1、优质文档优质文档8.2 动量定理【教学目标】(一)知识与技能目标1理解动量定理的确切含义和表达式2知道动量定理适用于变力3能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量表达式4会用动量定理解释现象和处理有关的问题(二)过程与方法目标1运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量表达式2联系实际用动量解释现象和处理有关问题(三)情感态度与价值观目标渗透物理学研究方法的教育,培养学生的推理能力和理论联系实际的能力从纷繁复杂的自然中抽象出来的物理公式本身就具有一种形式美【学法引导】充分利用演示实验,由实验导入课题,由实验来分析问题,组织学生讨论【重点难点疑点及解决办法】1重点 利用动量定理定性解释有关问题2难点
2、用动量定理进行计算3疑点 恒力的冲量和变力的冲量4解决办法 通过例题的分析讲解归纳得出(1)动量定理公式中的 Ft 是合外力的冲量,如所受的外力均为恒力,作用时间相同,求合外力的冲量可先求所有力的合力,然后乘时间,也可以求出各个力的冲量再按矢量运算法则求出所有力的合冲量,如果作用在所研究对象上的各个外力的作用时间不同,就只能先就每个外力在相应时间内的冲量,然后再求所有外力的冲量矢量和(2)如果物体受到的大小方向都改变的力的作用,则在高中阶段不能直接用Ft 求变力的冲量,这时可以求出该力作用下物体动量改变p 的大小和方向,等效代换变力的冲量【课时安排】 2 课时【教具学具准备】海绵垫、鸡蛋、橡皮
3、、纸带、细线、铁锤等【师生互动活动设计】1教师做好演示实验,设计适当的具有启发性问题指导点拨2观察并亲自动手实验、讨论、分析【教学步骤】演示实验,鸡蛋从一米多高的地方落到海绵垫,鸡蛋没有打破,为什么呢?由此切入动量定理的推导如图所示,质量为 M 的物体在水平恒力下作用下,经过时间 t,速度由 v 变为 优质文档优质文档由牛顿第二定律知 Fma (1)而加速度 a (2)tv由(1) 、 (2)两式得Ftm mv或写为 I p即合外力的冲量等于物体动量的改变强调对动量定理的理解(1)定理反映了合外力冲量是物体动量变化的原因(2)动量定理公式中的 F 是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力,
4、它可以是恒力,也可以是变力,如果是变力,此时所得的力是平均合外力(3)动量定理公式中的 Ft 是合外力的冲量,是使研究对象动量发生变化的原因,在所研究的物理过程中,如作用在物体上的各个外力作用时间相同,求合外力的冲量可先求所有力的合外力,再乘以时间,也可以求出各个力的冲量再按矢量运算法则求所有力的合冲量,如果作用在被研究对象上的各个外力的作用时间不同,就只能先求每个外力在相应时间内的冲量,然后再求所受外力冲量的矢量和(4)动量定理公式中的 或 m mv ,是所研究对象的动量的改变量,公式pv中的“”号是运算符号,与正方向的选取无关(5)Ftm mv 是矢量式,在应用动量定理时,应该遵循矢量运算
5、的平行四边形v定则,也可以采用正交分解法,将矢量运算转为代数运算(6)动量定理说明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值相同,方向一致,单位等效合外力的冲量是物体动量变化的原因,但不能认为合外力的冲量就是动量的增量(7)动量定理不仅适用于宏观低速物体,对微观现象和高速运动仍然适用【例题精讲】【例 1】百米跑运动员在起跑阶段,猛力蹬击踏板,在短时间内完成加速过程,获得很大的起跑速度起跑的好坏直接影响着比赛成绩试分析其中包含的物理道理【变式】从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上易碎,是因为掉在水泥地上时,杯子 ( )A受到的冲量大 B受到的作用力大 c动量的变化量大 D动量大【例 2】质量为 02k
6、g 的小球沿光滑水平面以 5ms 的速度冲向墙壁又以 4ms优质文档优质文档的速度反向弹回,如下图所示球与墙的作用时间为005s求:(1)小球动量的增量;(2)小球受到的平均冲力【变式】如下图所示,物块 A 受到一个水平线夹角为 a 的恒力 F 的牵引而沿光滑水平面运动,在运动的某段时间 t 内 ( )A物块受到的力 F 的冲量为 Ft B物块受到的力 F 的冲量为 FtcosaC物块的动量改变量为 Ft D物块的动量改变量为 Ftcos【例 3】将质量为 02kg 的小球,以 3ms 的初速度水平抛出,不计空气阻力,求:抛出 04s 后小球的动量抛出后 04s 内小球动量的变化【例 4】质量
7、为 01kg 的小球从 08m 高处下落到一厚软垫上,若从小球接触软垫到陷至最低点历时 02s,则这段时间内软垫对小球的冲力为多大?(g 取 10ms 2,空气阻力不计)【例 5】质量为 m=01kg 的钢球从高为 h1=20m 处由静止自由下落,落到水泥地板,和地板的作用时间为 t=0001 s反弹后钢球上升的最大高度为 h2=162m不计空气阻力,g 取 10ms 2,求钢球和地板作用过程中,钢球对地板的平均冲力大小等于多少?方向如何?(结果保留两位有效数字)【总结、扩展】1对于大小、方向都不变的恒力,它们冲量可以用 IFt 计算,若 F 是变力,但在某段时间内方向不变,大小随时间均匀变化
8、,可用平均力 F 求出在时间 t2vt内的冲量,根据动量定理 I ,通过求 间接求出变力冲量pp2用动量定理解题时, “合外力的冲量”可改为“外力冲量的矢量和” 同时应明确哪段时间内的冲量以及对应时间内动量的变化3冲量和动量的变化量都是过程量,适当的确定初末状态可使解题过程简化4动量定理是由牛顿第二定律和运动学公式推出的,如涉及到力与作用时间的问题应优选动量定理解题优质文档优质文档5根据动量定理 Ftm mv 可知 F ,即牛顿第二定律又可理解为物vtmv体所受到的合外力等于物体动量的变化率6合外力的冲量也可以用 F t 图像所围成的面积求出,或用 I 求出p【课堂练习】1.下列说法中正确的是
9、( )A.物体只有受到冲量,才会有动量 B.物体受到冲量,其动量大小必定改变C.物体受到冲量越大,其动量也越大D.做减速运动的物体,受到的冲量的方向与动量变化的方向相同2.某物体受到一个-6Ns 的冲量作用,则( )A.物体的动量增量一定与规定的正方向相反B.物体原来的动量方向一定与这个冲量方向相反C.物体的末动量一定是负值 D.物体的动量一定减小3.下面关于物体动量和冲量的说法正确的是( )A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变C.物体动量增量的方向,就是它所受冲量的方向D.物体所受合外力越大,它的动量变化就越快4.在任何相等时间内,物体动
10、量的变化总是相等的运动是( )A.匀变速直线运动 B.匀速圆周运动 C.自由落体运动 D.平抛运动【能力训练】5.子弹水平射入一个置于光滑水平面上的木块,则( )A.子弹对木块的冲量大小必大于木块对子弹的冲量大小B.子弹受到的冲量和木块受到的冲量大小相等C.当子弹与木块以同一速度运动后,子弹与木块的动量一定相等D.子弹与木块的动量变化量大小相等、方向相反6.质量为 m 的物体以 v0 做平抛运动,经过时间 t,下落的高度为 h,速度大小为 v,在这段时间内,该物体的动量变化量大小为( )A.mv-mv0 B.mgt C. D.20vm2gm7.一个力作用在 A 物体上,在 ts 时间内.速度增
11、量为 6m/s,这个力作用在 B 物体上时,在 ts 内速度增量为 9m/s,若把 A、B 两物体连在一起,再用此力作用 ts,则整体速度的增量为( )A.15m/s B.0.28m/s C.3.6m/s D.3.0m/s8.B 一粒钢球从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中,若将它在空中下落的过程称为过程,进入泥潭直到停止的过程称为过程,那么( )优质文档优质文档A.在过程中,钢球动量的改变量等于重力的冲量B.在过程中,钢球所受阻力的冲量大小等于在过程 和中重力的冲量大小C.在过程中,钢球所受阻力的冲量大小等于在过程 中重力的冲量大小D.在整个过程中.钢球所受合外力的总冲量为零9.质量为 m
12、=70kg 的撑杆跳高运动员从 h=5.0m 高处落到海绵垫上,经 t 1=1s 后停止,则该运动员身体受到的平均冲力为_N 如果是落到普通沙坑中,经t 2=0.1s 停下,则沙坑对运动员的平均冲力为_N (取 g=10m/s2)10.水流以 10.0m/s 的速度由横截面积为 4.0cm2 的喷口处垂直冲击墙壁,冲击后水流无初速度地沿墙壁流下,则墙受水流的冲击力为_N.( 水 =1.0103kg/m3)11.质量相同的两物体,并列地静止在光滑水平面上,今给其中甲物体以瞬时冲量 I作用,同时以恒力 F 推动乙物体,I 与 F 作用方向相同,则要经过时间_,两物体再次相遇,在此过程中力 F 对乙的冲量大小为_.12.自动步枪每分钟能射出 600 颗子弹,每颗子弹的质量为 20g,以 500m/s 的速度射击枪口,求因射击而使人受到的反冲力的大小.13.水力采煤是现在世界各国采煤行业使用的一项新技术.高压水枪出水口的横截面积为 S,水流的射出速度为 v,设水流射到煤层上后速度减为零.若水的密度为 ,求水对煤层的冲力.14.一架质量为 500kg 的直升飞机,其螺旋桨将空气以 50m/s 的速度往下推,恰使直升机停在空中,则每秒钟螺旋桨所推下的空气质量为多少千克?(取 g=10m/s2)