沖量和動量·動量定理的應(yīng)用·教案

一、教學(xué)目標(biāo)1．通過例題分析，使學(xué)生掌握使用動量定理時要注意：(1)對物體進行受力分析；(2)解題時注意選取正方向；(3)選取使用動量定理的范圍。2．通過對演示實驗的分析，培養(yǎng)學(xué)生使用物理規(guī)律有條理地解釋物理現(xiàn)象的能力。二、重點、難點分析動量定理的應(yīng)用，是本節(jié)的重點。動量、沖量的方向問題，是使用動量定理的難點。三、教具寬約2cm、長約20cm的紙條，底部平整的粉筆一支。四、主要教學(xué)過程(一)引入新課物體動量的改變，等于作用力的沖量，這是研究力和運動的重要理論。它反映了動量改變和沖量之間的等值同向關(guān)系。下面通過例題，具體分析怎樣使用動量定理。(二)教學(xué)過程設(shè)計例1．豎立放置的粉筆壓在紙條的一端。要想把紙條從粉筆下抽出，又要保證粉筆不倒，應(yīng)該緩緩、小心地將紙條抽出，還是快速將紙條抽出？說明理由。在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上，進行演示實驗。第一次是小心翼翼地將紙條抽出，現(xiàn)象是粉筆必倒。第二次是將紙條快速抽出。具體方法是一只手捏住紙條沒壓粉筆的一端，用另一只手的手指快速向下打擊紙條中部，使紙條從粉筆下快速抽出?，F(xiàn)象是粉筆幾乎不動，仍然豎立在桌面上。先請同學(xué)們分析，然后老師再作綜合分析。分析：紙條從粉筆下抽出，粉筆受到紙條對它的滑動摩擦力μmg作用，方向沿紙條抽出的方向。不論紙條是快速抽出，還是緩緩抽出，粉筆在水平方向受到的摩擦力的大小不變。在紙條抽出過程中，粉筆受到摩擦力的作用時間用t表示，粉筆受到摩擦力的沖量為μmgt，粉筆原來靜止，初動量為零，粉筆的末動量用mv表示。根據(jù)動量定理有μmgt=mv如果緩慢抽出紙條，紙條對粉筆的作用時間比較長，粉筆受到紙條對它摩擦力的沖量就比較大，粉筆動量的改變也比較大，粉筆的底端就獲得了一定的速度。由于慣性，粉筆上端還沒有來得及運動，粉筆就倒了。如果在極短的時間內(nèi)把紙條抽出，紙條對粉筆的摩擦力沖量極小，粉筆的動量幾乎不變。粉筆的動量改變得極小，粉筆幾乎不動，粉筆也不會倒下。練習(xí)：有一種雜技表演，一個人躺在地上，上面壓一個質(zhì)量較大的石板。另一個人手持大錘狠狠地打到石板上。問躺著的人是否會有危險？為什么？請同學(xué)們判斷結(jié)果，說明原因，老師最后再總結(jié)。由于鐵錘打擊石板的時間極短，鐵錘對石板的沖量極小，石板的動量幾乎不變，躺著的人不會受到傷害。例2．質(zhì)量1kg的鐵球從沙坑上方由靜止釋放，下落1s落到沙子表面上，又經(jīng)過0.2s，鐵球在沙子內(nèi)靜止不動。假定沙子對鐵球的阻力大小恒定不變，求鐵球在沙坑里運動時沙子對鐵球的阻力。(g=10m/s2)解法1：(用牛頓第二定律求解)鐵球下落1s末，接觸到沙坑表面時速度v=gt=10×1m/s鐵球在沙子里向下運動時，速度由v=10m/s減小到零。鐵球運動的加速度方向向上，鐵球在沙子里運動時，受到向下的重力mg和沙子對它的阻力f。根據(jù)牛頓第二定律，以向上為正方向。f-mg=ma沙子對鐵球的作用力f=mg+ma=1×(10+50)N=60N比較三種解法，解法1使用了牛頓第二定律，先用運動學(xué)公式求出落到沙坑表面時鐵球的速度，再利用運動學(xué)公式求出鐵球在沙子里運動的加速度，最后用牛頓第二定律求出沙子對鐵球的阻力。整個解題過程分為三步。解法2先利用運動學(xué)公式求出鐵球落到沙子表面的速度，然后對鐵球在沙子里運動這一段使用動量定理，求出沙子對鐵球的阻力。整個過程簡化為兩步。解法3對鐵球的整個運動使用動量定理，只需一步就可求出沙子對鐵球的阻力。解法3最簡單。通過解法3看出，物體在運動過程中，不論運動分為幾個不同的階段，各階段、各個力沖量的總和，就等于物體動量的改變。這就是動量定理的基本思想。課堂練習(xí)：1．為什么玻璃杯掉到水泥地上就會摔碎，落到軟墊上，就不會被摔碎？2．質(zhì)量5kg的物體靜止在水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，物體在F=15N的水平恒力作用下由靜止開始運動。物體運動到3s末水平恒力的方向不變，大小增大到F2=20N。取g=10m/s2，求F2作用于物體上的5s末物體的速度。答案：13m/s。(三)課堂小結(jié)通過