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知識點:
1.質點動量定律
根據牛頓第二定理:
或d(mv)=Fdt——粒子動量定律的微分公式
即:粒子動量的增量等于作用在粒子上的基本沖量
對上式進行積分,如時間從0到t,速度從v0到v,
必須:
——粒子動量定律積分法
即:在一定的時間間隔內,質點動量的變化等于同一時間段內作用在質點上的力的沖量。
2.粒子系統的動量定律
稱為粒子系統動量定律的微分法,即粒子系統動量的增量等于作用于粒子系統的外力元沖量的矢量和;
3. 粒子系統的動量守恒理論
視頻教學:
實踐:
講義:
學習案例:
【教學目標】
一、知識與技能
1. 理解動量和沖量的定義。
2、能從牛頓運動定理推導出動量定律的表達式,理解動量定律的描述,知道動量定律也適用于變力。
3、只有這樣才能用動量定律來解釋相關現象,處理相關問題。
2.工藝與技巧
1、通過動量定律的推理過程,學會用物理方法研究化學問題。
2.用動量定律進行定量估計,可以提高中學生的定量估計能力。
3、運用動量定律處理實際問題,提高中學生追究問題、分析問題、解決問題的能力。
三、情緒心態與價值觀
1、培養中學生的觀察力和動手能力,鼓勵中學生將所學知識運用到日常生活和生產實踐中。
2、提高中學生的交際能力。
【教學重點】
動量定律的推導與文字描述。
【教學難點】
應用動量定律解決實際問題。
【教學方法】
實驗法、講授法、討論法
【教育工具】
2個蛋黃,2個燒瓶,布,秤
【教學過程】
1.新課導出
演示:豬肉滴。
圖片:鳥撞客機。
問:為什么豬肉是完整的? 一只小鳥怎么能撞上客機這樣的巨人呢? 如果下面沒有海綿墊。 豬肉會好嗎?
班主任:上節課我們學習了動量,動量也從mv變為0。有海綿和沒有海綿的三個實驗有什么區別?
2.新課教學
(1) 動量定律
為便于剖析問題,我們先討論物體受到恒力作用的情況。
如圖所示,假設一個質量為m的物體以恒定的力F作用在光滑的水平面上,并以勻速直線運動。初始時刻,物體的速度為v,經過a時間段Δt,它的速度為v',所以,這個物體在這段時間內的加速度為
根據牛頓第二定理 F=ma,則有
現在
多項式右邊是Δt時間內物體動量的變化量,右邊與力的大小和方向,以及力的作用時間有關。
數學量 FΔt 反映了力對時間的累積效應。
1.沖動
在化學中,力與力作用時間的乘積稱為力的沖量,用字母I表示沖量,則
沖量的單位是牛頓秒,符號是N·S。 以動量的概念,
多項式可以寫成
也可以寫成
2.動量定律
動量定律:一個過程中作用在物體上的力的沖量等于過程開始和結束時動量的變化。
問題:物體在碰撞過程中遇到的排斥力往往不是一個恒定的力,物體也不是勻速運動的。 那么,這樣的問題應該如何處理呢?
中學生討論,發表自己的看法。
我們可以把碰撞過程細分為很多短時過程,每個短時過程中物體所受的力變化不大,所以是否可以應用于每個短時過程。 將應用于每個短暫過程的關系相乘產生整個過程的動量定律。在應用中
在處理變力問題時,公式中的F應理解為作用時間內變力的平均值。
(2) 動量定律的應用
根據動量定律我們知道,如果物體的動量變化一定,作用時間短,作用在物體上的力就大; 作用時間越長,作用在物體上的力就越小。 例如,玻璃杯掉在硬地上會碎,但掉在地毯上不會碎。 這種現象可以用動量定律很好地解釋。 當從同一高度落到地面或地毯上時,兩種情況下的動量變化在與地面或地毯的相互作用中是相等的,地面或地毯的力作用在瓶子上的沖量也相等。 而且堅硬的地面與酒瓶的作用時間短,排斥力會更大,酒杯容易破碎; 厚地毯與瓶子的相互作用時間更長,排斥力會更小,玻璃也不易破碎。 這就是為什么易碎物品在運輸時要用厚料包裝,運動員在跳遠時要落在柔軟的墊子上的原因。
另外,讓中學生發言,多舉例子。
【例】質量為0.18kg的棒球以25m/s的水平速度向球棒跑去。 被蝙蝠擊中后,以45m/s的速度水平向后飛去。 如果球棒與棒球的相互作用時間為 0.002s,球棒對棒球的平均排斥力是多少?
分析:球棒對棒球的排斥力是一種變力,力的作用時間很短。 在此短時間內,力首先顯著減小,然后顯著減小至零。 在沖擊、碰撞等問題中,交互時間很短,力的變化就具有這個特點。 動量定律適用于變力過程,因此,球棒對棒球的平均排斥力可由動量定律估算。
解:沿棒球朝向球棒方向作坐標軸,棒球初始動量為
棒球的最終動量是
根據動量定律,棒球受到的平均排斥力為
棒球平均受到的斥力為6300N,負號表示力的方向與坐標軸方向相反,即力的方向與棒球飛行的方向相反.
【課堂練習】
1.物體A和B用輕繩連接,在輕彈簧下靜止不動。 如圖A所示,物體A的質量為m,物體B的質量為M。連接A. B的繩子突然斷了之后動量定理實際生活中的例子,物體A上升通過某一位置時的速度為v,此時物體B的速度為u,如圖B所示。彈簧對物體 A 的彈力為 ()
A。 mv B. mv-穆
C。 mu+Mu D. mv+mu
2、在光滑的水平面上有兩個質量為2kg的質點,a質點在水平恒力Fa=4N的作用下從靜止狀態開始運動4s,b質點在水平恒力Fb=4N,比較這兩個粒子所經歷的過程可以得到的正確推導是()
A.粒子a的位移大于粒子b的位移
B.粒子a的終端速度小于粒子b的終端速度
C.Force Fa does more work than force Fb
D.沖量Fa小于沖量Fb
3、如圖所示,在與水平方向成角度θ的力F的作用下,質量為m的物體以恒定速度v向前運動t秒,物體受到的沖量為在此期間合外力的力F和沖量各為()
A。 Ft, FtcosθB。 Ftsinθ, Ftcosθ
C。 Ft, FtsinθD。 英尺,0
4、2009年,中國男子冰球隊首次獲得世錦賽季軍,引發人們對冰球的關注。 冰球在水平湖面上的一次滑行可以簡化為如下過程:如圖16-6-7所示,玩家將靜止在O點的冰球(視為質點)推向A點。直線OO′放手,冰球沿AO′滑行,最后停在C點。已知冰層與冰球之間的動摩擦素數為μ,冰球的質量為圓盤為m,AC=L,CO′=r,重力加速度為g。
(1)求冰球在A點的速度;
(2)求冰球從O點運動到A點過程中所受沖量的大小;
(3) 如果BO'段湖面與冰球的動摩擦素數減小到0.8μ,則只能滑到C點的冰球可以停在O'點。 求 A 點和 B 點之間的距離。
5、如圖所示,l和m已知(l為擺長,m為擺球質量),最大擺角大于5°。 當小球擺動到B點并向左運動時,有一個質量M放在光滑的水平面上的物體在恒定水平力的作用下開始向右運動。 為了使兩個物體的動量相同動量定理實際生活中的例子,物體上的恒定力應該有多大?
6、如圖所示,將質量為M1=0.5kg和M2=1.49kg的兩個物體固定在一個光彈簧的兩端,放在光滑的水平面上,M1靠在光滑的垂直墻上。 一顆質量為 M=0.01kg 的炮彈以 600m/s 的水平速度射入 M2,最后 M1 和 M2 都向右移動。 求 M1 上垂直墻的沖量。
回答
1. D.
2.空調
3. D.
6.尺寸為12N?s,方向正確
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