水平鋼板碰撞后反彈跳起,若規(guī)定豎直向下的方向為正方向，碰撞過程中動量的變化為-1.8 kgm／s。求鋼球反彈跳起的最 大高度．(g取lO m／s2，不計空氣阻力) 10.質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點從原點開始沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運動，該質(zhì)點在任意位置的動量隨位移的變化規(guī)律為： ，則該質(zhì)點每秒所受的沖量大小為多少? [參考答案] 1.　1:l 3:1 2.100 Ns 50 Ns O 3.mvsin30豎直向下mvcos30水平向右 4.－10 kgm／s 20 kgm／s－30 kgm／s 5.CD 6.BD 7.BD 8.D 9.解：碰前速度為，方向：豎直向下，此時動量 p=mv=O.110 kgm／s=1 kgm／s 碰后動量為p′，速度為v，因為△p=p′一p，故mv′一mv=△p，即v′= (△p+mv)=-8 m／s．負號表示方向豎直向上． 小球反彈跳起的最大高度h′= =3.2 m． 10.解：由題意知v=O故mv=8，即v= ① 又質(zhì)點做勻加速運動，v2=2ax ② 聯(lián)立①②兩式得：ma= 由牛頓第二定律：F=ma=＝16 N 該質(zhì)點每秒所受沖量：I=Ft=161 Ns=16 Ns．