《動量定理》說課稿

北京景山學校           朱亞平

一、教材分析

1．教材的地位和作用：

　這一章講述動量的概念，并結(jié)合牛頓定律推導出《動量定理》和《動量守恒定律》。《動量定理》體現(xiàn)了力在時間上的累積效果。為解決力學問題開辟了新的途徑，尤其是打擊和碰撞的問題。這一章可視為牛頓力學的進一步展開，為力學的重點章。

《動量定理》為本章第二節(jié)，是第一節(jié)《動量和沖量》的延續(xù)，同時又為第三節(jié)《動量守恒定律》奠定了基礎，在本章起有承前啟后的作用。同時《動量定理》的知識與人們的日常生活、生產(chǎn)技術和科學研究有著密切的關系，因此學習這部分知識有著廣泛的現(xiàn)實意義。

2．本節(jié)教學重點：

（1）動量定理的推導和對動量定理的理解；

（2）利用動量定理解釋有關現(xiàn)象和一維情況下的定量分析。

3．教學難點：

動量定理的矢量性，在實際問題中的正確應用

4．教學目標：

● 知識與技能

（1）能從牛頓運動定律和運動學公式推導出動量定理的表達式。

（2）理解動量定理的確切含義，知道動量定理適用于變力。

（3）會用動量定理解釋有關現(xiàn)象和處理有關的問題。

● 過程與方法

（1）通過動量定理規(guī)律的學習過程，了解物理學的研究方法，認識物理實驗、物理模型和傳感器在物理學發(fā)展過程中的作用。

（2）通過學習用動量定理處理實際問題的過程，提高質(zhì)疑、信息搜集和處理能力，分析、解決問題的能力和交流、合作的能力

● 情感態(tài)度與價值觀

（1）有將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識，勇于探索與日常生活有關的物理問題。

（2）了解并體會物理學對社會發(fā)展的貢獻，關注并思考與物理學相關的熱點問題，有可持續(xù)發(fā)展的意識，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

（3）關心國內(nèi)、國外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，有振興中華的使命感與責任感，有將科學服務于人類的意識。

二、學生情況分析

高一學生思維方式要求逐步由形象思維向抽象思維過渡，因此在教學中需以一些感性認識作為依托，加強直觀性和形象性，以便學生理解。

補充錄像資料以及瓦碎蛋全的演示實驗、模擬建筑工人安全帶的演示實驗

錄像：排球擊球動作要快、鑄鐵打磨時速度要快；籃球接球手臂后縮、跳高運動員落地墊厚墊子、體操運動員落地都要屈膝，

圖片：“勇氣號”探測器成功登陸火星過程的一組圖片，易碎品運輸過程。

三、教學方法

應用實驗導入法、啟發(fā)學生通過自己的思考和討論來探究動量定理。

四、教學程序

本節(jié)課分為四個環(huán)節(jié)，演示實驗創(chuàng)設問題情景；建立模型共同探究；定性和定量應用動量定理。

第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設情景

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

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

（兩次物體都從同一高度自由下落，兩次繩長相同）

實驗現(xiàn)象：用彈性繩的那次橡皮泥完好無損，另一次橡皮泥被鐵絲切成兩半，斷面非常整齊，

學生嘗試解釋現(xiàn)象。

第二環(huán)節(jié)：建立模型推導動量定理

此時，學生有了對力、時間、動量、沖量的初步感性認識，需要在老師的幫助下提高到理性認識。

引導學生建立模型，物體的運動分兩個階段，第一階段物體自由下落同樣的高度，獲得同樣的動量，第二階段，經(jīng)過一定的時間動量減為零

討論第二階段過程中，力的沖量和物體動量變化之間的關系

    結(jié)論：動量變化相同時，時間長，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；跳遠前要松沙坑。。。。

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

設一個物體以速度v₁在光滑水平地面上運動，在同方向水平恒力F作用下，經(jīng)過時間t，速度變?yōu)?SPAN lang=EN-US>v₂，由牛頓第二定律可得：Ft=mv₂-mv₁。

變力作用下動量定理還成立嗎？

利用傳感力和速度傳感器當場測數(shù)據(jù)，

讓小車在光滑水平軌道上向固定的力傳感器運動，測出小車撞擊傳感過程中小車受到外力-時間圖像，速度傳感器測出次過程中的速度-時間圖像。

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

所以，變力作用下，動量定理也成立。

第三環(huán)節(jié)：定性應用

為了培養(yǎng)學生在物理學中從實踐到理論，再用理論來指導實踐的研究方法。鼓勵學生將學習到的物理知識與日常生活、生產(chǎn)技術聯(lián)系起來。首先圍繞定理Ft=△P分情況進行討論。

我們經(jīng)常用雞蛋碰石頭來形容自不量力，你有沒有辦法讓雞蛋不碎嗎？

演示實驗：瓦碎蛋全（也可以放錄像）

讓學生列舉生活中的例子說明，動量變化相同時，時間短，力大；時間長，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)：定量應用

例1：質(zhì)量為0．1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，接觸時間為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，系一條長為L=5m的安全帶，若工人不慎跌跌落時安全帶的緩沖時間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，人跌落時為自由下落，設剛要拉緊安全帶時的速度為v₁，則v₁²=2gL，即v₁=

經(jīng)緩沖時間t=1s后速度變?yōu)?/SPAN>0，取向下為正方向，對人由動量定理知，人受兩個力作用，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“輕松”地摧毀，而雙子樓卻先后坐塌．世貿(mào)的樓體是個鋼架結(jié)構(gòu)，兩座樓的中間是個方柱子，一直從地下延伸到空中，每個層面有網(wǎng)絡式的橫條，鼠籠式結(jié)構(gòu)可以從鋼度、強度上抗擊8級地震，12級臺風，7500t的力，飛機充其量可把世貿(mào)的表皮撞破，不會傷害大樓的筋骨，專家推斷，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，上面的觀點．

    波音767飛機接體重150t，機身長150m，當時低空飛行的巡航速度在500～600km/h，可視為150m/s，從電視畫面肴飛機沒有穿透大樓，大樓寬不超過100m，飛機在樓內(nèi)大約運行50m．

【分析與解答】假設飛機在樓內(nèi)勻減速減為零，則S=

t=

       ∴t=

=

s=

s

由動量定理知：Ft=mv

∴F=

=

N=3.375×10⁷N

  即飛機撞擊大樓的力為3375t，即使按飛機在樓內(nèi)勻速運動計算，撞擊力也不會達到7500t，可見，上述推斷是正確的。