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知識(shí)點(diǎn):
一、質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定律
由牛頓第二定理:
或d(mv)=Fdt——質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定律的微分式
即:質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量的增量等于作用與于質(zhì)點(diǎn)上的元沖量
積分上式,如時(shí)間由0到t,速率由v0到v,
得:
——質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量定律的積分方式
即:在某一時(shí)間間隔內(nèi),質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量的變化等于作用于質(zhì)點(diǎn)的力在同一段時(shí)間內(nèi)的沖量。
二、質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定律
稱(chēng)為質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定律的微分方式,即質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量的增量等于作用于質(zhì)點(diǎn)系的外力元沖量的矢量和;或質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量對(duì)時(shí)間的行列式等于作用于質(zhì)點(diǎn)系的外力的矢量和.
三、質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量守恒定理
視頻教學(xué):
練習(xí):
講義:
學(xué)案:
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.理解動(dòng)量和沖量的定義。
2.能從牛頓運(yùn)動(dòng)定理推導(dǎo)入動(dòng)量定律的表達(dá)式,理解動(dòng)量定律的敘述,曉得動(dòng)量定律也適用變力。
3.才能運(yùn)用動(dòng)量定律解釋有關(guān)現(xiàn)象,處理有關(guān)問(wèn)題。
二、過(guò)程與技巧
1.經(jīng)歷動(dòng)量定律的推論過(guò)程,學(xué)會(huì)用物理方式研究化學(xué)問(wèn)題。
2.用動(dòng)量定律進(jìn)行定量估算,提升中學(xué)生定量估算的能力。
3.通過(guò)用動(dòng)量定律處理實(shí)際問(wèn)題,提升中學(xué)生指責(zé)、分析和解決問(wèn)題的能力。
三、情感心態(tài)與價(jià)值觀(guān)
1.培養(yǎng)中學(xué)生的觀(guān)察與動(dòng)手能力,鼓勵(lì)中學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用于日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐。
2.提升中學(xué)生的交流能力。
【教學(xué)重點(diǎn)】
動(dòng)量定律的推論及文字?jǐn)⑹觥?span style="display:none">FlV物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
【教學(xué)難點(diǎn)】
應(yīng)用動(dòng)量定律解決實(shí)際有關(guān)問(wèn)題。
【教學(xué)方式】
實(shí)驗(yàn)法、講練法、討論法
【教學(xué)工具】
2個(gè)蛋黃、2個(gè)燒瓶、布、刻度尺
【教學(xué)過(guò)程】
一、新課導(dǎo)出
演示:豬肉掉落。
圖片:鳥(niǎo)撞客機(jī)。
提問(wèn):豬肉為什么完好?小小飛鳥(niǎo)何以能撞碎客機(jī)這樣的龐然大物?假如沒(méi)有海棉墊在下邊。豬肉都會(huì)完好嗎?
班主任:上節(jié)課學(xué)習(xí)了動(dòng)量,同樣都是動(dòng)量由mv弄成0,實(shí)驗(yàn)中有海棉和沒(méi)有海棉這三者有哪些不同?
二、新課教學(xué)
(一)動(dòng)量定律
為了剖析問(wèn)題的便捷,我們先討論物體受恒力的情況。
如圖,假設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上遭到恒力F的作用,做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在初始時(shí)刻,物體的速率為v,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間Δt,它的速率為v′,這么,這個(gè)物體在這段時(shí)間的加速度就是
依據(jù)牛頓第二定理F=ma,則有
即
多項(xiàng)式的右側(cè)是物體在Δt這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量,右側(cè)既與力的大小、方向有關(guān),又與力的作用時(shí)間有關(guān)。
FΔt這個(gè)數(shù)學(xué)量反映了力的作用對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng)。
1.沖量
化學(xué)學(xué)中把力與力的作用時(shí)間的乘積叫作力的沖量,用字母I表示沖量,則
沖量的單位是牛秒,符號(hào)是N·S。有了沖量的概念,
多項(xiàng)式就可以寫(xiě)成
也可以寫(xiě)成
2.動(dòng)量定律
動(dòng)量定律:物體在一個(gè)過(guò)程中所受力的沖量等于它在這個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量。
提問(wèn):物體在碰撞過(guò)程中遭到的斥力常常不是恒力,物體不做勻變速運(yùn)動(dòng)。這么,應(yīng)當(dāng)如何處理這樣的問(wèn)題呢?
中學(xué)生討論并發(fā)表感想。
我們可以把碰撞過(guò)程細(xì)分為好多短暫過(guò)程,每位短暫過(guò)程中物體所受的力沒(méi)有很大的變化,這樣對(duì)于每位短暫過(guò)程就能否應(yīng)用。把應(yīng)用于每位短暫過(guò)程的關(guān)系式相乘,就得到整個(gè)過(guò)程的動(dòng)量定律。在應(yīng)用
處理變力問(wèn)題時(shí),式中的F應(yīng)當(dāng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。
(二)動(dòng)量定律的應(yīng)用
依據(jù)動(dòng)量定律,我們曉得:假若物體的動(dòng)量發(fā)生的變化是一定的,這么作用的時(shí)間短,物體受的力就大;作用的時(shí)間長(zhǎng),物體受的力就小。諸如,玻璃杯落在堅(jiān)硬的地面上會(huì)破碎,落在地毯上不會(huì)破碎,用動(dòng)量定律可以挺好地解釋此現(xiàn)象。從同樣的高度落到地面或地毯時(shí),在與地面或地毯的互相作用中,兩種情況下動(dòng)量的變化量相等,地面或地毯對(duì)瓶子的力的沖量也相等。而且堅(jiān)硬的地面與瓶子的作用時(shí)間短,斥力會(huì)大些,酒杯易破碎;厚實(shí)的地毯與瓶子的作用時(shí)間較長(zhǎng),斥力會(huì)小些,玻璃杯不易破碎。易碎物品運(yùn)輸時(shí)要用厚實(shí)材料包裝,跳遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)員要落在軟墊上,就是這個(gè)道理。
除此之外動(dòng)量定理實(shí)際生活中的例子,讓中學(xué)生發(fā)言列舉更多事例。
【例題】一個(gè)質(zhì)量為0.18kg的棒球,以25m/s的水平速率奔向球棒,被球棒擊打后,反向水平飛回,速率的大小為45m/s。若球棒與棒球的作用時(shí)間為0.002s,球棒對(duì)棒球的平均斥力是多大?
剖析:球棒對(duì)棒球的斥力是變力,力的作用時(shí)間很短。在這個(gè)短時(shí)間內(nèi),力先是大幅地減小,之后又大幅地減少為0。在沖擊、碰撞這類(lèi)問(wèn)題中,互相作用的時(shí)間很短,力的變化都具有這個(gè)特征。動(dòng)量定律適用于變力作用的過(guò)程,因而,可以用動(dòng)量定律估算球棒對(duì)棒球的平均斥力。
解:沿棒球駛向球棒時(shí)的方向構(gòu)建座標(biāo)軸,棒球的初動(dòng)量為
棒球的末動(dòng)量為
由動(dòng)量定律知棒球所受的平均斥力為
棒球所受的平均斥力的大小為6300N,減號(hào)表示力的方向與座標(biāo)軸的方向相反,即力的方向與棒球飛來(lái)的方向相反。
【課堂練習(xí)】
1.物體A和B用輕繩相連,在輕質(zhì)彈簧下靜止不動(dòng),如圖甲所示,物體A的質(zhì)量為m,物體B的質(zhì)量為M。當(dāng)聯(lián)接A.B的繩忽然斷掉后,物體A上升經(jīng)某一位置時(shí)速率的大小為v,這時(shí)物體B下落速率的大小為u,如圖乙所示。這段時(shí)間里,彈簧的彈力對(duì)物體A的沖量為()
A.mvB.mv-Mu
C.mu+MuD.mv+mu
2.在光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量均為2kg的質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)a在水平恒力Fa=4N作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)4s,質(zhì)點(diǎn)b在水平恒力Fb=4N作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)4m,比較這兩質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)歷的過(guò)程,可以得到的正確推論是()
A.質(zhì)點(diǎn)a的位移比質(zhì)點(diǎn)b的位移大
B.質(zhì)點(diǎn)a的末速率比質(zhì)點(diǎn)b的末速率小
C.力Fa做的功比力Fb做的功多
D.力Fa的沖量比力Fb的沖量小
3.如圖所示,質(zhì)量為m的物體在跟水平方向成θ角的力F作用下,以速率v勻速前進(jìn)t秒鐘,則物體在這段時(shí)間內(nèi)遭到力F的沖量與合外力的沖量各為()
A.Ft,F(xiàn)tcosθB.Ftsinθ,F(xiàn)tcosθ
C.Ft,F(xiàn)tsinθD.Ft,0
4.2009年中國(guó)男子冰球隊(duì)首次獲得了世界錦標(biāo)賽季軍,這導(dǎo)致了人們對(duì)冰球運(yùn)動(dòng)的關(guān)注。冰球在水平湖面上的一次滑行可簡(jiǎn)化為如下過(guò)程:如圖16-6-7所示,運(yùn)動(dòng)員將靜止于O點(diǎn)的冰球(視為質(zhì)點(diǎn))沿直線(xiàn)OO′推到A點(diǎn)放手,隨后冰球沿AO′滑行,最后停于C點(diǎn)。已知冰層和冰球間的動(dòng)磨擦質(zhì)數(shù)為μ,冰球質(zhì)量為m,AC=L,CO′=r,重力加速度為g。
(1)求冰球在A(yíng)點(diǎn)的速度;
(2)求冰球從O點(diǎn)到A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遭到的沖量大小;
(3)若將BO′段湖面與冰球間的動(dòng)磨擦質(zhì)數(shù)減少為0.8μ,原只能滑到C點(diǎn)的冰球能停于O′點(diǎn),求A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離。
5.如圖所示,l、m已知(l為擺長(zhǎng),m為擺球質(zhì)量),最大擺角大于5°,當(dāng)小球擺到B點(diǎn)并向左運(yùn)動(dòng)時(shí),有質(zhì)量為M放在光滑水平面上的物體在一水平往右恒力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),要使兩物體的動(dòng)量有可能相同,作用在物體上的恒力應(yīng)為多大?
6.如圖所示,固定在輕質(zhì)彈簧的兩端質(zhì)量分別為M1=0.5kg、M2=1.49kg的兩個(gè)物體,放在光滑的水平面上動(dòng)量定理實(shí)際生活中的例子,M1靠在光滑的豎直墻壁。現(xiàn)有一顆質(zhì)量M=0.01kg的炮彈,以600m/s的水平速率射入M2中,最后M1和M2都將往右運(yùn)動(dòng)。求豎直墻對(duì)M1的沖量。
答案
1.D
2.AC
3.D
6.大小為12N?s,方向往右
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