高一物理动量定理上课实录

唐山一中 孙江

一、新课引入

复习并板书： 力的瞬间效果 加速度a 改变物体的速度

力的作用效果 力的空间累积效果 功W 改变物体的能量 力的时间累积效果 冲量I 改变物体的？

在学生回答上述问题的基础上引出今天的研究课题→动量定理 【多媒体打出课题】 动量定理 【实验揭示现象】

［教师］我们先来观察下面一个实验→鸡蛋下落实验： ［操作］

（1）鸡蛋从某一高度自由落下落到铺有锯末的透明玻璃器皿中。 （2）同一鸡蛋从同一高度自由落下直接落到透明玻璃器皿中。 ［现象］第一次鸡蛋完好无损；第二次鸡蛋破损 【多媒体慢动作展现实验】

［教师］为什么出现两种不同结果？注意到鸡蛋是同一个，下落高度也相同。如何分析？ 【学生展开讨论并发言】

统一认识：破损表明受到了较大的作用力，注意到鸡蛋和玻璃器皿的直接作用时间较短，物体的初末速度相同，时间短加速度大，根据牛顿第二定律，必然受到得力大。

［教师］同学们的分析很好，对于该实验如果从再动量的角度来分析，前后两种情况鸡蛋的动量变化相同，那么根据上面的实验分析我们是否可以说，在动量变化相同的情况下，作用时间越长，作用力就越小？反之就越大？

［学生］可以说

［教师］我们先不忙下结论，一个实验还不能表明具有普遍意义。我们再来看另一个实验 ［操作］将纸条压在鸡蛋下，第一次用手将纸条拉出；第二次用教学尺将纸条迅速打出。 ［现象］第一次鸡蛋产生较明显的运动；第二次鸡蛋鸡蛋几乎没动。

［教师］为什么出现两种不同结果？注意到鸡蛋与纸条间的摩擦力是一样大小的。 学生展开讨论并发言

统一认识：前后两种情况鸡蛋受力一样，但是力的作用时间不同，用手拉力的作用时间长，而用教学尺打出来，力的作用时间的短，在加速度相同的情况下，时间的长短决定鸡蛋的最终速度大小

［教师］同学们的分析很好，对于该实验如果从再冲量与动量的角度来分析，前后两种情况鸡蛋受到的冲量不相同，所以鸡蛋获得的的末动量也不相同，冲量大鸡蛋获得动量也大。注意到鸡蛋的初动量为零，所以鸡蛋获得的末动量就等于鸡蛋的动量的变化。那么根据上面的实验分析我们是否可以说，物体受到的冲量大，则物体的动量变化也大？反之就小？？

［学生］可以

［教师］似乎可以这样说，综合上面两个实验，我们似乎看到了物体的动量和冲量间有着相互的制约关系，那么我们能否根据我们所学的知识来从理论上探究这个关系？

【理论探究】

【多媒体动画】多媒体动画演示抽象出来的物理模型

V2 V1 m

F F

［教师］如图，一质量为m的物体放在水平地面上受水平外力F作用从静止开始运动 1.水平面光滑，寻求力F的冲量与物体的动量之间的关系 ［学生推导教师巡视指点］ ［学生黑板推导并阐述］

［学生］根据牛顿第二定律及运动学公式 F=ma a=

v2v1 t得 Ft=mv2－ mv1=p2－p1

2. 水平面不光滑，寻求力F、f的冲量与物体的动量之间的关系

［学生推导教师巡视指点］ ［学生黑板推导并阐述］F－f=ma=m

v2v1 t（F－f）t=mv2－ mv1=p2－p1

【结论】：合外力的冲量等于物体的动量的变化―――――动量定理

［教师］好，这样，我们就从理论上建立了物体的动量与受到的冲量的变化关系，这个关系就叫做动量定理

【多媒体打出】

【动量定理】合外力的冲量等于物体的动量的变化 【表示式】 Ft =p2－p1 【说明】

1.动量定理虽然是从牛顿第二定律推出来的，但是它不仅适用于恒力，也适用于变力

2.由动量定理得知：改变物体的动量需要外力的冲量.动量的变化大小与方向与合外力的冲量大小与方向一致

3.在物体的动量变化一定的条件下,力的作用时间越短则作用力会越大;反之力的作用时间越长则作用力会越小

动量定理的应用

［教师］动量定理有着广泛的应用我们来看生活中的几个小视频

【多媒体展示】1.公园碰碰船

2.摩托车头盔 3.汽车安全带 4.接篮球 5.冲床

［教师］在视频1、2、3中你用动量定理能解释的现象是？

［学生］在视频1中，碰碰船的边缘上装有橡皮圈是为了防止两船相碰时产生过大的作用力使船损坏和划船的人产生危险

在视频1中摩托车头盔是为了防止出现意外情况后对人的头部的一种防护

在视频3中，安全带是在紧急刹车情况下，防止乘员和车发生碰撞飞出车外造成生命事故 在视频4中，防止接球手臂受到较大的冲击力

视频1、2、3、4的共同特点是增大相互作用时间减小相互作用力 视频5是减小作用时间以增大作用力 [教师]在日常生活中的能否再举一些现象些？

[学生]可以，比如运动会上跳远、跳高的沙坑、海面垫子，拳击带的手套、蹦极的弹簧绳等 [教师]大家回答很好。大家是否还记得我国有个寓言故事叫做《守株待兔》吗

【多媒体展示】寓言：守株待兔

[教师]兔子为什么会撞死？？可以避免吗？

[学生]兔子与树的作用时间很短，兔子的速度较大所以根据动量定理兔子受到了较大的作用力，使兔子的头部受到了损害。

可以避免，只要兔子不撞上就可，或兔子速度小或增大与树的作用时间 [教师]在守株待兔中还有个人物是愚蠢的，为什么我们说这个人是愚蠢的

［学生］把偶然的事情当作必然来看，寄希望于侥幸，不付出艰苦的劳动，所以必然是个悲剧。我们在学习上也要吸取这个教训。

[教师]回答的非常好！希望我们的同学作一个勤奋上进的人而不是一个守株待兔的人。

以上我们用动量定理定量解释了一些现象，下面我们用动量定理定量来计算一些相互作用问题

【多媒体展示】

［教师］例1.在守株待兔的寓言中,假设兔子的头部受到大小等于自身体重的撞击力就可致命,设兔子与树桩的作用时间为0.2s,则兔子的奔跑速度可能为(g=10m/s2)

A.1m/s B1.5m/s. C. 2m/s D. 2.5m/s

［学生］本题的研究对象：兔子，设其撞树前的速度为v，撞树后速度为0，与树的作用时间为t相互作用力F，兔子的质量为m 根据动量定理 ：Ft=0-mv

则v=Ft/m=mgt/m=2m/s

答：(CD)

［教师］求解的很好。现在我们再来看第2题

例2.一个质量为0.2kg的垒球,以20m/s的速度水平飞来,受到球棒的水平打击后以40m/s反向水平飞回,设球棒与球的作用时间为0.01s,则球棒对球的作用力为多大?

［学生］本题的研究对象：垒球，设球棒给予垒球的作用力为F，初速度为v1末速度为v2根据动量定理Ft= mv2 – mv1 取v1方向为正方向：F×0.01=0.2×（－40）－0.2×20 F=－1200N 负号表明方向与选定的方向相反

例3.一质量为10kg的小球从某高处自由落下,落地前的的速度为20m/s,设小球与地面的相互作用时间为1s则小球受到的地面给予的作用力为多大

［学生］本题的研究对象：小球在于地面的作用过程中受两个力：重力mg和地面给予的弹力N：根据动量定理：（取向上为正）

（N－mg）t= mv2 – mv1 带入数据解得： N=300N

［教师］同学们做的非常好，今天我们课主要是学习了动量定理，动量定理是一个非常重要的物理规律，有着广泛的应用，下节课我们专题来运用动量定理来解决一些问题，在解决问题中加强理解和掌握动量定理

同学们再见！