高中物理動(dòng)能定理教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-25高二物理《動(dòng)量和動(dòng)量定理》教案分析。
高二物理《動(dòng)量和動(dòng)量定理》教案分析【課前四問(wèn)】
第一問(wèn):我打算這節(jié)課讓學(xué)生獲得什么?
一、教材分析
本節(jié)課是人教版選修3-5第十六章第二節(jié)內(nèi)容,本節(jié)的內(nèi)容為“動(dòng)量和動(dòng)量定理”,本節(jié)分兩課時(shí)來(lái)完成,這節(jié)課為第一課時(shí)。也是本章的重點(diǎn)內(nèi)容,是第一節(jié)“實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的守恒量”的繼續(xù),同時(shí)又為第三節(jié)“動(dòng)量守恒定律”奠定了基礎(chǔ),所以“動(dòng)量定理”有承前啟后的作用?!皠?dòng)量定理”是牛頓第二定律的進(jìn)一步展開(kāi)。它側(cè)重于力在時(shí)間上的累積效果,為解決力學(xué)問(wèn)題開(kāi)辟了新途徑,尤其是打擊和碰撞類(lèi)的問(wèn)題。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。
二、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)掌握了動(dòng)量概念,會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等,為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。高中生思維方式逐步由形象思維向抽象思維過(guò)渡,因此在教學(xué)中需要以一些感性認(rèn)識(shí)為依托,加強(qiáng)直觀性和形象性,以便學(xué)生理解,因此在教學(xué)中多讓學(xué)生參與利用動(dòng)量定理解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象,加強(qiáng)學(xué)生思維由形象到抽象的過(guò)渡。
三、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能:
1.理解動(dòng)量的變化和沖量的定義;
2.理解動(dòng)量定理的含義和表達(dá)式,理解其矢量性;
3.會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,并能掌握動(dòng)量定理的簡(jiǎn)單計(jì)算
過(guò)程與方法:
通過(guò)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理表達(dá)式,培養(yǎng)學(xué)生邏輯運(yùn)算能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
1.通過(guò)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的欲望。
2.通過(guò)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)踐中去,體現(xiàn)物理學(xué)在生活中的指導(dǎo)作用。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):理解動(dòng)量的變化、沖量、動(dòng)量定理的表達(dá)式和矢量性
教學(xué)難點(diǎn):用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,針對(duì)動(dòng)量定理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
第二問(wèn):我打算讓學(xué)生怎樣獲得?
五、教學(xué)策略
依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論,學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程是在教師創(chuàng)設(shè)的情境下,借助已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),主動(dòng)探索,積極交流,從而建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程。學(xué)習(xí)是學(xué)生主體進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程。因此要?jiǎng)?chuàng)設(shè)建構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境,樹(shù)立以人為本的教育觀念,發(fā)展不斷建構(gòu)的認(rèn)知過(guò)程。我校開(kāi)展的“四五四”綠色生命教育課堂教學(xué)模式,就是以學(xué)生為中心,突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位,通過(guò)自主學(xué)習(xí)、多元互動(dòng)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
1.本節(jié)從“鳥(niǎo)撞飛機(jī)”的情景引入,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,在課程學(xué)習(xí)中通過(guò)練習(xí)題計(jì)算出鳥(niǎo)撞擊飛機(jī)的力,兩者相呼應(yīng)。這種情景導(dǎo)入的目的在于引起學(xué)生的有意注意,激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲望。
2.在課堂上通過(guò)學(xué)生的互相討論,把學(xué)生的思維充分地調(diào)動(dòng)起來(lái),讓他們主動(dòng)參與學(xué)習(xí),成為學(xué)習(xí)的主人。從而使復(fù)雜性的內(nèi)容演變成簡(jiǎn)單易懂的內(nèi)容。并加以多媒體課件,最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,提高他們的思維能力和觀察能力,同時(shí)教師的適當(dāng)總結(jié),使他們對(duì)知識(shí)有了更深更全面的認(rèn)識(shí)。
3.在反饋拓展環(huán)節(jié),針對(duì)鳥(niǎo)撞飛機(jī)事件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算,同時(shí)拓展到更高空間即太空垃圾問(wèn)題,結(jié)合科技前沿對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感教育,開(kāi)闊學(xué)生視野。
第三問(wèn):我打算多長(zhǎng)時(shí)間讓學(xué)生獲得?
5分鐘創(chuàng)設(shè)情境并復(fù)習(xí)引入新課,10分鐘學(xué)生自主探究,25分鐘與學(xué)生互動(dòng)交流,5分鐘總結(jié)分享布置作業(yè)。
第四問(wèn):我怎么知道教學(xué)達(dá)到了我的要求,有多少學(xué)生達(dá)到我的要求?
通過(guò)小組合作,生生、師生、生本互動(dòng),了解學(xué)生的掌握、落實(shí)情況;通過(guò)問(wèn)題討論,了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用。
【五個(gè)環(huán)節(jié)】
六、教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
創(chuàng)設(shè)情境
復(fù)習(xí)
引入
關(guān)于鳥(niǎo)撞飛機(jī)的報(bào)道,播放鳥(niǎo)撞飛機(jī)的視頻
觀察、體會(huì)、思考
通過(guò)多媒體輔助視頻,激發(fā)學(xué)生興趣,設(shè)疑,為動(dòng)量定理的簡(jiǎn)單計(jì)算做鋪墊
復(fù)習(xí)提問(wèn):
1.動(dòng)量的定義
2.動(dòng)量的方向
3.動(dòng)量是過(guò)程量還是狀態(tài)量
引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)學(xué)案中的例1
對(duì)學(xué)生反饋加以評(píng)價(jià),提出規(guī)范性的要求
回答問(wèn)題:
1.P=mv
2.與速度方向相同
3.狀態(tài)量
做練習(xí),并展示
回顧舊知識(shí)動(dòng)量,通過(guò)練習(xí)引出新內(nèi)容動(dòng)量的變化;通過(guò)學(xué)生展示分析提高學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力,突破動(dòng)量變化矢量性的重點(diǎn)。
多元互動(dòng)
理論探究深入新知
教師提出問(wèn)題:動(dòng)量的變化產(chǎn)生的原因是什么?
針對(duì)學(xué)生展示進(jìn)行評(píng)價(jià)
學(xué)生動(dòng)筆推導(dǎo)并在投影展示推導(dǎo)過(guò)程
通過(guò)理論推導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力,加強(qiáng)對(duì)動(dòng)量定理的理解,從而突破本節(jié)課重點(diǎn)。培養(yǎng)了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力,加強(qiáng)了生生交流、師生交流。
聯(lián)系學(xué)生推導(dǎo)過(guò)程,引出沖量定義、矢量性及單位
動(dòng)量定理的內(nèi)容和表達(dá)式
思考、回答老師提問(wèn)
通過(guò)老師結(jié)合學(xué)生推導(dǎo)過(guò)程給出新概念新內(nèi)容,連接順暢,學(xué)生易于接受,從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。
當(dāng)堂訓(xùn)練強(qiáng)化認(rèn)知
展示網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員李娜獲澳網(wǎng)冠軍圖片,并創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生做學(xué)案上例2,教師進(jìn)行規(guī)范性指導(dǎo)
重現(xiàn)鳥(niǎo)撞飛機(jī)情境,進(jìn)行練習(xí)2
深化拓展:宇宙垃圾問(wèn)題
做學(xué)案例2
觀看視頻,并進(jìn)行計(jì)算
有興趣的課下查詢(xún)相關(guān)資料
通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境提出例題,以一些感性認(rèn)識(shí)為依托,加強(qiáng)直觀性和形象性,通過(guò)例題分析培養(yǎng)學(xué)生答題規(guī)范性,加深對(duì)動(dòng)量定理的理解,從而突破教學(xué)難點(diǎn)。
通過(guò)再現(xiàn)鳥(niǎo)撞飛機(jī)情境與前面呼應(yīng),通過(guò)計(jì)算得出鳥(niǎo)撞飛機(jī)的作用力大小來(lái)解釋前面提出的疑問(wèn)。加強(qiáng)對(duì)動(dòng)量定理的理解,從而突破教學(xué)難點(diǎn)。
結(jié)合當(dāng)今社會(huì)熱點(diǎn),深化課堂,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
動(dòng)量定理在生活中的應(yīng)用
播放視頻汽車(chē)碰撞安全測(cè)試視頻,提出問(wèn)題,安全氣囊的原理(教師可以引領(lǐng)學(xué)生分析)
1.學(xué)生展示籃球傳球過(guò)程,并解釋其物理原理
2.足球比賽經(jīng)常出現(xiàn)用頭爭(zhēng)搶球的情景,如果改成鉛球還搶嗎?
3.將白紙放到水杯下面,盡量讓水杯不動(dòng),如何將白紙抽出?
我來(lái)說(shuō)一說(shuō)
觀看視頻,思考問(wèn)題并回答
小組討論、分析各種情況
學(xué)生舉例生活中與動(dòng)量定理有關(guān)的生活現(xiàn)象
通過(guò)圖片展示或是學(xué)生動(dòng)手操作生活中的現(xiàn)象,體現(xiàn)了物理從生活中來(lái),我們還要將其運(yùn)用于實(shí)踐中,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)好物理的信心。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)動(dòng)量定理的理解,并達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。
通過(guò)學(xué)生舉例聯(lián)系生活,強(qiáng)化了學(xué)生從直觀形象思維到抽象邏輯思維的過(guò)渡。
總結(jié)提升
課堂小結(jié)
分享收獲
通過(guò)學(xué)生交流讓學(xué)生分享各自的收獲,體現(xiàn)了課堂分享特征
七、板書(shū)設(shè)計(jì)
§16.2動(dòng)量和動(dòng)量定理
一、動(dòng)量的變化
1.定義式:⊿P=P’-P
2.動(dòng)量的變化量是矢量
二、動(dòng)量定理
1.探究動(dòng)量變化的原因
2.沖量
(1)定義式:I=Ft
(2)方向:與F相同
(3)單位:N﹒s
3.動(dòng)量定理
(1)內(nèi)容:物體的動(dòng)量變化量與所受合外力的沖量相等
(2)公式:P’-P=I合或mv’-mv=F合t
4.動(dòng)量定理在生活中的應(yīng)用
八、教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)
【四個(gè)特征】
溫暖特征:通過(guò)本節(jié)課我在教學(xué)中盡力做到關(guān)注每一位學(xué)生,讓多數(shù)學(xué)生參與到課堂中來(lái),在巡視過(guò)程中對(duì)部分學(xué)生加以指導(dǎo),課堂氛圍比較輕松和諧,體現(xiàn)了溫暖的特征。
自主特征:通過(guò)小坐合作,自主探究動(dòng)量變化的原因,培養(yǎng)學(xué)生思維能力
開(kāi)放特征:本節(jié)課學(xué)生積極踴躍參與課堂教學(xué),討論開(kāi)放式題目,學(xué)生思維沒(méi)有受到約束,開(kāi)闊學(xué)生視野,課堂氣氛比較活躍,體現(xiàn)生命課堂開(kāi)放的特征。
分享特征:通過(guò)學(xué)生交流讓學(xué)生分享各自的收獲,體現(xiàn)了課堂分享特征。
精選閱讀
《動(dòng)量和動(dòng)量定理》學(xué)案
俗話說(shuō),凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。作為教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂(lè),使教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?下面是小編為大家整理的“《動(dòng)量和動(dòng)量定理》學(xué)案”,僅供參考,歡迎大家閱讀。
《動(dòng)量和動(dòng)量定理》學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解物理學(xué)中動(dòng)量概念的建立過(guò)程。
2.理解動(dòng)量和動(dòng)量的變化及其矢量性,會(huì)正確計(jì)算做一維運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)量變化。
3.理解沖量概念,理解動(dòng)量定理及其表達(dá)式。
4.能夠利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】理解動(dòng)量定理
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.理解動(dòng)量定理的矢量性
2.利用動(dòng)量定理解釋實(shí)際問(wèn)題
【知識(shí)鏈接】上節(jié)課的探究使我們看到,不論哪一種形式的碰撞,碰撞前后的矢量和保持不變,因此很可能具有特別的物理意義。
【導(dǎo)學(xué)流程】
一.動(dòng)量
討論:討論下列問(wèn)題,并說(shuō)明理由
1.動(dòng)量是矢量還是標(biāo)量?
2.動(dòng)量是過(guò)程量還是狀態(tài)量?
3.動(dòng)量與參考系的選擇有沒(méi)有關(guān)系?
練習(xí)1關(guān)于物體的動(dòng)量,下列說(shuō)法中正確的是()
A.動(dòng)量越大的物體,其慣性一定越大
B.動(dòng)量越大的物體,其速度一定越大
C.物體的加速度不變,其動(dòng)量一定也不變
D.運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向,一定與該時(shí)刻物體的速度方向相同
二、動(dòng)量的變化量
1.知識(shí)回顧:速度變化量是某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程的末速與初速的矢量差
2.類(lèi)比“速度變化量”的定義給“動(dòng)量變化量”下一個(gè)定義:
3.表達(dá)式△p=
4.討論:△p是矢量還是標(biāo)量?方向如何?
提示:
20xx年06月05日速度變化的運(yùn)算(在圖中作出△v)
20xx年06月05日20xx年06月05日
20xx年06月05日
20xx年06月05日
類(lèi)比:動(dòng)量變化的運(yùn)算(在圖中作出△p)
20xx年06月05日
20xx年06月05日20xx年06月05日
20xx年06月05日
動(dòng)量的變化量等于末狀態(tài)動(dòng)量減去初狀態(tài)的動(dòng)量,一維情況下,提前規(guī)定正方向,p的方向與△v的方向.
20xx年06月05日
例1、一個(gè)質(zhì)量是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)(如圖),碰撞前后鋼球的動(dòng)量各是多少?碰撞前后鋼球的動(dòng)量變化了多少?
三、沖量、動(dòng)量定理
推導(dǎo):用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律
20xx年06月05日設(shè)一個(gè)物體質(zhì)量為m,在恒力F作用下,在時(shí)刻t物體的速度為v,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,在時(shí)刻t’物體的速度為v’,嘗試由F=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出力和動(dòng)量變化的關(guān)系?
最終你得到的表達(dá)式為:F=_________。
物理意義:物體所受的力等于物體動(dòng)量的_________。
1.沖量定義:
討論:討論下列問(wèn)題,并說(shuō)明理由
1.沖量是矢量還是標(biāo)量?
2.沖量是過(guò)程量還是狀態(tài)量?
3.沖量與參考系的選擇有沒(méi)有關(guān)系?
思考:用力去推一個(gè)物體,一段時(shí)間后仍沒(méi)能推動(dòng)。這個(gè)力的沖量為零嗎?為什么?
2.動(dòng)量定理:物體在一個(gè)過(guò)程始末的____________等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的______。
公式:_________或___________
討論:
動(dòng)量定理中的Ft指的是合外力的沖量還是物體所受某一個(gè)力的沖量?
四、動(dòng)量定理的應(yīng)用:
練習(xí)2:一個(gè)質(zhì)量m=10kg的物體,以v=10m/s的速度做直線運(yùn)動(dòng),受到一個(gè)反向作用力F,經(jīng)過(guò)4s,速度變?yōu)榉聪?m/s。這個(gè)力多大?
HWOCRTEMP_ROC10練習(xí)3.如圖所示,固定的光滑斜面傾角為θ.質(zhì)量為m的物體由靜止開(kāi)始從斜面頂端滑到底端,所用時(shí)間為t.在這一過(guò)程中正確的是()
A.所受支持力的沖量為OB.合力的沖量大小為mgtcosθ
C.所受重力的沖量大小為mgtD.動(dòng)量的變化量大小為mgtsinθ
交流討論:運(yùn)用動(dòng)量定理解題的步驟:
五、用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象
1.為什么雞蛋落在墊子沒(méi)有碎
2.體操運(yùn)動(dòng)員在落地時(shí)總要屈腿,這是為什么?
3.轎車(chē)前面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙是不是越堅(jiān)固越好?
高三物理《動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理》教材分析
高三物理《動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理》教材分析
考點(diǎn)22動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理
考點(diǎn)名片
考點(diǎn)細(xì)研究:(1)動(dòng)量和沖量的概念;(2)用動(dòng)量定理求沖量、動(dòng)量變化、平均作用力等問(wèn)題。其中考查到的如:20xx年全國(guó)卷,第35題(2)、20xx年北京高考第24題、20xx年江蘇高考第12題C(2)、20xx年重慶高考第3題、20xx年安徽高考第22題、20xx年全國(guó)卷第35題(2)、20xx年天津高考第2題、20xx年安徽高考第22題、20xx年天津高考第16題等。高考對(duì)本考點(diǎn)的考查以識(shí)記、理解為主,試題難度不大。
備考正能量:本考點(diǎn)在新課標(biāo)試題中以計(jì)算題和選擇題為主要命題形式,動(dòng)量定理作為新增級(jí)考點(diǎn)應(yīng)引起重視,預(yù)計(jì)今后高考涉及動(dòng)量定理的試題難度會(huì)增加。
一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1.物體的動(dòng)量變化量的大小為5kg·m/s,這說(shuō)明()
A.物體的動(dòng)量在減小
B.物體的動(dòng)量在增大
C.物體的動(dòng)量大小也可能不變
D.物體的動(dòng)量大小一定變化
答案C
解析動(dòng)量是矢量,動(dòng)量變化了5kg·m/s,物體動(dòng)量的大小可以增大,也可以減小,還可能不變。若物體以大小5kg·m/s的動(dòng)量做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),物體的動(dòng)量大小保持不變,當(dāng)末動(dòng)量方向與初動(dòng)量方向間的夾角為60°時(shí),物體的動(dòng)量變化量的大小為5kg·m/s,C正確。
2.質(zhì)量為0.2kg的球豎直向下以6m/s的速度落至水平地面,再以4m/s的速度反向彈回。取豎直向上為正方向,在小球與地面接觸的時(shí)間內(nèi),關(guān)于球動(dòng)量變化量Δp和合外力對(duì)小球做的功W,下列說(shuō)法正確的是()
A.Δp=2kg·m/sW=-2J
B.Δp=-2kg·m/sW=2J
C.Δp=0.4kg·m/sW=-2J
D.Δp=-0.4kg·m/sW=2J
答案A
解析取豎直向上為正方向,則小球與地面碰撞過(guò)程中動(dòng)量的變化量:Δp=mv2-mv1=0.2×4kg·m/s-0.2×(-6)kg·m/s=2kg·m/s,方向豎直向上。
由動(dòng)能定理,合外力做的功:W=mv-mv=×0.2×42J-×0.2×62J=-2J,A正確。
3.放在水平面上的物體,用水平推力F推它t秒,物體始終不動(dòng),則在這t秒內(nèi),關(guān)于合力的沖量與摩擦力沖量的大小,下列說(shuō)法正確的是()
A.合力的沖量及摩擦力的沖量大小均為0
B.合力的沖量及摩擦力的沖量大小均為Ft
C.合力的沖量大小為0,摩擦力的沖量大小為Ft
D.合力的沖量大小為Ft,摩擦力的沖量大小為0
答案C
解析用水平力F推物體t秒,物體不動(dòng),說(shuō)明合力為0,合力的沖量為0。摩擦力與推力等大反向,故沖量的大小為Ft,方向與F方向相反,C正確。
4.物體在恒定的合力作用下做直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t1內(nèi)動(dòng)能由零增大到E1,在時(shí)間t2內(nèi)動(dòng)能由E1增加到2E1,設(shè)合力在時(shí)間t1內(nèi)做的功為W1,沖量為I1,在時(shí)間t2內(nèi)做的功是W2,沖量為I2,則()
A.I1I2,W1=W2
C.I1I2,W1I2,B正確。
5.某班體育課上男生最喜歡的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目就是打籃球。在籃球場(chǎng)某同學(xué)伸出雙手迎接傳來(lái)的籃球,接球時(shí),兩手隨球迅速收縮至胸前。該同學(xué)這樣做的目的是()
A.使球?qū)κ值臎_量比較小
B.使球?qū)κ值淖饔昧Ρ容^小
C.使球的動(dòng)量變化量比較小
D.使球的動(dòng)能變化量比較小
答案B
解析根據(jù)動(dòng)量定理可知該同學(xué)這樣做是為了延長(zhǎng)球與手的作用時(shí)間,對(duì)球而言其動(dòng)量變化量是一個(gè)定值,由Ft=mv可得,球?qū)κ值淖饔脮r(shí)間比較長(zhǎng)時(shí),球?qū)κ值淖饔昧Ρ容^小,從而保護(hù)手不受傷,B正確。
6.(多選)下列關(guān)于對(duì)動(dòng)量的認(rèn)識(shí)正確的是()
A.某一做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量不變
B.如果某一物體的動(dòng)量恒定,則該物體一定靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.如果某一物體的動(dòng)量發(fā)生變化,則物體的速度大小一定變化
D.如果某一物體的動(dòng)量減小,則物體的速度大小一定變化
E.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)量大小逐漸變大,與水平方向的夾角也逐漸變大
答案BDE
解析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)速度的大小不變,但方向時(shí)刻在發(fā)生著變化,因此其動(dòng)量的大小不變,方向在改變,A錯(cuò)誤;物體的動(dòng)量不變,則說(shuō)明其速度不變,因此該物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng),B正確;動(dòng)量為矢量,動(dòng)量變化的原因可能是物體速度的方向發(fā)生了變化,C錯(cuò)誤;物體的動(dòng)量減小,一定是由物體的速度減小引起的,則物體的速度大小發(fā)生了變化,D正確;由平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,豎直方向的速度逐漸變大,而水平方向的速度保持不變,因此其合速度逐漸變大,且與水平方向的夾角逐漸變大,則動(dòng)量的大小以及與水平方向的夾角逐漸變大,E正確。
7.(多選)某同學(xué)為了測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?,完成了如下的操作:該同學(xué)將一質(zhì)量為m的小球由地面豎直向上發(fā)射出去,其速度的大小為v0,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間落地,取從發(fā)射到小球上升到最高點(diǎn)的過(guò)程為過(guò)程1,小球由最高點(diǎn)至返回地面的過(guò)程為過(guò)程2。如果忽略空氣阻力,則下述正確的是()
A.過(guò)程1和過(guò)程2的動(dòng)量的變化大小都為mv0
B.過(guò)程1和過(guò)程2的動(dòng)量的變化的方向相反
C.過(guò)程1重力的沖量為mv0,且方向豎直向下
D.過(guò)程1和過(guò)程2的重力的總沖量為0
E.過(guò)程1和過(guò)程2的重力的總沖量為2mv0
答案ACE
解析根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可得,小球落地的速度大小也為v0,方向豎直向下,上升過(guò)程和下落過(guò)程中只受到重力的作用。選取豎直向下為正方向,上升過(guò)程動(dòng)量的變化量Δp1=0-(-mv0)=mv0,下落過(guò)程中動(dòng)量的變化量Δp2=mv0-0=mv0,大小均為mv0,且方向均豎直向下,A、C正確,B錯(cuò)誤;整個(gè)過(guò)程中重力的沖量為I=mv0-(-mv0)=2mv0,D錯(cuò)誤,E正確。
8.(多選)在粗糙水平面上,一個(gè)質(zhì)量為m的物體在水平恒力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t后,速度為v,今欲使速度由0增至2v,可采用的辦法是()
A.將物體質(zhì)量減為原來(lái)的
B.將水平恒力增至2F
C.將力的作用時(shí)間增至2t
D.將物體的質(zhì)量、水平恒力和作用時(shí)間都增至原來(lái)的兩倍
答案CD
解析根據(jù)動(dòng)量定理(F-μmg)t=mv-0,可知C、D兩項(xiàng)正確。
9.(多選)質(zhì)量為5kg的物體,它的動(dòng)量的變化率為2kg·m/s2,且保持不變。則下列說(shuō)法正確的是()
A.該物體一定做勻速運(yùn)動(dòng)
B.該物體一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C.該物體在任意相等的時(shí)間內(nèi)所受力的沖量一定相同
D.無(wú)論物體運(yùn)動(dòng)軌跡如何,它的加速度一定是0.4m/s2
答案CD
解析由動(dòng)量定理有FΔt=Δp,所以=F,可見(jiàn),動(dòng)量的變化率表示所受的合外力,所以題中物體所受力恒定,根據(jù)牛頓第二定律,其加速度恒定,因?yàn)槲粗俣确较?,所以該物體可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng),也可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),一定不做勻速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;因?yàn)樗芰愣?,所以該物體在任意相等的時(shí)間內(nèi)所受力的沖量一定相同,選項(xiàng)C正確;根據(jù)題意,力F=2kg·m/s2=2N,根據(jù)牛頓第二定律有a==0.4m/s2,選項(xiàng)D正確。
10.(多選)為了保護(hù)航天員的安全,飛船上使用了降落傘、反推火箭、緩沖座椅三大法寶,在距離地面大約1m時(shí),返回艙的4個(gè)反推火箭點(diǎn)火工作,返回艙速度一下子降到了2m/s以?xún)?nèi),隨后又漸漸降到1m/s,最終安全著陸。把返回艙從離地1m開(kāi)始減速到完全著陸稱(chēng)為著地過(guò)程,則關(guān)于反推火箭的作用,下列說(shuō)法正確的是()
A.減小著地過(guò)程中返回艙和航天員的動(dòng)量變化
B.減小著地過(guò)程中返回艙和航天員所受的沖量
C.延長(zhǎng)著地過(guò)程的作用時(shí)間
D.減小著地過(guò)程返回艙和航天員所受的平均沖力
答案CD
解析無(wú)論是否有反推火箭,返回艙和航天員從距地面約1m處至著陸的過(guò)程中,動(dòng)量的變化和所受的沖量均相同,但有了反推火箭后,延長(zhǎng)了著陸的時(shí)間,由動(dòng)量定理(F-G)t=Δp可知平均沖力減小選項(xiàng)C、D正確。
二、真題與模擬
11.20xx·重慶高考]高空作業(yè)須系安全帶。如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落,從開(kāi)始跌落到安全帶對(duì)人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng))。此后經(jīng)歷時(shí)間t安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng),若在此過(guò)程中該作用力始終豎直向上,則該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小為()
A.+mgB.-mg
C.+mgD.-mg
答案A
解析人做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),有v=,選向下為正方向,又mgt-Ft=0-mv,得F=+mg,所以A項(xiàng)正確。
12.20xx·北京高考]“蹦極”運(yùn)動(dòng)中,長(zhǎng)彈性繩的一端固定,另一端綁在人身上,人從幾十米高處跳下,將蹦極過(guò)程簡(jiǎn)化為人沿豎直方向的運(yùn)動(dòng),從繩恰好伸直,到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列分析正確的是()
A.繩對(duì)人的沖量始終向上,人的動(dòng)量先增大后減小
B.繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功,人的動(dòng)能一直減小
C.繩恰好伸直時(shí),繩的彈性勢(shì)能為零,人的動(dòng)能最大
D.人在最低點(diǎn)時(shí),繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力
答案A
解析從繩恰好伸直到人第一次下降至最低點(diǎn)的過(guò)程中,人先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),加速度等于零時(shí),速度最大,故人的動(dòng)量和動(dòng)能都是先增大后減小,加速度等于零時(shí)(即繩對(duì)人的拉力等于人所受的重力時(shí))速度最大,動(dòng)量和動(dòng)能最大,在最低點(diǎn)時(shí)人具有向上的加速度,繩對(duì)人的拉力大于人所受的重力。繩的拉力方向始終向上與運(yùn)動(dòng)方向相反,故繩對(duì)人的沖量方向始終向上,繩對(duì)人的拉力始終做負(fù)功。故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。
13.20xx·天津耀華中學(xué)質(zhì)檢]我國(guó)女子短道速滑隊(duì)在今年世錦賽上實(shí)現(xiàn)女子3000m接力三連冠。如圖所示,觀察發(fā)現(xiàn),“接棒”的運(yùn)動(dòng)員甲提前站在“交棒”的運(yùn)動(dòng)員乙前面,并且開(kāi)始向前滑行,待乙追上甲時(shí),乙猛推甲一把,使甲獲得更大的速度向前沖出。在乙推甲的過(guò)程中,忽略運(yùn)動(dòng)員與冰面間在水平方向上的相互作用,則()
A.甲對(duì)乙的沖量一定等于乙對(duì)甲的沖量
B.甲、乙的動(dòng)量變化一定大小相等,方向相反
C.甲的動(dòng)能增加量一定等于乙的動(dòng)能減少量
D.甲對(duì)乙做多少負(fù)功,乙對(duì)甲就一定做多少正功
答案B
解析由于甲對(duì)乙的作用力與乙對(duì)甲的作用力大小相等,方向相反,因此兩個(gè)力的沖量大小相等,方向相反,由動(dòng)量定理可知,兩者的動(dòng)量變化量大小相等,方向相反,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;雖然甲、乙之間的相互作用力等大反向,但在作用力作用過(guò)程中兩人的位移不一定相等,所以做功不一定相等,由動(dòng)能定理可知,甲、乙動(dòng)能的變化量也不一定相等,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。
14.20xx·湖南長(zhǎng)沙一中模擬]一只小球沿光滑水平面運(yùn)動(dòng),垂直于墻面撞到豎直墻上。小球撞墻前后的動(dòng)量變化量為Δp,動(dòng)能變化量為ΔE。關(guān)于Δp和ΔE,下列說(shuō)法中正確的是()
A.若Δp最大,則ΔE也最大
B.若Δp最大,則ΔE一定最小
C.若Δp最小,則ΔE也最小
D.以上關(guān)于Δp與ΔE的說(shuō)法都不正確
答案B
解析當(dāng)小球原速率返回時(shí),Δp最大,而ΔE=0,A錯(cuò)誤,B正確。當(dāng)小球撞到墻后速度減為零時(shí),Δp最小,而ΔE最大,C錯(cuò)誤。
15.20xx·山西大學(xué)附中檢測(cè)]下列四個(gè)圖描述的是豎直上拋物體的動(dòng)量增量隨時(shí)間變化的曲線和動(dòng)量變化率隨時(shí)間變化的曲線,若不計(jì)空氣阻力,取豎直向上為正方向,那么正確的是()
答案C
解析在不計(jì)空氣阻力的情況下,做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力的作用,加速度方向豎直向下,取豎直向上為正方向,根據(jù)動(dòng)量定理,有Δp=-mgΔt,=-mg,所以C正確。
16.20xx·福建廈門(mén)質(zhì)檢]古時(shí)有“守株待兔”的寓言。假設(shè)兔子質(zhì)量約為2kg,以15m/s的速度奔跑,撞樹(shù)后反彈的速度為1m/s,則兔子受到撞擊力的沖量大小為()
A.28N·sB.29N·sC.31N·sD.32N·s
答案D
解析設(shè)初速度方向?yàn)檎较?,則由題意可知,初速度v0=15m/s;末速度為v=-1m/s;則由動(dòng)量定理可知:I=mv-mv0=2×(-1)-2×15]N·s=-32N·s。
17.20xx·廣東梅州聯(lián)考]如圖所示甲、乙兩種情況中,人用相同大小的恒定拉力拉繩子,使人和船A均向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間t,圖甲中船A沒(méi)有到岸,圖乙中船A沒(méi)有與船B相碰,則經(jīng)過(guò)時(shí)間t()
A.圖甲中人對(duì)繩子拉力的沖量比圖乙中人對(duì)繩子拉力的沖量小
B.圖甲中人對(duì)繩子拉力的沖量比圖乙中人對(duì)繩子拉力的沖量大
C.圖甲中人對(duì)繩子拉力的沖量與圖乙中人對(duì)繩子拉力的沖量一樣大
D.以上三種情況都有可能
答案C
解析由題可知,兩個(gè)力大小相等,作用時(shí)間相同,所以由I=Ft知,兩沖量相等,C正確。
18.20xx·北京海淀區(qū)期中](多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球從距離地面高H的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用,到達(dá)距地面深度為h的B點(diǎn)速度減為零。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。關(guān)于小球下落的整個(gè)過(guò)程,下列說(shuō)法中正確的有()
A.小球的機(jī)械能減少了mg(H+h)
B.小球克服阻力做的功為mgh
C.小球所受阻力的沖量大于m
D.小球動(dòng)量的改變量等于所受阻力的沖量
答案AC
解析由動(dòng)能定理得mg(H+h)+Wf=0,Wf=-mg(H+h),所以小球的機(jī)械能減少了mg(H+h),A正確,B錯(cuò)誤。小球自由落下至地面過(guò)程,機(jī)械能守恒,mgH=mv2,v=,落到地面上后又陷入泥潭,由動(dòng)量定理IG-If=0-mv,所以If=IG+mv=IG+m,小球所受阻力的沖量大于m,C正確。由動(dòng)量定理知小球動(dòng)量的改變量等于合外力的沖量,D錯(cuò)誤。
19.20xx·合肥質(zhì)檢]一質(zhì)量為2kg的物體受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的at圖象如圖所示,t=0時(shí)其速度大小為2m/s,滑動(dòng)摩擦力大小恒為2N,則()
A.t=6s時(shí),物體的速度為18m/s
B.在0~6s內(nèi),合力對(duì)物體做的功為400J
C.在0~6s內(nèi),拉力對(duì)物體的沖量為36N·s
D.t=6s時(shí),拉力F的功率為200W
答案D
解析類(lèi)比速度圖象中位移的表示方法可知,在at圖象中圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示速度變化量,在0~6s內(nèi)Δv=18m/s,又v0=2m/s,則t=6s時(shí)的速度v=20m/s,A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理可知,0~6s內(nèi),合力做的功為W=mv2-mv=396J,B錯(cuò)誤;由動(dòng)量定理可知,IF-Ff·t=mv-mv0,代入已知條件解得IF=48N·s,C錯(cuò)誤;由牛頓第二定律可知,6s末F-Ff=ma,解得F=10N,所以拉力的功率P=Fv=200W,D正確。
20.20xx·河北武邑質(zhì)檢](多選)下面的說(shuō)法正確的是()
A.物體運(yùn)動(dòng)的方向就是它的動(dòng)量的方向
B.如果物體的速度發(fā)生變化,則可以肯定它受到的合外力的沖量不為零
C.如果合外力對(duì)物體的沖量不為零,則合外力一定使物體的動(dòng)能增大
D.作用在物體上的合外力沖量不一定能改變物體速度的大小
答案ABD
解析由p=mv知物體運(yùn)動(dòng)的方向跟它的動(dòng)量的方向一致,故A正確;若物體的速度變化,則動(dòng)量變化,沖量是動(dòng)量的變化量,故B正確;如做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,合外力對(duì)物體的沖量不為零,合外力的沖量引起物體速度的方向改變,物體的速度大小不變,動(dòng)能不變,故C錯(cuò)誤,D正確。
一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
21.一位蹦床運(yùn)動(dòng)員僅在豎直方向上運(yùn)動(dòng),彈簧床對(duì)運(yùn)動(dòng)員的彈力F隨時(shí)間t的變化規(guī)律通過(guò)傳感器用計(jì)算機(jī)繪制出來(lái),如圖所示,不計(jì)空氣阻力,取重力加速度g=10m/s2,試結(jié)合圖象,求:
(1)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量;
(2)運(yùn)動(dòng)員跳起的最大高度;
(3)在11.5~12.3s時(shí)間內(nèi),運(yùn)動(dòng)員對(duì)彈簧床的平均作用力多大?
答案(1)50kg(2)5m(3)1750N
解析(1)由圖象可知:mg=500N,所以m=50kg。
(2)由圖象可知,運(yùn)動(dòng)員在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=2s,所以
H=g2=×10×12m=5m。
(3)v0=v=g·=10m/s,
以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,向上為正,
由動(dòng)量定理:(-mg)·Δt=mv-m(-v0),
所以=+mg=N+500N=1750N,
由牛頓第三定律,運(yùn)動(dòng)員對(duì)彈簧床的平均作用力為1750N。
22.如圖所示,在光滑水平面上并排放著A、B兩木塊,質(zhì)量分別為mA和mB。一顆質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0先后穿過(guò)木塊A、B。木塊A、B對(duì)子彈的阻力恒為f。子彈穿過(guò)木塊A的時(shí)間為t1,穿過(guò)木塊B的時(shí)間為t2。求:
(1)子彈剛穿過(guò)木塊A后,木塊A的速度vA和子彈的速度v1分別為多大?
(2)子彈穿過(guò)木塊B后,木塊B的速度vB和子彈的速度v2又分別為多大?
答案(1)v0-
(2)fv0-
解析(1)從子彈剛進(jìn)入A到剛穿出A的過(guò)程中:
對(duì)A、B:由于A、B的運(yùn)動(dòng)情況完全相同,可以看做一個(gè)整體,由動(dòng)量定理可得
ft1=(mA+mB)vA,所以vA=。
對(duì)子彈:-ft1=mv1-mv0,所以v1=v0-。
(2)從子彈剛進(jìn)入B到剛穿出B的過(guò)程中:
對(duì)物體B:ft2=mBvB-mBvA,
所以vB=f,
對(duì)子彈:-ft2=mv2-mv1,所以v2=v0-。
二、真題與模擬
23.20xx·全國(guó)卷]某游樂(lè)園入口旁有一噴泉,噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計(jì)算方便起見(jiàn),假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出;玩具底部為平板(面積略大于S);水柱沖擊到玩具底板后,在豎直方向水的速度變?yōu)榱悖谒椒较虺闹芫鶆蛏㈤_(kāi)。忽略空氣阻力。已知水的密度為ρ,重力加速度大小為g。求:
(1)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量;
(2)玩具在空中懸停時(shí),其底面相對(duì)于噴口的高度。
答案(1)ρv0S(2)-
解析(1)設(shè)Δt時(shí)間內(nèi),從噴口噴出的水的體積為ΔV,質(zhì)量為Δm,則:
Δm=ρΔV①
ΔV=v0SΔt②
由式得,單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為
=ρv0S
(2)設(shè)玩具懸停時(shí)其底面相對(duì)于噴口的高度為h,水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時(shí)的速度大小為v。對(duì)于Δt時(shí)間內(nèi)噴出的水,由能量守恒得
(Δm)v2+(Δm)gh=(Δm)v
在h高度處,Δt時(shí)間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎直方向的動(dòng)量變化量的大小為
Δp=(Δm)v
設(shè)水對(duì)玩具的作用力的大小為F,以水為研究對(duì)象,根據(jù)動(dòng)量定理有
(F+Δmg)Δt=Δp,因Δm很小可忽略得:FΔt=Δp
由于玩具在空中懸停,由力的平衡條件得
F=Mg
聯(lián)立式得
h=-。
24.20xx·安徽高考]一質(zhì)量為0.5kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn),距離A點(diǎn)5m的位置B處是一面墻,如圖所示。物塊以v0=9m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動(dòng),在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7m/s,碰后以6m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止。g取10m/s2。
(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)若碰撞時(shí)間為0.05s,求碰撞過(guò)程中墻面對(duì)物塊平均作用力的大小F;
(3)求物塊在反向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功W。
答案(1)0.32(2)130N(3)9J
解析(1)由動(dòng)能定理,有-μmgs=mv2-mv,
可得μ=0.32。
(2)規(guī)定水平向左為正方向,由動(dòng)量定理有FΔt=mv′-(-mv),可得F=130N。
(3)W=mv′2=9J。
25.20xx·北京高考](1)動(dòng)量定理可以表示為Δp=FΔt,其中動(dòng)量p和力F都是矢量。在運(yùn)用動(dòng)量定理處理二維問(wèn)題時(shí),可以在相互垂直的x、y兩個(gè)方向上分別研究。例如,質(zhì)量為m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后彈出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v,如圖1所示。碰撞過(guò)程中忽略小球所受重力。
a.分別求出碰撞前后x、y方向小球的動(dòng)量變化Δpx、Δpy;
b.分析說(shuō)明小球?qū)δ景宓淖饔昧Φ姆较颉?br>
(2)激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的動(dòng)量沿光傳播方向運(yùn)動(dòng)。激光照射到物體上,在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時(shí),也會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生作用。光鑷效應(yīng)就是一個(gè)實(shí)例,激光束可以像鑷子一樣抓住細(xì)胞等微小顆粒。
一束激光經(jīng)S點(diǎn)后被分成若干細(xì)光束,若不考慮光的反射和吸收,其中光束和穿過(guò)介質(zhì)小球的光路如圖2所示。圖中O點(diǎn)是介質(zhì)小球的球心,入射時(shí)光束和與SO的夾角均為θ,出射時(shí)光束均與SO平行。請(qǐng)?jiān)谙旅鎯煞N情況下,分析說(shuō)明兩光束因折射對(duì)小球產(chǎn)生的合力的方向。
a.光束和強(qiáng)度相同;
b.光束比的強(qiáng)度大。
答案(1)a.見(jiàn)解析b.沿y軸負(fù)方向(2)a.合力沿SO向左b.指向左上方
解析(1)a.x方向:動(dòng)量變化為
Δpx=mvsinθ-mvsinθ=0,
y方向:動(dòng)量變化為
Δpy=mvcosθ-(-mvcosθ)=2mvcosθ,
方向沿y軸正方向。
b.根據(jù)動(dòng)量定理可知,木板對(duì)小球作用力的方向沿y軸正方向;根據(jù)牛頓第三定律可知,小球?qū)δ景遄饔昧Φ姆较蜓貀軸負(fù)方向。
(2)a.僅考慮光的折射,設(shè)Δt時(shí)間內(nèi)每束光穿過(guò)小球的粒子數(shù)為n,每個(gè)粒子動(dòng)量的大小為p。
這些粒子進(jìn)入小球前的總動(dòng)量為p1=2npcosθ,
從小球出射時(shí)的總動(dòng)量為p2=2np,
p1、p2的方向均沿SO向右,
根據(jù)動(dòng)量定理:FΔt=p2-p1=2np(1-cosθ)0可知,
小球?qū)@些粒子的作用力F的方向沿SO向右;根據(jù)牛頓第三定律,兩光束對(duì)小球的合力的方向沿SO向左。
b.建立如圖所示的Oxy直角坐標(biāo)系。
x方向:根據(jù)(2)a同理可知,兩光束對(duì)小球的作用力沿x軸負(fù)方向。
y方向:設(shè)Δt時(shí)間內(nèi),光束穿過(guò)小球的粒子數(shù)為n1,光束穿過(guò)小球的粒子數(shù)為n2,n1n2。
這些粒子進(jìn)入小球前的總動(dòng)量為p1y=(n1-n2)psinθ,
從小球出射時(shí)的總動(dòng)量為p2y=0,
根據(jù)動(dòng)量定理:FyΔt=p2y-p1y=-(n1-n2)psinθ可知,
小球?qū)@些粒子的作用力Fy的方向沿y軸負(fù)方向,根據(jù)牛頓第三定律,兩光束對(duì)小球的作用力沿y軸正方向。
所以?xún)晒馐鴮?duì)小球的合力的方向指向左上方。
26.20xx·福建廈門(mén)質(zhì)檢]對(duì)于同一物理問(wèn)題,常常可以從宏觀與微觀兩個(gè)不同角度進(jìn)行研究,找出其內(nèi)在聯(lián)系,從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。
正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)粒子,每個(gè)粒子質(zhì)量為m,單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量。為簡(jiǎn)化問(wèn)題,我們假定:粒子大小可以忽略;其速率均為v,且與器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)均等;與器壁碰撞前后瞬間,粒子速度方向都與器壁垂直,且速率不變。利用所學(xué)力學(xué)知識(shí),導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v的關(guān)系。(注意:解題過(guò)程中需要用到、但題目沒(méi)有給出的物理量,要在解題時(shí)做必要的說(shuō)明)
答案f=nmv2
解析根據(jù)動(dòng)量定理可知,一個(gè)粒子每與器壁碰撞一次給器壁的沖量ΔI=2mv。
如圖所示,以器壁上面積為S的部分為底、vΔt為高構(gòu)成柱體,由題設(shè)可知,其內(nèi)有1/6的粒子在Δt時(shí)間內(nèi)與器壁上面積為S的部分發(fā)生碰撞,碰壁粒子總數(shù)N=n·SvΔt,
Δt時(shí)間內(nèi)粒子給器壁的沖量I=N·ΔI=nSmv2Δt。
器壁上面積為S的部分受到粒子的壓力F=,
則器壁單位面積所受粒子的壓力f==nmv2。
27.20xx·天津模擬]質(zhì)量為m=4kg的小物塊靜止于水平地面上的A點(diǎn),現(xiàn)用F=10N的水平恒力拉動(dòng)物塊一段時(shí)間后撤去,物塊繼續(xù)滑動(dòng)一段位移停在B點(diǎn),A、B兩點(diǎn)相距x=20m,物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)物塊在力F作用過(guò)程中發(fā)生位移x1的大??;
(2)撤去力F后物塊繼續(xù)滑動(dòng)的時(shí)間t。
答案(1)16m(2)2s
解析(1)設(shè)物塊受到的滑動(dòng)摩擦力為f,則f=μmg。
根據(jù)動(dòng)能定理,對(duì)物塊由A到B整個(gè)過(guò)程,有Fx1-fx=0
代入數(shù)據(jù),解得x1=16m。
(2)設(shè)剛撤去力F時(shí)物塊的速度為v,此后物塊的加速度為a,滑動(dòng)的位移為x2,則x2=x-x1。
由牛頓第二定律得a==μg,
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式得v2=2ax2,
以物塊運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?,由?dòng)量定理得
-ft=0-mv,代入數(shù)據(jù),解得t=2s。
高三物理動(dòng)量定理教案22
俗話說(shuō),凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是每個(gè)高中教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來(lái),幫助高中教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。高中教案的內(nèi)容具體要怎樣寫(xiě)呢?急您所急,小編為朋友們了收集和編輯了“高三物理動(dòng)量定理教案22”,希望能對(duì)您有所幫助,請(qǐng)收藏。
第一章動(dòng)量守恒研究
新課標(biāo)要求
(1)探究物體彈性碰撞的一些特點(diǎn),知道彈性碰撞和非彈性碰撞;
(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律,能用動(dòng)量守恒定律定量分析一維碰撞問(wèn)題,知道動(dòng)量守恒定律的普遍意義;
(3)通過(guò)物理學(xué)中的守恒定律,體會(huì)自然界的和諧與統(tǒng)一。
第一節(jié)動(dòng)量定理
三維教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能:知道動(dòng)量定理的適用條件和適用范圍;
2、過(guò)程與方法:在理解動(dòng)量定理的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分動(dòng)量改變量與沖量;
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀:培養(yǎng)邏輯思維能力,會(huì)應(yīng)用動(dòng)量定理分析計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。
教學(xué)重點(diǎn):動(dòng)量、沖量的概念和動(dòng)量定理。
教學(xué)難點(diǎn):動(dòng)量的變化。
教學(xué)方法:教師啟發(fā)、引導(dǎo),學(xué)生討論、交流。
教學(xué)用具:投影片,多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。
1、動(dòng)量及其變化
(1)動(dòng)量的定義:
物體的質(zhì)量與速度的乘積,稱(chēng)為(物體的)動(dòng)量。記為p=mv單位:kgm/s讀作“千克米每秒”。
理解要點(diǎn):
①狀態(tài)量:動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”與“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息,反映了由這兩方面共同決定的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),具有瞬時(shí)性。
大家知道,速度也是個(gè)狀態(tài)量,但它是個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)概念,只反映運(yùn)動(dòng)的快慢和方向,而運(yùn)動(dòng),歸根結(jié)底是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng),沒(méi)有了物質(zhì)便沒(méi)有運(yùn)動(dòng).顯然地,動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”和“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息,更能從本質(zhì)上揭示物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),是一個(gè)動(dòng)力學(xué)概念。
②矢量性:動(dòng)量的方向與速度方向一致。
綜上所述:我們用動(dòng)量來(lái)描述運(yùn)動(dòng)物體所能產(chǎn)生的機(jī)械效果強(qiáng)弱以及這個(gè)效果發(fā)生的方向,動(dòng)量的大小等于質(zhì)量和速度的乘積,動(dòng)量的方向與速度方向一致。
(2)動(dòng)量的變化量:
1、定義:若運(yùn)動(dòng)物體在某一過(guò)程的始、末動(dòng)量分別為p和p′,則稱(chēng):△p=p′-p為物體在該過(guò)程中的動(dòng)量變化。
2、指出:動(dòng)量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。一維情況下:Δp=mΔυ=mυ2-mΔυ1矢量差
例1:一個(gè)質(zhì)量是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),碰撞前后鋼球的動(dòng)量有沒(méi)有變化?變化了多少?
2、動(dòng)量定理
(1)內(nèi)容:物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化
(2)公式:Ft=m-mv=-
讓學(xué)生來(lái)分析此公式中各量的意義:
其中F是物體所受合外力,mv是初動(dòng)量,m是末動(dòng)量,t是物體從初動(dòng)量變化到末動(dòng)量所需時(shí)間,也是合外力F作用的時(shí)間。
(3)單位:F的單位是N,t的單位是s,p和的單位是kgm/s(kgms-1)。
(4)動(dòng)量定理不僅適用恒力作用,也適用變力作用的情況(此時(shí)的力應(yīng)為平均作用力)
(5)動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體,對(duì)微觀現(xiàn)象和高速運(yùn)動(dòng)仍然適用.
前面我們通過(guò)理論推導(dǎo)得到了動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式,下面對(duì)動(dòng)量定理作進(jìn)一步的理解。
(6)動(dòng)量定理中的方向性
例2:質(zhì)量為m的小球在光滑水平面上以速度大小v向右運(yùn)動(dòng)與墻壁發(fā)生碰撞后以大小v/2反向彈回,與墻壁相互作用時(shí)間為t,求小球?qū)Ρ诘钠骄饔昧Α?br>
小結(jié):公式Ft=m-mv是矢量式,計(jì)算時(shí)應(yīng)先確定正方向。合外力的沖量的方向與物體動(dòng)量變化的方向相同。合外力沖量的方向可以跟初動(dòng)量方向相同,也可以相反。
例3:質(zhì)量為0.40kg的小球從高3.20m處自由下落,碰到地面后豎直向上彈起到1.80m高處,碰撞時(shí)間為0.040s,g取10m/s2,求碰撞過(guò)程中地面對(duì)球的平均沖力。
小結(jié):式中的F必須是合外力,因此解題時(shí)一定要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,避免少力的情況。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成分析多過(guò)程物理問(wèn)題的一般方法,分階段法。
學(xué)生練習(xí):有一個(gè)物體質(zhì)量為1kg,以10m/s的初速度水平拋出,問(wèn)經(jīng)過(guò)2S時(shí)物體的動(dòng)量的變化量為多大?此時(shí)物體還沒(méi)落地。
小結(jié):利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問(wèn)題,將較難計(jì)算的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問(wèn)題,
總結(jié):
1、應(yīng)用動(dòng)量定理解題的基本步驟
2、應(yīng)用動(dòng)量定理解答時(shí)要注意幾個(gè)問(wèn)題,一是矢量性,二是F表示合外力。同時(shí)動(dòng)量定理既適用恒力,也適用于變力;既適用直線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng),
3、動(dòng)量定理的應(yīng)用
演示實(shí)驗(yàn):雞蛋落地
【演示】先讓一個(gè)雞蛋從一米多高的地方下落到細(xì)沙堆中,讓學(xué)生推測(cè)一下雞蛋的“命運(yùn)”,然后做這個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有象學(xué)生想象的那樣嚴(yán)重:發(fā)現(xiàn)雞蛋不會(huì)被打破;然后讓雞蛋從一米多高的地方下落到講臺(tái)上,讓學(xué)生推測(cè)一下雞蛋的“命運(yùn)”,然后做這個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果雞蛋被打破。請(qǐng)學(xué)生分析雞蛋的運(yùn)動(dòng)過(guò)程并說(shuō)明雞蛋打破的原因。
雞蛋從某一高度下落,分別與硬板和細(xì)沙堆接觸前的速度是相同的,也即初動(dòng)量相同,碰撞后速度均變?yōu)榱悖茨﹦?dòng)量均為零,因而在相互作用過(guò)程中雞蛋的動(dòng)量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時(shí)間不同,與硬板碰時(shí)作用時(shí)間短,與細(xì)沙堆相碰時(shí)作用時(shí)間較長(zhǎng),由Ft=△p知,雞蛋與硬板相碰時(shí)作用力大,會(huì)被打破,與細(xì)沙堆相碰時(shí)作用力較小,因而不會(huì)被打破。
在實(shí)際應(yīng)用中,有的需要作用時(shí)間短,得到很大的作用力而被人們所利用,有的需要延長(zhǎng)作用時(shí)間(即緩沖)減少力的作用。請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子。加強(qiáng)對(duì)周?chē)挛锏挠^察能力,勤于思考,一定會(huì)有收獲。
在實(shí)際應(yīng)用中,有的需要作用時(shí)間短,得到很大的作用力,而被人們所利用;有的要延長(zhǎng)作用時(shí)間而減少力的作用,請(qǐng)同學(xué)們?cè)倥e出一些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子,并進(jìn)行分析。(用鐵錘釘釘子、跳遠(yuǎn)時(shí)要落入沙坑中等現(xiàn)象)。
(加強(qiáng)對(duì)周?chē)挛锏挠^察,勤于思考,一定會(huì)有收獲。)
用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象可分為下列三種情況:
(l)△p一定,t短則F大,t長(zhǎng)則F小;
(2)F一定,t短則△p小,t長(zhǎng)則△p大;
(3)t一定,F(xiàn)大則△p大,F(xiàn)小則△p小。
動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用
動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用
1、動(dòng)量定理
動(dòng)量定理描述的是力對(duì)時(shí)間的累積效果,它雖是由牛頓運(yùn)動(dòng)定律直接推導(dǎo)而來(lái),但應(yīng)用時(shí)卻比牛頓第二定律具有更大的靈活性租更寬泛的應(yīng)用范圍.
例1:質(zhì)量為0.5kg的小球自高5m處自由下落至—沙坑中,最終靜止在沙坑中,整個(gè)過(guò)程歷時(shí)1.2s,則沙子對(duì)小球的平均阻力為多大?(不計(jì)空氣阻力,取g=10m/s2)
例2:如圖所示,滑塊A和滑塊B緊靠在一起放在光滑水平畫(huà)上,—顆子彈以某一速度射入滑塊A,最后由滑塊B穿出,已知滑塊A的質(zhì)量mA=1kg,滑塊B的質(zhì)量mB=2kg,子彈在滑塊中所受的阻力恒為f=3000N,若子彈穿過(guò)A的時(shí)間tA=0.1s,穿過(guò)B的時(shí)間tB=0.2s.求:
(1)、滑塊A對(duì)滑塊B的推力;
(2)、兩滑塊的最終速度各多大.
例3:質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊通過(guò)細(xì)線連在—起,從靜止開(kāi)始以加速度a在足夠深的水池中下沉,經(jīng)過(guò)時(shí)間t細(xì)線斷了,金屬塊和木塊分離;再經(jīng)時(shí)間t′木塊停止下沉,求此時(shí)金屬塊的速度.
例4:有一種方法是用高壓水流將煤層擊碎而將煤采下.現(xiàn)有一采煤水槍?zhuān)蓸尶谏涑龅母邏核魉俣葹関,設(shè)水的密度為ρ水流垂直射向煤層表面,試求煤層表面可能受到的最大壓強(qiáng).
2.動(dòng)量守恒定律
動(dòng)量守恒定律是針對(duì)系統(tǒng)而言的,由動(dòng)量守恒定律可知:系統(tǒng)的內(nèi)力不能改變系統(tǒng)的總動(dòng)量,即只要系統(tǒng)不受外力,或者系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí),應(yīng)注意定律中物理量的“矢量性”,狀態(tài)的“同時(shí)性”,參考系的“同一性”.
例5:在光滑的水平軌道上停著一輛質(zhì)量為M的平板車(chē),車(chē)上有兩個(gè)質(zhì)最均為m的人,如兩人相對(duì)于車(chē)以速率u跳離車(chē)的一端,試問(wèn)他們同時(shí)跳離車(chē)和相繼跳離車(chē)后,車(chē)的速度哪次較大?
例6:在足夠長(zhǎng)的斜面上,有一質(zhì)量為m的長(zhǎng)方形板A,木板A上表面光滑,當(dāng)木板獲得初速度v0后正好沿斜面勻速下滑,當(dāng)木板勻速下滑時(shí),將一質(zhì)量也為m的滑塊B輕輕放在木板表面上,如圖所示,使B在A上從靜止開(kāi)始無(wú)摩擦向下滑動(dòng),試問(wèn):
(1)、當(dāng)B仍在木板A上且動(dòng)量達(dá)到時(shí),木板A的動(dòng)量為多少?
(2)、當(dāng)B在木板A上動(dòng)量達(dá)到時(shí),木板A的動(dòng)量為多少?
例7:光滑水平面上有A、B兩球均以恒定速率向右運(yùn)動(dòng),A球動(dòng)量pA=10ksm/s,B球動(dòng)量pB=6kgm/s,A追上B球相碰后,A球動(dòng)量的增量△PA=-4kgm/s,則它們的質(zhì)量比mA:mB應(yīng)在什么范圍?
例8:如圖所示,甲、乙兩小孩各乘一輛小車(chē)在光滑水平面上勻速相向運(yùn)動(dòng),速率均為v0=6m/s,甲車(chē)上有質(zhì)量m=1kg的小球若干個(gè),甲和他的車(chē)及所帶小球總質(zhì)量為m2=50kg,甲不斷將小球一個(gè)一個(gè)地以v=16.5m/s的水平速度(相對(duì)于地)拋向乙,并且被乙接住。已知乙的質(zhì)量為30kg。甲至少要拋多少個(gè)球,才能保持兩車(chē)不相撞?