1-2 动量　动量守恒定律 教学设计 (3)

1-2
动量　动量守恒定律
1教学目标
1、知识与技能：理解动量的概念，知道冲量的定义；理解动量的变化与力之间的确切含义，会用这一关系解释有关现象和计算简单的问题。
2、过程与方法：通过观察与思考，概括出碰撞中力与时间的作用规律，培养学生的观察能力、发现问题的能力和总结的能力；
3、情感、态度与价值观：通过动量定理的推导，培养学生实事求是的科学态度和严谨的推理方法。
2学情分析
高三的学生已经知道可以用力、时间、质量和
( http: / / www.21cnjy.com )速度来描述物体的运动，并且有相当一部分学生能够应用运动学公式和牛顿运动定律来分析物体的运动情况。通过学习第一节《物体的碰撞》以及生活中积累的经验，学生对物体的碰撞有了更丰富的感性认识，对碰撞规律有了较强的求知欲。
3重点难点
本节要学习的两个概念（冲量和动量）、一个规律（动量定理），是重点也是难点。
作用于物体上的力经过时间t，则这个力对物体
( http: / / www.21cnjy.com )就有冲量。多个力同时作用与物体上，每个里的冲量是各自计算的，某个力的冲量不会因其他力的存在而受到影响。
动量是对机械运动的运动量的量度，物体的动量越大，它的运动本领就越大。动量是与物体间的机械运动的传递规律相联系的物理量。
动量定理的研究对象是某个物体，物体动量的变
( http: / / www.21cnjy.com )化不是某一个力的冲量产生的，而是合外力的冲量产生的效果。这个合外力的冲量，还可以理解为“前后两段时间的外力冲量和”或“一物体系各部分分别受到的外力的冲量和”。
动量和动量定理的教学与动能和动能定理的教学相比难度较大,在教学中应注意以下几点：
动量和动能的区别，
动能定
( http: / / www.21cnjy.com )理和动量定理的区别。特别要注意动量定理是矢量式。在一维空间，在规定正方向后，矢量的两种方向就可以用正负号表示，矢量运算就可以转化为代数运算。正负方向均要相对同一参照系，一般对地而言。
动量的变化就是末动量减初动量，
的方向与
的方向即
方向相同。
用
来求冲量时，F应是恒力或是平均力。
4教学过程
4.1
第一学时
4.1.1教学活动
活动1【讲授】动量及其改变
六、教学过程：
导入新课
大家看我的手里有个鸡蛋，我们都知道鸡蛋
( http: / / www.21cnjy.com )容易破，那现在让这个鸡蛋从一米多高的地方落到鞋盒里，鸡蛋会不会破？（鞋盒里铺了一层棉花，不让学生知道，事先让学生推测一下鸡蛋的命运，然后做这个实验）我们看一下鸡蛋完好无损。为什么？我们看鞋盒里放了棉花，那如果让鸡蛋从同一高度落到木板上呢？鸡蛋的命运还是不是一样呢？大家再看这里有一块木板，比较硬。现在让两个鸡蛋从同一个高度落下，一个落在木板上，一个落在棉花上。
现象：落在木板上的破了，落在棉花上的没破。
师：为什么会出现这种现象呢？从物理
( http: / / www.21cnjy.com )学的角度来看，鸡蛋落在木板上与落在棉花上有什么区别呢？为了寻找这个实验的答案，我们今天学习第二节《动量
动量守恒定律》之动量及其改变。
（出示课题）
新课教学
（一）冲量和动量
1、用多媒体出示下列问题：
[
探究1]一个静止的质量m=2kg的物体受到水平恒力F的作用一段时间t后，使物体的速度达到vt=20m/s.问：
(1)若F
=5N，则物体受到水平恒力F作用的时间是多长？（t=8s）
（2）若F
=10N，则物体受到水平恒力F作用的时间又是多长？(t=4s)
学生给出答案后，询问解题方法。
解：物体在力F的作用下得到的加速度为a=
1
由运动学公式v=at
2
解得
3
2、拓展分析
把
整理可得Ft=mv。
问：对于一定质量的静止物体在力的作用下，力所产生的改变物体速度的效果跟哪些因素有关呢？（学生讨论后回答）
教师归纳：对于一个原来静止的物体，
( http: / / www.21cnjy.com )只要作用力F和作用时间t和乘积Ft相同，这个物体就获得相同的速度。也就是说：对一定质量的物体，力所产生的改变物体速度的效果，是由Ft这个物理量决定的。
3、
冲量
（1）冲量的定义：在物理学中，物体受到的力F与力作用的时间t的乘积Ft叫做力的冲量，通常用符号I表示冲量。
（2）定义式：I=Ft
（3）单位：冲量的国际单位是牛·秒（N·s）
（4）冲量是矢量，它的方向是由力的方向决定的，如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就跟力的方向相同。
(5)冲量是过程量,冲量是表示物体在力的作用
( http: / / www.21cnjy.com )下经历一段时间的积累的物理量，因此，力对物体有冲量作用须具备力和该力作用下的时间两个条件．换句话说，只要有力并且作用一段时间，那么该力对物体有冲量作用．
4、动量
（1）动量的定义：在物理学中，物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量。动量常用字母p表示，即：
（2）动量的单位:千克 米/秒（kg m/s)
1kg·m／s＝1N·s
（3）对动量的理解应注意：
1动量的瞬时性．动量是描述质点运动状态的物理量，它对应着某个时刻或某一位置，是一个状态量，此为动量的瞬时性．
2动量的相对性。因为物体的运动速度v与参考系的选取有关，所以物体的动量也与参考系的选取有关．通常选取地球为参考系．
3动量的矢量性。动量是一个
( http: / / www.21cnjy.com )矢量，动量的方向与速度的方向相同，对质量一定的物体，只要物体速度的大小和方向有一个发生变化，我们就说物体的动量发生了变化．
4动量的合成服从矢量运算
( http: / / www.21cnjy.com )规则，要按平行四边形定则进行．如果物体的运动在同一直线上，而动量矢量在同一条直线上，在选定一个正方向后，动量的运算就可以化简为代数运算．
（二）动量定理
1、用多媒体出示下列问题：
[探究2]如图所示，一个质量为m的物体
( http: / / www.21cnjy.com )，放在光滑的水平面上，初速度为v。在和v0同方向的水平恒力的作用下，经过一段时间t，速度变为vt。讨论并完成下列问题：
（1）物体初动量P0=
，方向与
的方
( http: / / www.21cnjy.com )向同，末动量Pt=
，方向与
的方向同;(
物体初动量P0=mv，方向与v的方向同、末动量Pt=mvt，方向与vt的方向同。)
（2）物体的加速度a=
;(
)
(3)这个水平恒力F=
；(
)
（4）这个水平恒力的冲量Ft=
.(
)
教师：从前面的讨论中我们得到力的冲量
，这个关系式也可写成
。它表达了什么物理意义呢？
2、动量定理
(1)内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。
(2)表达式：
也可写成
或
(3)理解：
①：冲量是物体动量变化的原因，并且动量的变化量与合外力的冲量相等。
②：动量定理中的Ft指的是合外力的冲量，不是某一个力的冲量。
③：公式中
指的是动量的变化，必须是末量减去初量。不能理解为动量，也不能理解为大量减去小量。
④：动量定理
是一个矢量式，解题时
( http: / / www.21cnjy.com )要特别注意方向，高中阶段重点研究一维情况，只要选好正方向，就可以把矢量运算简化为代数运算。
也是一个矢量，它的方向与合外力冲量的方向一致，而与动量的方向不是一回事。
⑤：动量定理描述的是一个过程，对此过程动量定理既适用于恒力，也适用于变力，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。
3、动量定理的应用
讨论与交流：刚才大家一起推出了动量定理，对它也有了一定的认识，那现在能不能应用它来解释前面所做的鸡蛋实验呢？（学生讨论后回答）
教师归纳：鸡蛋从同一个高度落下，与棉花或
( http: / / www.21cnjy.com )木板接触时的速度相同，最后速度都变为零，动量变化量
相同。由
可知，落到棉花上，棉花对鸡蛋有一个缓冲作用，延长了作用时间t，棉花给鸡蛋的作用力F较小，所以鸡蛋没破，落到地面上，在很短的时间内动量变为零，地面对鸡蛋的作用时间t很短，地面给鸡蛋的作用力F很大，所以鸡蛋破了。
教师：△P、t、F三者的关系可以归纳
( http: / / www.21cnjy.com )成一句话：△P一定，t短则Ｆ大，t长则Ｆ小。△P一定，F与t成反比，现实生活中还有没有其他事例也可以用它来解释。（多媒体播放生活中一些相关事例的视频）。
教师：学习了动量定理不仅可以定性分析现实生活中的很多现象，还可以拿来定量计算力。
多媒体出示下列问题：
例1：一个质量为0.18千克的垒球，以
( http: / / www.21cnjy.com )25m／s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度大小为45m／s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s，求球棒对垒球的平均作用力有多大？
引导学生分析：
①：棒和球选哪一个作为研究对象好些？
②：在打击过程中，对象受哪几个力？是恒力还是变力？（重力比较小，而作用时间又短，所以重力的冲量小，可以忽略）能不能用动量定理求解？
③：选取正方向，找出初动量和末动量，应用动量定理求解。
（学生自己解题，出示一个同学的解题过程，师生共同订正，然后出示正确的解题过程）
解：取垒球反向水平飞回时的方向为正方向
垒球的初动量
P＝mv＝0.18×（－25）＝－4.5Kg.m／s
垒球的末动量
P／＝mv′＝0.18×45＝8.1Kg.m／s
由动量定理可得垒球所受的平均力为
Ｆ＝（P′－P）／t＝[8.1－(－4.5)]／0.01＝1260N
例2、一质点在水平面内以速度v做匀速圆周运动，如图，质点从位置A开始，经1/2圆周，质点所受合力的冲量是多少
分析:?质点做匀速圆周运动，合
( http: / / www.21cnjy.com )力是一个大小不变、但方向不断变化的力，变力的冲量一般不能直接由I=F·t求出，可借助F·t＝Δp间接求出，即合外力力的冲量由末动量与初动量的矢量差来决定．
解：以vB方向为正，因为vA
＝-
v
，
vB
＝
v
，
则Δp＝ｍvB
-
ｍvA
＝ｍ［v
-
（
-
v
）］＝2ｍv，由动量定理得合力冲量Ft=Δp=2ｍv，与vB同向．
三、课堂反馈：
1、以初速度竖直向上抛出一物体，空气阻力不可忽略。关于物体受到的冲量，以下说法正确的是：（
）
A、物体上升阶段和下落阶段受到的重力的冲量方向相反；
B、物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反；
C、物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量；
D、物体从抛出到返回抛出点，所受各力冲量的总和方向向下。
2、关于冲量、动量及动量变化，下列说法正确的是：
（
）
A.
冲量方向一定和动量变化的方向相同
B.
冲量的大小一定和动量变化的大小相同
C.
动量的方向改变，冲量方向一定改变
D.
动量的大小不变，冲量一定为0.
3、人从高处跳下，与地面接触时双腿弯曲，这样做是为了（
）
A、减少落地时的动量
B、减少动量的变化
C、减少冲量
D、减小地面对人的冲力（动量的变化率）
4、把重物压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着纸带一起运动；若迅速拉动纸带，纸带就会从重物下抽出，解释这个现象的正确说法是（
）
A、在缓缓拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大
B、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大
C、在缓缓拉动纸带时，纸带给重物的冲量大
D、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量大
5、一个质量是0.2kg的钢球，以2m
( http: / / www.21cnjy.com )/s的速度水平向右运动，碰到一块竖硬的大理石后被弹回，沿着同一直线以2m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？
答案：1BD、2AB、3D、4D
5解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球
( http: / / www.21cnjy.com )的速度v=2m/s，碰撞前钢球的动量为P=mv=0.2×2kg·m/s=0.4kg·m/s。碰撞后钢球的速度为v′=0.2m/s，碰撞后钢球的动量为
p′=m
v′=-0.2×2kg·m/s=-0.4kg·m/s。
△p=
p′-P=-0.4kg·m/s-0.4kg·m/s=-0.8kg·m/s，且动量变化的方向向左。
小　　结
1、在物理学中，冲量是反映力的时间积累效果的物理量，力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量，冲量是矢量。
2、物体的质量和速度的乘积叫
( http: / / www.21cnjy.com )动量，动量是一个状态量，动量是矢量。动量的运动服从矢量运算规则—平行四边形定则。如果物体的运动在同一条直线上，在选定一个正方向后，动量的运算就可以简化为代数运算。
3、关于动量变化量的运算，△p也是矢量，它的方向可以跟初动量的方向相同，也可以跟初动量的方向相反，也可能跟初动量的方向成一角度。
4、动量定理：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。
作业
课本P9练习的1、2
板书设计
1、冲量
（1）冲量的定义：在物理学中，物体受到的力F与力作用的时间t的乘积Ft叫做力的冲量，通常用符号I表示冲量。
（2）定义式：I=Ft
（3）单位：冲量的国际单位是牛·秒（N·s）
（4）冲量是矢量
（5）冲量是过程量，表示力在时间上的累积效果
2、动量
（1）动量的定义：在物理学中，物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量。动量是描述物体运动状态的物理量。
（2）定义式：
（3）动量的单位:千克 米/秒（kg m/s)
1kg·m／s＝1N·s
（4）动量是矢量，其方向就是速度的方向
3、动量定理
（1）内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。
（2）公式：
附：学生课堂学习目标评价细则
目
标
要
求
权重
自评
小组评价
知识与技能
理解动量的概念，知道冲量的定义10
理解动量的变化与力之间的确切含义，会用这一关系解释有关现象和计算简单的问题。
20
过程与方法
能通过观察与思考，概括出碰撞中力与时间的作用规律20
能根据牛顿第二定律和运动学公式推导出动量定理20
情感态度
能积极参与小组的讨论交流活动，认真听课，敢于提问20
能认真独立完成作业，书写工整，解题规范10
总
评