《動(dòng)量定理》說(shuō)課稿

北京景山學(xué)校           朱亞平

一、教材分析

1．教材的地位和作用：

　這一章講述動(dòng)量的概念，并結(jié)合牛頓定律推導(dǎo)出《動(dòng)量定理》和《動(dòng)量守恒定律》�！秳�(dòng)量定理》體現(xiàn)了力在時(shí)間上的累積效果。為解決力學(xué)問(wèn)題開(kāi)辟了新的途徑，尤其是打擊和碰撞的問(wèn)題。這一章可視為牛頓力學(xué)的進(jìn)一步展開(kāi)，為力學(xué)的重點(diǎn)章。

《動(dòng)量定理》為本章第二節(jié)，是第一節(jié)《動(dòng)量和沖量》的延續(xù)，同時(shí)又為第三節(jié)《動(dòng)量守恒定律》奠定了基礎(chǔ)，在本章起有承前啟后的作用。同時(shí)《動(dòng)量定理》的知識(shí)與人們的日常生活、生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著密切的關(guān)系，因此學(xué)習(xí)這部分知識(shí)有著廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。

2．本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：

（1）動(dòng)量定理的推導(dǎo)和對(duì)動(dòng)量定理的理解；

（2）利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和一維情況下的定量分析。

3．教學(xué)難點(diǎn)：

動(dòng)量定理的矢量性，在實(shí)際問(wèn)題中的正確應(yīng)用

4．教學(xué)目標(biāo)：

● 知識(shí)與技能

（1）能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理的表達(dá)式。

（2）理解動(dòng)量定理的確切含義，知道動(dòng)量定理適用于變力。

（3）會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)的問(wèn)題。

● 過(guò)程與方法

（1）通過(guò)動(dòng)量定理規(guī)律的學(xué)習(xí)過(guò)程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和傳感器在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用。

（2）通過(guò)學(xué)習(xí)用動(dòng)量定理處理實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，提高質(zhì)疑、信息搜集和處理能力，分析、解決問(wèn)題的能力和交流、合作的能力

● 情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）有將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于探索與日常生活有關(guān)的物理問(wèn)題。

（2）了解并體會(huì)物理學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題，有可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（3）關(guān)心國(guó)內(nèi)、國(guó)外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，有振興中華的使命感與責(zé)任感，有將科學(xué)服務(wù)于人類(lèi)的意識(shí)。

二、學(xué)生情況分析

高一學(xué)生思維方式要求逐步由形象思維向抽象思維過(guò)渡，因此在教學(xué)中需以一些感性認(rèn)識(shí)作為依托，加強(qiáng)直觀性和形象性，以便學(xué)生理解。

補(bǔ)充錄像資料以及瓦碎蛋全的演示實(shí)驗(yàn)、模擬建筑工人安全帶的演示實(shí)驗(yàn)

錄像：排球擊球動(dòng)作要快、鑄鐵打磨時(shí)速度要快；籃球接球手臂后縮、跳高運(yùn)動(dòng)員落地墊厚墊子、體操運(yùn)動(dòng)員落地都要屈膝，

圖片：“勇氣號(hào)”探測(cè)器成功登陸火星過(guò)程的一組圖片，易碎品運(yùn)輸過(guò)程。

三、教學(xué)方法

應(yīng)用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入法、啟發(fā)學(xué)生通過(guò)自己的思考和討論來(lái)探究動(dòng)量定理。

四、教學(xué)程序

本節(jié)課分為四個(gè)環(huán)節(jié)，演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景；建立模型共同探究；定性和定量應(yīng)用動(dòng)量定理。

第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情景

為了保證建筑工人高空作業(yè)時(shí)人身安全，我們選用什么樣的安全帶比較好。結(jié)實(shí)的鋼繩還是結(jié)實(shí)的彈性繩？

演示實(shí)驗(yàn)：模擬建筑工人從高空墜落分別系彈性繩和無(wú)彈性繩的對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)（要挑選軟度合適的橡皮泥做實(shí)驗(yàn)）

（兩次物體都從同一高度自由下落，兩次繩長(zhǎng)相同）

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：用彈性繩的那次橡皮泥完好無(wú)損，另一次橡皮泥被鐵絲切成兩半，斷面非常整齊，

學(xué)生嘗試解釋現(xiàn)象。

第二環(huán)節(jié)：建立模型推導(dǎo)動(dòng)量定理

此時(shí)，學(xué)生有了對(duì)力、時(shí)間、動(dòng)量、沖量的初步感性認(rèn)識(shí)，需要在老師的幫助下提高到理性認(rèn)識(shí)。

引導(dǎo)學(xué)生建立模型，物體的運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)階段，第一階段物體自由下落同樣的高度，獲得同樣的動(dòng)量，第二階段，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間動(dòng)量減為零

討論第二階段過(guò)程中，力的沖量和物體動(dòng)量變化之間的關(guān)系

    結(jié)論：動(dòng)量變化相同時(shí)，時(shí)間長(zhǎng)，力小

推廣，生活中還有很多這樣的例子：杯子落到水泥地上碎，落到地毯上就不碎；從高處落地都要屈膝；跳遠(yuǎn)前要松沙坑。。。。

這些說(shuō)明動(dòng)量和沖量之間一定是有聯(lián)系的，你能找出它們之間的關(guān)系么？

設(shè)一個(gè)物體以速度v₁在光滑水平地面上運(yùn)動(dòng)，在同方向水平恒力F作用下，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，速度變?yōu)?SPAN lang=EN-US>v₂，由牛頓第二定律可得：Ft=mv₂-mv₁。

變力作用下動(dòng)量定理還成立嗎？

利用傳感力和速度傳感器當(dāng)場(chǎng)測(cè)數(shù)據(jù)，

讓小車(chē)在光滑水平軌道上向固定的力傳感器運(yùn)動(dòng)，測(cè)出小車(chē)撞擊傳感過(guò)程中小車(chē)受到外力-時(shí)間圖像，速度傳感器測(cè)出次過(guò)程中的速度-時(shí)間圖像。

分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：碰撞過(guò)程中外力的總沖量與碰撞前后動(dòng)量的變化幾乎一樣。

所以，變力作用下，動(dòng)量定理也成立。

第三環(huán)節(jié)：定性應(yīng)用

為了培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)中從實(shí)踐到理論，再用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的研究方法。鼓勵(lì)學(xué)生將學(xué)習(xí)到的物理知識(shí)與日常生活、生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)系起來(lái)。首先圍繞定理Ft=△P分情況進(jìn)行討論。

我們經(jīng)常用雞蛋碰石頭來(lái)形容自不量力，你有沒(méi)有辦法讓雞蛋不碎嗎？

演示實(shí)驗(yàn)：瓦碎蛋全（也可以放錄像）

讓學(xué)生列舉生活中的例子說(shuō)明，動(dòng)量變化相同時(shí)，時(shí)間短，力大；時(shí)間長(zhǎng)，力小。

如：圖片（圖5）中的現(xiàn)象

鐵錘釘釘子，沖床沖壓鋼板

第四環(huán)節(jié)：定量應(yīng)用

例1：質(zhì)量為0．1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到一個(gè)堅(jiān)硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，接觸時(shí)間為0．02秒，小球受到的彈力的平均值有多大？

例2：一高空作業(yè)的工人體重600N，系一條長(zhǎng)為L=5m的安全帶，若工人不慎跌跌落時(shí)安全帶的緩沖時(shí)間t=1s，則安全帶的受的沖力是多大?(g取10m/s²)

【分析與解答】依題意作圖，如圖  所示，人跌落時(shí)為自由下落，設(shè)剛要拉緊安全帶時(shí)的速度為v₁，則v₁²=2gL，即v₁=

經(jīng)緩沖時(shí)間t=1s后速度變?yōu)?/SPAN>0，取向下為正方向，對(duì)人由動(dòng)量定理知，人受兩個(gè)力作用，即拉力廠和重力mg，所以    (mg-F)t=0- mv₁，

將數(shù)值代人得：F=(600+600)N=1200N

      所以，人給安全帶的沖力F ′為1200N，方向豎直向下．

例3：發(fā)生在2001年9·11恐怖事件中，世貿(mào)中心雙子樓，被一架飛機(jī)“輕松”地摧毀，而雙子樓卻先后坐塌．世貿(mào)的樓體是個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)，兩座樓的中間是個(gè)方柱子，一直從地下延伸到空中，每個(gè)層面有網(wǎng)絡(luò)式的橫條，鼠籠式結(jié)構(gòu)可以從鋼度、強(qiáng)度上抗擊8級(jí)地震，12級(jí)臺(tái)風(fēng)，7500t的力，飛機(jī)充其量可把世貿(mào)的表皮撞破，不會(huì)傷害大樓的筋骨，專(zhuān)家推斷，筋竹的破壞是由于鋼結(jié)構(gòu)在燃料燃燒中軟化造成的，試根據(jù)下列數(shù)據(jù)證實(shí)，上面的觀點(diǎn)．

    波音767飛機(jī)接體重150t，機(jī)身長(zhǎng)150m，當(dāng)時(shí)低空飛行的巡航速度在500～600km/h，可視為150m/s，從電視畫(huà)面肴飛機(jī)沒(méi)有穿透大樓，大樓寬不超過(guò)100m，飛機(jī)在樓內(nèi)大約運(yùn)行50m．

【分析與解答】假設(shè)飛機(jī)在樓內(nèi)勻減速減為零，則S=

t=

       ∴t=

=

s=

s

由動(dòng)量定理知：Ft=mv

∴F=

=

N=3.375×10⁷N

  即飛機(jī)撞擊大樓的力為3375t，即使按飛機(jī)在樓內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)計(jì)算，撞擊力也不會(huì)達(dá)到7500t，可見(jiàn)，上述推斷是正確的。