高中物理选修3-5全部学案.docx
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§1动量冲量
(一)教学目标
1.理解冲量和动量的概念,知道它们的单位和定义。
2.理解冲量和动量的矢量性,理解动量变化的概念。
知道运用矢量运算法则计算动量变化,会正确计算一维的动量变化.
(二)教学重点:
动量和冲量的概念(三)教学难点:
动量变化量的计算
(四)知识梳理:
思考与讨论:
(1)取几颗弹丸,分发给学生传看.将一颗弹丸装入玩具手枪,一手持枪,一手持纸靶,沿平行于黑板的方向击发:
弹丸穿透纸靶接着,佯装再次装弹(不让学生知道实际是空膛),声明:
数到"三"时,开枪然后举枪指向某一区域的同学,缓缓地数出"一、二、三",不等枪响,手枪所指区域的同学即已作出或抵挡或躲避的防御反应
(2)空气中的气体分子具有很大的速度(可达105m/s),它们无时不在撞击着我们最珍贵也是最薄弱的部位——眼睛,为什么我们却毫不在乎?
一、动量
(1)物理意义
(2)定义
(3)定义公式
(4)单位(两个相等的单位)
(5)性质
(6)理解;动量是状态量,对应速度为瞬时速度。
动量是矢量,动量的改变的理解与计算遵循平行四边形定则。
动量大小与动能大小之间的关系:
(7)动量的改变的定义及公式、方向性
例1.质量为0.2kg的垒球以30m/s的速度飞向击球手经击球手奋力打击后,以50m/s的速度反弹,设打击前后,垒球沿同一直线运动,试分析:
(1)打击后,垒球的动量大小是变大了还是变小了,变大或变小了多少?
(2)在打击过程中,垒球的动量变化是多大?
方向如何?
(3)思考:
在
(1)、
(2)两问中,结果为什么会不同?
例2.下列关于动量的说法中,正确的是:
()
A.物体做匀速圆周运动的动量总是在改变,而它的动能不变;
B.物体做匀速圆周运动半周时间的动量改变为零,其动能改变也为零;
C.物体做匀速圆周运动1/4周时间动量改变的大小为原来的2倍;
D.物体的运动状态改变,其动量一定改变
思考与讨论:
(1)如果一个物体处于静止状态,其动量为零.那么,我们怎样使它获得动量呢?
(2)使静止物体获得动量的方法:
施加作用力,并持续作用一段时间.
(3)使物体获得一定大小的动量,既可以用较大的力短时间作用,也可以用较小的力长时间作用。
(请学生思考:
跳高和跳远有何区别?
并举出短时间内使物体获得动量的若干实例)即不论力的大小和作用时间如何,只要两者的乘积相同,则产生的动力学效果就相同。
二、冲量
(1)物理意义
(2)定义
(3)定义公式及适用条件
(4)单位(两个相等的单位)
(5)性质
(6)理解:
冲量是过程量,要注意是哪个力在那个过程的冲量。
冲量的物理意义可以用图像法描述。
要注意意义的拓展。
例3.关于冲量的运算:
静止在水平桌面上的物体,受到一个推力(以水平向右为正向),则:
(1)力在6s内的冲量是多少?
方向如何?
(2)这个冲量在数值上与F---t图中阴影面积有何联系?
t/s
F/N
2
4
6
5
10
15
0
t/s
F/N
2
4
6
5
10
15
0
(3)如果推力方向不变,在6s内从零均匀增大到15N,你能计算出6s内的冲量吗?
例4.在光滑水平桌面上静置一物体,现用方向不变的水平力作用在物体上,已知力的大小随时间变化如图所示,试求0~6s内作用力的总冲量。
t/s
F/N
2
4
6
0
5
10
15
例5.如图所示为马车模型,马车质量为m,马的拉力F与水平方向成θ角,在拉力F的
拉力作用下匀速前进了时间t,则在时间t内拉力、重力、阻力对物体的冲量大小分
别为:
()
A.Ft,0,Ftsinθ
B.Ftcosθ,0,Ftsinθ
C.Ft,mgt,Ftcosθ
D.Ftcosθ,mgt,Ftcosθ
例6.质量相等的A、B两个物体,沿着倾角分别为α和β的两个光滑斜面,由静止从同一高度h2开始下滑到同样的另一高度h1的过程中(如图所示),A、B两个物体相同的物理量是()
A.所受重力的冲量;B.所受支持力的冲量;C.所受合力的冲量;D.动量改变量的大小
同步训练:
1.对于力的冲量的说法,正确的是:
()
A.力越大,力的冲量就越大;B.作用在物体上的力大,力的冲量也不一定大
C.F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2,则这两个冲量相
同;D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量为零
2.一个质量为m的小钢球,以速度v1竖直向下射到质量较大的水平钢板上,碰撞后被竖直向上弹出,速度大小为v2,若v1=v2=v,那么下列说法中正确的是:
()
A.因为v1=v2,小钢球的动量没有变化B.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向上;C.小钢球的动量变化了,大小是2mv,方向竖直向下;D.小钢球的动量变化了,大小是mv,方向竖直向上。
3.物体动量变化量的大小为5kg·m/s,这说明:
()
A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大
C.物体的动量大小也可能不变D.物体的动量大小一定变化
4.以初速度20m/s竖直向上抛出一个质量为0.5kg的物体,不计空气阻力,g取10m/s2.则抛出后第1s末物体的动量为______kg·m/s,抛出后第3s末物体的动量为____kg·m/s,抛出3s内该物体的动量变化量是_____kg·m/s.(设向上为正方向)
5.如图所示,用一个与水平面成θ角的恒力F,推着质量为m的木箱沿光滑水平面运动,则在作用时间t内,下列说法中正确的是:
()
A.推力的冲量Ftcosθ B.重力的冲量为0
C.推力F的冲量是Ft;D.木箱的合外力冲量是Ft
6.在离地面同一高度有质量相同的三个小球、、,球以速率竖直上抛,球以相同速率竖直下抛,球做自由落体运动,不计空气阻力,下列说法正确的是()
A.球与球落地时动量相同;B.球与球落地时动量的改变量相同;
C.三球中动量改变量最大的是球,最小的是球;
D.只有、两球的动量改变量方向是向下的。
7.对于力的冲量的说法,正确的是:
()
A.力越大,力的冲量就越大B.作用在物体上的力越大,力的冲量也不一定大
C.F1与其作用时间t1的乘积F1t1的大小等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2的大小,则这两个冲量相同
D.静置于地面的物体受到水平推力F的作用,经时间t物体仍静止,则此推力的冲量
为零
8.下列说法正确的是:
()
A.动量为零时,物体一定处于平衡状态B.动能不变,物体的动量一定不变
C.物体所受合外力大小不变时,其动量大小一定要发生改变
D.物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动
9.一个质量为0.3kg的弹性小球,在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同。
则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为:
()
A.Δv=0 B.Δv=12m/s C.W=0 D.W=10.8J
10.一个质量2kg的物体,以初速度10m/s水平抛出,则抛出时动量的大小为_____kg·m/s;1s末物体的动量大小为_______kg·m/s,这1s内动量的变化大小为_______kg·m/s,方向为____________。
这1s内重力的冲量大小为_______N·s,方向为_______________(g=10m/s2)
11.关于物体的动量,下列说法中正确的是( )
A.物体的动量越大,其惯性也越大;B.同一物体的动量越大,其速度不一定越大
C.物体的加速度不变,其动量一定不变
D.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向
12.下列说法中正确的是( )
A.合外力的冲量是物体动量变化的原因
B.若合外力对物体不做功,则物体的动量一定不变
C.作用在物体上的合外力越小,物体的动量变化越小
D.物体如果不受外力作用,则物体的动量保持不变
13.若物体在运动过程中受到的合力不为零,则( )
A.物体的动能不可能总是不变的;B.物体的动量不可能总是不变的
C.物体的加速度一定变化;D.物体的速度方向一定变化
14.物体在恒定的合力F作用下做直线运动,在时间t1内速度由0增大到v,在时间t2内速度由v增大到2v。
设F在t1内做的功是W1,冲量是I1;在t2内做的功是W2,冲量是I2,那么( )
A.I1 15.(多选)静止在光滑水平面上的物体,受到水平拉力F的作用,拉力F随时间t变化的图象如图所示,则下列说法中正确的是: ( ) A.0~4s内物体的位移为零 B.0~4s内拉力对物体做功为零 C.4s末物体的动量为零 D.0~4s内拉力对物体的冲量为零 §2动量定理 (一)教学目标: 1.理解和掌握动量及冲量概念; 2.理解和掌握动量定理的内容以及动量定理的实际应用; 3.掌握矢量方向的表示方法,会用代数方法研究一维的矢量问题。 (二)教学重点: 动量、冲量的概念,动量定理的应用 (三)教学难点: 动量、冲量的矢量性 (四)知识梳理: 思考与讨论: 演示实验1: 鸡蛋落地 【演示】事先在一个白铁桶的底部垫上一层海绵(不让学生知道),让一个鸡蛋从一米多高的地方下落到白铁桶里,事先让学生推测一下鸡蛋的“命运”,然后做这个实验。 结果发现并没有象学生想象的那样严重: 发现鸡蛋不会被打破! 演示实验2: 缓冲装置的模拟 【演示】用细线悬挂一个重物,把重物拿到一定高度,释放后重物下落可以把细线拉断,如果在细线上端拴一段皮筋,再从同样的高度释放,就不会断了。 在日常生活中,有不少这样的事例: 跳远时要跳在沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫子;从高处往下跳,落地后双腿往往要弯曲;轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等,这样做的目的是为了什么呢? 而在某些情况下,我们又不希望这样,比如用铁锤钉钉子。 这些现象中的原因是什么呢? 通过我们今天的学习来探究其中的奥秘。 1.用动量概念表示牛顿第二定律动量定理的推导 2.内容: 3.公式: 4.意义: 动量定理不但适用于恒力,也适用于随时间变化的变力。 对于变力情况,动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。 在实际中我们常遇到变力作用的情况,比如用铁锤钉钉子,球拍击乒乓球等,F F 0 t0 t 钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力,这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用,则该恒力就叫变力的平均值,如图所示,是变力与平均力的F-t图象,其图线与横轴所围的面积即为冲量的大小,当两图线面积相等时,即变力与平均力在t0时间内等效。 利用动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题,还可以解决曲线运动中的有关问题,将较难计算的问题转化为较易计算的问题。 5.适用条件: 6.理解: (1)矢量性 (2)因果性(3)对动量变化率的认识。 牛顿第二定
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