高中物理 《冲量》教案 新人教版选修35.docx
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高中物理《冲量》教案新人教版选修35
2019-2020年高中物理《冲量》教案新人教版选修3-5
教学目标
一、知识目标
1.理解动量的概念,知道动量的定义,知道动量是矢量。
2、理解冲量的概念,知道冲量的定义,知道冲量是标量。
3、知道动量的变化也是矢量,会正确计算一维的动量变化
二、能力目标
1、会计算力的冲量和物体的动量。
2、会计算一维情况下动量的变化。
三、德育目标
培养学生的创造思维能力,建立正确的认识论的方法论。
四、教学重点
1、冲量和动量的概念;
2、冲量和动量的正确计算。
五、教学难点
1、对冲量和动量概念的理解;
2、动量变化的计算。
六、教学方法
1、通过举例、推导、归纳,讲解综合教法得到冲量和动量的概念。
2、通过例题的分析,使学生学会求解物体动量的变化。
教学过程
一、导入新课
前面几章我们主要应用牛顿运动定律研究了物体的运动,但对于有些物体的运用直接应用牛顿运动定律就发生了困难。
(请同学们观看录像片资料中的碰撞、爆炸、打击、反冲等问题)同学们分析一下这几类问题有什么共同特点?
学生回答后教师小结:
同学们回答得很好。
这几类问题中物体间作用时间都很短,作用力很大,而且作用力随时间都在不断地变化,并用变化规律很难确定。
因些直接应用牛顿运动定律就发生了困难。
物理学家在研究这些问题时,引入了动量的概念研究了与动量有关的规律,确立了动量守恒定律。
就用有关动量的知识,这些问题就容易解决了。
这一节课我们就来学习第一节—冲量和动量。
(出示课题)
二、新课教学
(一)冲量
1、用多媒体出示下列问题:
一个静止的质量m=2kg的物体受到F=10N的水平恒力作用,问:
1、经过时间t=4s物体的速度v变为多大?
(v=20m/s)
2、如果要使此物体的速度从静止开始在t´=1s的时间内速度达到v,则应将作用力变为多大?
(F=40N)
学生给出答案后,询问解题方法。
解:
物体在力F的作用下得到的加速度为a=;经时间t,据v=at=t。
3、拓展分析
把v=t。
整理可得Ft=mv,
由此我们得到:
对于一个原来静止的物体(v0=0,m一定),要使它获得一定的速度,你可采用哪些方法?
学生答:
a、可以用较大的力作用较短的时间;b、可以用较小的力作用较长的时间。
教师:
对于一个原来静止的物体,只要作用力F和作用时间t和乘积Ft相同,这个物体就获得相同的速度。
也就是说:
对一定质量的物体,力所产生的改变物体速度的效果,是由Ft这个物理量决定的,那么Ft这个物理量叫什么?
它有什么特点呢?
4、冲量
(1)冲量的定义:
力F和力的作用时间t的乘积Ft叫做力的冲量,通常用符号I表示冲量。
(2)定义式:
I=Ft
(3)单位:
冲量的国际单位是牛·秒(N·s)
(4)冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的,如果力的方向在作用时间内不变,冲量的方向就跟力的方向相同。
如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。
对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。
学习过动量定理后,自然也就会明白了。
5、冲量的计算:
冲量是表示物体在力的作用下经历一段时间的累积的物理量,因此,力对物体有冲量作用必须具备力F和该力作用下的时间t两个条件。
换句话说:
只要有力并有作用一段时间,那么该力对物体就有冲量作用,可见,冲量是个过程量。
6、巩固训练:
以初速度竖直向上抛出一物体,空气阻力不可忽略。
关于物体受到的
冲量,以下说法正确的是:
()
A、物体上升阶段和下落阶段受到的重力的冲量方向相反;
B、物体上升阶段和下落阶段受到空气阻力冲量的方向相反;
C、物体在下落阶段受到重力的冲量大于上升阶段受到重力的冲量;
D、物体从抛出到返回抛出点,所受各力冲量的总和方向向下。
学生思考后让一位同学作答并说明各选项正误的理由。
小结:
冲量和力的作用过程有关,冲量是由力的作用过程确定的过程量。
接下来,再请同学们思考下列问题:
(出示思考题)
(思考1)足球场上一个足球迎头飞
过来,你的第一个反应是什么?
如果飞过
来的是铅球呢?
为什么?
学生回答后小结:
运动物体的作用效
果与物体的质量有关。
(思考2)别人很慢地朝你投来一颗
质量为20g的子弹来你敢不敢用手去接?
如果子弹从枪里面发出来呢?
学生回答后小结:
运动物体的作用
效果还与物体的速度有关。
归纳:
运动物体的作用效果,由物体的质量和速度共同决定。
2019-2020年高中物理《功》练习教案新人教版
教学目标:
知识与技能
1、了解动能、势能及能量的概念与意义
2、能体会伽利略理想斜面实验中的能量转换和守恒关系
3、能列举不同形式的能量可以相互转化并守恒的实例
过程与方法
1、体会伽利略分析问题的精妙,学习分析事物本质的方法
2、在列举事例过程中体会费恩曼所说话的深刻内涵,体会能的转化与守恒的普遍性
情感态度与价值观
1、通过动能、势能间的相互转化来研究生活中的物体的运动,培养热爱生活的情趣;
2、通过“追寻守恒量”,使学生了解守恒思想的重要性,初步树立能量转化与守恒的观点,学会从物理现象中探求事物本质的科学态度和研究方法
3、通过学习,要善于把实际问题理想化
教学重点:
通过对具体事例的分析建立能量转化和守恒的思想
教学难点:
培养创新能力,使学生在发现了能量转化和守恒的普遍性后,能意识到存在的巨大使用前景
教具准备:
多媒体课件、滚摆、单摆
教学过程:
一、课前导学
问题导入:
“挽弓当挽强,用箭当用长;射人先射马,擒贼先擒王。
”这是杜甫的诗;跳高运动员总要充分地助跑才能取得好的成绩。
请同学们思考下面的问题:
(1)为什么强弓能射得远?
(2)跳高运动员是以高度来计算成绩的,而他们为什么要提高自己的速度呢?
难道速度与高度有什么联系吗?
二、质疑讨论
(一)伽利略斜面实验
1、学生阅读课文
2、课件展示:
伽利略理想斜面实验
3、质疑讨论:
(1)当小球沿斜面从高处由静止滚下时,小球的高度不断减小,而速度不断增大,这说明了什么?
(学生交流讨论总结:
小球凭借其位置而具有的某一物理量在不断减小,而由于其运动而具有的某一物理量在不断增大)
(2)当小球从斜面底沿另一斜面向上滚时,小球的位置不断升高,而速度不断减小,这说明了什么?
(学生交流讨论总结:
小球凭借其位置而具有的某一物理量在不断增加,而由于其运动而具有的某一物理量在不断减小)
4、继续展示课件:
调整斜面倾角,引导同学观察小球运动,指导学生用自己的语言描述看到的现象,改变倾角再看。
(结论:
小球每次好像都“记得”自己的起始高度,到斜面的另一边,总要达到原来的高度;这个过程说明了小球凭借其位置而具有的某一物理量与其运动而具有的某一物理量在运动过程中是相互转化的,而其总量是保持不变的。
我们把这个“总量”称之为“能量”或“能”,而把“物体由于位置而具有的某一物理量”称为“势能”,把“物体由于运动而具有的某一物理量”称为“动能”)
(二)物体的动能和势能
1、势能:
相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。
(重力势能、弹性势能)
2、动能:
物体由于运动而具有的能量叫做动能。
3、机械能:
物体动能与势能的总和
质疑讨论:
(1)小球要达到与斜面1等高的地方,必须满足什么条件?
(2)小球在初始位置的重力势能与小球到达底端时的动能具有什么关系?
(3)小球在其它位置的能量与小球在初始位置的重力势能有什么关系?
总结:
如果没有摩擦,小球向下运动时,重力势能向动能转化,小球在斜面底端的动能等于小球在初始位置时的重力势能,当小球向上运动时,动能向重力势能转化,小球上升到最高位置时的重力势能与底端时的动能相等,所以小球一定上升到与斜面1等高的地方。
事实上,小球在任何位置的动能与重力势能之和都相等,即机械能守恒。
4、演示实验:
滚摆、单摆的运动(进一步强化:
如果没有摩擦和介质阻力,物体好像“记得”自己初始的高度,即机械能守恒。
)
5、引导学生列举生活中其它关于此现象的事例(例如:
公园里的秋千、翻滚过山车、游乐园里的海盗船、篮球由高处落下再跳起及解释开头提出的问题等等,说明能的转化和守恒具有普遍性)
三、反馈矫正
典型例题
例1:
高山上有一块石头,稳稳地待在那里,它有没有能量?
有什么能量?
例2:
以竖直上抛的小球为例说明其动能和势能的转化情况,在这个例子中是否存在能的总量保持不变?
课堂总结:
四、迁移巩固
变式训练
1、如图1所示,一根不可伸长的细绳系着一个小球在竖直平面内摆动,图中A、B、C三点分别表示小球摆动过程中的三个不同位置,其中A、C等高。
在小球摆动的过程中,动能最大时是在点,在这三点中,在点势能最大;如果没有空气阻力的影响,小球在A点的动能(填“大于”“等于”或“小于”)在C点的动能。
2、如图2所示,一根不可伸长的细绳系着一个小球,从A处由静止释放,在竖直平面内摆动,不计空气阻力,C为与A等高的点。
当小球由C返回经过B点时,细绳上的D点被一钉子挡住。
问:
小球能否重新到达A点?
§7.2 功
(1)
第2课时
教学目标:
知识与技能:
1、理解功的概念,知道正功和负功的意义,能利用功的一般公式进行功的计算
2、理解功是能转化的量度,并能举例说明
过程与方法:
通过思考、猜想、讨论,在老师的引导下积极探究知识的形成过程,从而培养学生的理论联系实际的观点以及观察、分析、推理的能力;
情感态度与价值观:
有将功的知识应用于生活和生产实际的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题,培养学生的严谨的科学态度
教学重点:
理解功的概念及正功和负功的含义
教学难点:
培养利用功的概念解决实际问题的能力
教具准备:
多媒体课件
教学过程:
一、课前导学
问题导入:
问题1:
马水平拉货车前进,拉力、重力对货车有没有做功?
为什么?
如何计算拉力对货车做功的多少?
(学生思考回答:
)
(教师给学生评价与补充:
这同学回答的很好,做功的两个必要因素是力和在力的方向上通过一段距离,因为货车在拉力的方向上通过一段距离所以拉力对货车做了功,重力与货车运动方向垂直所以重力不做功;对于如何计算拉力对货车做功的多少,我们需建立物理模型,把实际物体货车简化为一理想物块,测出拉力F和货车前进的距离S,由此得到拉力做的功为W=F•S。
)
问题2:
右图是在我国北方用骆驼拉雪橇情景图,骆驼斜向上拉雪橇前进,我们如何计算骆驼拉雪橇过程中拉力对雪橇做了多少功?
二、质疑讨论
质疑:
1、要计算骆驼拉雪橇过程中拉力对雪橇做了多少功需建立怎样的物理模型?
2、拉力对雪橇做功与哪些物理量有关呢?
3、如何根据这些物理量推导得出功的一般计算公式呢?
理论推导:
生1:
分解力F,把力分解为与位移垂直和在位移方向上的两个分力F1、F2;其中分力F2与S垂直不做功,分力F1与S在同一方向上,所以做功为F1·S=Fcosα·S
生2:
分解位移S,把位移分解为与力垂直和在力方向上的两个分位移S1、S2;其中力F与S2垂直,力F与S1在同一方向上,所以做功为F·S1=F·Scosα
学生1:
学生2:
教师评价:
(1)等效思想
(2)两种方法殊途同归(3)做功的两个必要因素
讨论:
比一比:
比较公式W=F•Scosα与初中学过的W=F•S中S的含义?
(学生思考回答:
W=F•Scosα中的S表示物体的位移,W=F•S中的S表示在力的方向上的距离)
找一找:
请找出计算功中的α(α的理解很重要,细节决定成败)
练一练:
如下图所示,一物块静止放在光滑水平面上,现在一大小为10N方向与水平面成60°角斜向上的力F1作用下运动了6m后撤走F1,紧接着对它施一大小也为10N方向与运动方向成120°角斜向下的力F2作用下又往前运动了6m;则F1、F2分别对物体做了多少功?
(学生思考做题)
(学生板演解题过程,让其他学生点评,纠正补充)
议一议:
问题1:
通过上面的例子分析功的正、负表示什么含义?
(学生分组思考讨论,得出结论:
F1拉物体时,物体的速度增大,促进物体运动,这个力做功是将其它形式的能向动能转化;F2拉物体时,物体的速度减小,阻碍物体运动,这个力做功是将动能向其它形式的能转化。
功是能转化的量度。
)
问题2:
什么情况下力对物体做功为正值、负值呢?
(学生思考回答:
取决于F与S的夹角α,①当α=时,cosα=0,W=0,力F不做功,②当α<时,cosα>0,W>0,这表示力F对物体做正功,③当<α≤π时,cosα<0,W<0,这表示力对物体做负功)
谈一谈:
谈谈你对功的一般公式W=FScosα的理解?
(①功是标量、过程量;②F一般为恒力,可以是某一个力也可以是几个力的合力,但要求这个合力也是恒力,若作用力是变力,千万不能用;③S为力F作用时物体所发生的位移,不一定是力的方向上的位移;④α是F与S的夹角;⑤要计算功只要找恒力F、S和α就可以了,不必计较物体做怎样的运动⑥功是能转化的量度。
三、反馈矫正
典型例题
例1:
书P54“问题与练习”第1题
例2:
某足球运动员用200N的力把质量为1㎏的球踢出去,球滚动了50m停下来,g取10m/s2。
根据题目给出的条件,能否计算该运动员对球所做的功是多少?
若能请计算之,若不能,你认为补充什么条件就可以求啦?
(注意学生会乱套公式,提醒学生怎样正确理解、运用功的一般公式;从功是能转化的量度去做)
课堂总结:
四、迁移巩固
变式训练
1、练习册P788
2、练习册P8314
五、作业:
课后完成练习册P77~781~58~12
§7.2 功
(2)
第3课时
教学目标:
知识与技能:
1、进一步理解功的概念,知道总功含义,能计算总功
2、知道变力做功的处理方法
过程与方法:
通过思考、讨论,在老师的引导下积极探究总功和变力做功问题的解决过程,从而培养学生观察、分析、推理的能力;
情感态度与价值观:
进一步培养将功的知识应用于生活和生产实际的意识,培养学生的严谨的科学态度
教学重点:
计算总功及变力做功思想方法的建立
教学难点:
变力做功
教具准备:
多媒体课件
教学过程:
一、课前导学
复习引入:
上一节课我们学习了功的一般计算方法,讨论了功的正负问题。
请同学们回忆一下:
本节课我们继续讨论总功及变力做功问题。
二、质疑讨论
质疑讨论1:
一个物体受到的力往往不是一个,而且往往又有许多力对物体做功,那么我们如何求这几个力对物体所做的总功呢?
(①先求各个力分别对物体所做功,再求其代数和;②先求出合外力,再求合外力做的功。
)
质疑讨论2:
实际生活中,我们也经常涉及变力做功问题,对于变力做功,我们如何计算呢?
(引进转化思想)
质疑讨论3:
谈谈你对功的一般公式W=FScosα的理解?
(①功是标量、过程量;②F一般为恒力,可以是某一个力也可以是几个力的合力,但要求这个合力也是恒力,若作用力是变力,千万不能用;③S为力F作用时物体所发生的位移,不一定是力的方向上的位移;④α是F与S的夹角;⑤要计算功只要找恒力F、S和α就可以了,不必计较物体做怎样的运动⑥功的正负⑦总功的计算⑦变力做功)
三、反馈矫正
例1:
一个质量m=20kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=100N,在水平地面上移动的距离S=2m,物体与地面间的滑动摩擦力Ff=30N,问
(1)有几个力对物体做功,各做多少功?
(2)所有力对物体做的总功为多少?
(g=10kgm/s2;cos37°=0.8)
(学生板演后,引导同学们思考用力的等效处理后再求,进行比较,教师最后总结)
例2:
练习册P786
例3:
用一大小不变的力F拉着一物体沿着半径为R的圆周运动一周,试计算拉力所做的功。
四、迁移巩固
变式训练
1、如图所示,质量为m=1Kg的小物体,从长为5m倾角为37°的斜面顶端静止释放,小物体与斜面间动摩擦因数为m=0.5,则在小物体从静止释放直至斜面底端的过程中。
求:
小物体所受外力做的总功为多少?
2、将质量为m的物体竖直向上抛出,上升的最大高度为h,运动过程中空气对物体的阻力大小恒为f,则在物体从抛出直至落回到抛出点的过程中,重力对物体所做的功为,空气阻力对物体所做的功为,整个过程中外力对物体做的总功为 。
3、练习册P7913
五、作业:
书P55 2、3
功的习题课
第4课时
教学目的:
知识与技能
1、进一步理解功的概念,掌握关于功的一般计算方法
2、培养学生运用所学知识分析解决实际问题的能力
过程与方法
通过知识点复习,唤起对功的再认识,然后通过练习巩固知识,最后通过讲解讨论、变式训练达到纠正错误的目的
情感态度与价值观
通过知识的应用,进一步加深对物理的兴趣,培养把所学知识应用于实际的情感
教学重点
进一步理解功的概念,掌握功的一般计算方法
教学难点
培养学生正确运用所学知识分析解决实际问题的能力
教学过程:
一、课前导学:
上两节课我们学习了功的概念,对功有了初步的理解,这节课我们通过习题练习,进一步加深对功的概念理解,并学会计算功的一般方法。
二、课程教学:
(一)知识点复习
(让学生填写下面的知识提纲)
1、功:
一个物体受到__的作用,如果在力的方向上发生一段_____,这个力就对物体做了功.
做功的两个不可缺少的因素:
___和在力的方向上发生的_____.
功的公式:
功的单位:
_____,符号是___.功是___(矢、标)量.
2、正功和负功:
根据W=Fscosα可知:
(1)当α=________时,W=0.即当力F和位移s_____时,力F对物体不做功.这种情况,物体在力F的方向上没有发生位移.
(2)当___≤α<________时,W>0.即当力F跟位移s的夹角为___(锐、钝)角时,力F对物体做正功,这时力F是___(动、阻)力,所以,___(动、阻)力对物体做正功.
(3)当________<α≤___时,W<0.即当力F跟位移s的夹角为___(锐、钝)角时,力F对物体做负功,这时力F是___(动、阻)力,所以,___(动、阻)力对物体做负功.一个力对物体做负功,又常说成物体_____这个力做功(取绝对值).
(二)课堂练习:
1、关于功的概念,下列说法中正确的是()
A、力对物体做功多,说明物体的位移一定大
B、力对物体做功少,说明物体的受力一定小
C、力对物体不做功,说明物体一定无位移
D、功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的
2、大小相等的水平拉力分别作用于原来静止、质量分别为m1和m2的物体A、B上,使A沿光滑水平面运动了位移s,使B沿粗糙水平面运动了同样的位移,则拉力F对A、B做的功W1和W2相比较()
A、W1>W2B、W1<W2C、W1=W2D、无法比较
3、关于摩擦力的功,下列说法正确的是()
A、静摩擦力总是做正功,滑动摩擦力总是做负功
B、静摩擦力对物体不一定做功,滑动摩擦力对物体一定做功
C、静摩擦力对物体一定做功,滑动摩擦力对物体可能不做功
D、静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功
4、关于两个物体间的作用力和反作用力的做功情况是()
A、作用力做功,反作用力也一定做功
B、作用力做正功,反作用力一定做负功
C、作用力和反作用力可能都做负功
D、作用力和反作用力做的功一定大小相等,且两者代数和为零
5、质量为M的物体从高处由静止下落,若不计空气阻力,在第2s内和第3s内重力做的功之比为()
A、2∶3B、1∶1C、1∶3D、3∶5
6、一个人从深4m的水井中匀速提取50N的水桶至地面,在水平道路上又匀速行走了12m,再匀速走下6m深的地下室,则整个过程中此人用来提水桶的力所做的功为_______J.
7、质量为m的滑块以一定初速度沿倾角为θ的斜面上滑L后,又沿原路返回,设滑块与斜面的动摩擦因数为μ,则滑块从开始上滑到回到出发点过程中,克服摩擦力所做的功为多大?
重力做的功为多大?
8、质量为10kg的物体在拉力作用下运动,求下列各种情况下拉力做的功(g取10m/s2):
(1)拉力沿水平方向,物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上匀速移动4m.
(2)拉力沿水平方向,物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上以2m/s2的加速度匀加速移动4m.
(3)用大小为50N的、与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉物体,使物体沿水平地面移动4m,物体与地面间的动摩擦因数为0.25.
(4)物体在竖直向上的拉力作用下,以2m/s2的加速度匀加速上升4m.
9、质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,现在使斜面体向右匀速移动距离L,如图所示,有哪几个力对物体做功?
各做了多少功?
外力对物体做的总功为多少?
(三)、讨论纠错、变式训练:
第2题变式训练:
第一次用水平恒力F作用在物体上,使物体在光滑水平面上移动距离s,F做功为W1;第二次用同样大小的力F沿斜面方向作用于物体上,使物体沿粗糙斜面移动的距离也是s,F做功为W2,那么()
A、W1=W2B、W1>W2
C、W1<W2D、无法判断W1和W2的关系
第3题变式训练:
关于摩擦力做功的情况,下列说法中正确的是_____.
A、滑动摩擦力只能做负功B、滑动摩擦力也可能做正功
C、静摩擦力不做功D、静摩擦力也可以做功
第4题变式训练:
如图所示,A、B叠放着,A用绳系在固定的墙上,用力F拉着B右移,用F′、FAB和FBA分别表示绳对A的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力则()
A、F做正功,FAB做负功,FBA做正功,F′不做功
B、F和FBA做正功,FAB和F′做负功
C、F做正功,其他力都不做功
D、F做正功,FAB做负功,FBA和F′不做功
(四)课后练习:
1、如图所示,某人用F=100N的水平恒力,通过一质量和摩擦均不计的定滑轮把物体沿水平方向拉动了2m,则他对物体做的功为_____J.
2、下列几种情况下力F都对物体做了功①水平推力F推着质量为m的物体在光滑水平面上前进了s②水平推力F推着质量为2m的物体在粗糙水平面上前进了s③沿倾角为θ的光滑斜面的推力F将质量为m的物体向上推了s.下列说法中正确的是_____.
A、③做功最多B、②做功最多C、做功都相等D、不能确定
3、起重机将质量为100kg的重物在竖直方向上移动了2m,下列三种情况下,各有哪几个力对物体做功?
每个力做了多少功?
是正功还是负功?
(不计阻力,g=9.8m/s2)
①匀加速提高,加速度a1=0.2m/s2;
②匀速提高;
③匀减速下降,加速度大小a2=0.2m/s2.
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