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动量定理的应用

作者:巴西蝴蝶来源:k12zy.com时间:2007-03-13 查看

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动量定理的应用???

知识目标

1.通过例题分析,使学生掌握使用动量定理时要注意:

(1)对物体进行受力分析;

(2)解题时注意选取正方向;

(3)选取使用动量定理的范围。

2.通过对演示实验的分析,培养学生使用物理规律有条理地解释物理现象的能力。

重点、难点分析

动量定理的应用,是本节的重点。动量、冲量的方向问题,是使用动量定理的难点。

教具

宽约2cm、长约20cm的纸条,底部平整的粉笔一支。

教学过程

(一)引入新课

物体动量的改变,等于作用力的冲量,这是研究力和运动的重要理论。它反映了动量改变和冲量之间的等值同向关系。下面通过例题,具体分析怎样使用动量定理。

(二)教学过程设计

例1.竖立放置的粉笔压在纸条的一端。要想把纸条从粉笔下抽出,又要保证粉笔不倒,应该缓缓、小心地将纸条抽出,还是快速将纸条抽出?说明理由。

在同学回答的基础上,进行演示实验。第一次是小心翼翼地将纸条抽出,现象是粉笔必倒。第二次是将纸条快速抽出。具体方法是一只手捏住纸条没压粉笔的一端,用另一只手的手指快速向下打击纸条中部,使纸条从粉笔下快速抽出。现象是粉笔几乎不动,仍然竖立在桌面上。

先请同学们分析,然后老师再作综合分析。

分析;纸条从粉笔下抽出,粉笔受到纸条对它的滑动摩擦力μmg作用,方向沿纸条抽出的方向。不论纸条是快速抽出,还是缓缓抽出,粉笔在水平方向受到的摩擦力的大小不变。在纸条抽出过程中,粉笔受到摩擦力的作用时间用t表示,粉笔受到摩擦力的冲量为μmgt,粉笔原来静止,初动量为零,粉笔的未动量用mv表示。根据动量定理有

μmgt=mv

如果缓慢抽出纸条,纸条对粉笔的作用时间比较长,粉笔受到纸条对它摩擦力的冲量就比较大,粉笔动量的改变也比较大,粉笔的底端就获得了一定的速度。由于惯性,粉笔上端还没有来得及运动,粉笔就倒了。

如果在极短的时间内把纸条抽出,纸条对粉笔的摩擦力冲量极小,粉笔的动量几乎不变。粉笔的动量改变得极小.粉笔几乎不动,粉笔也不会倒下。

练习:有一种杂技表演,一个人躺在地上,上面压一个质量较大的石板。另一个人手持大锤狠狠地打到石板上。问躺着的人是否会有危险?为什么?

请同学们判断结果,说明原因,老师最后再总结。由于铁锤打击石板的时间极短,铁锤对石板的冲量极小、石板的动量几乎不变,躺着的人不会受到伤害。

例2.质量1kg的铁球从沙坑上方由静止释放,下落1s落到沙子表面上,又经过0.2s,铁球在沙子内静止不动。假定沙子对铁球的阻力大小恒定不变,求铁球在沙坑里运动时沙子对铁球的阻力。(g=10m/s2)

解法1:(用牛顿第二定律求解)

铁球下落1s末,接触到沙坑表面时速度

v=gt=10×1m/s

铁球在沙子里向下运动时,速度由v=10m/s减小到零。铁球运动的加速度方向向上,

铁球在沙子里运动时,受到向下的重力mg和沙子对它的阻力f。根据牛顿第二定律,以向上为正方向。

f-mg=mα

沙子对铁球的作用力

f=mg+mα=1×(10+50)N=60N

解法2:(使用动量定理)

铁球由静止下落1s末,到与沙子接触时速度为

v=gt=10×1m/s=10m/s

在沙子里运动时,铁球受到向下的重力mg和沙子对它向上的阻力f。以向上为正方向,合力的冲量为(f-mg)t.物体的动量由mv减小到零,动量的改变为0-mv。根据动量定理,

(f-mg)t=-mv

沙子对铁球的阻力

说明:因为规定向上为正方向,速度v的方向向下,所以10m/s应为负值。

解法3:(使用动量定理)

铁球在竖直下落的1s内,受到重力向下的冲量为mgt1。铁球在沙子里向下运动时,受到向下的重力冲量是mgt2,阻力对它向上的冲量是ft2。取向下为正方向,整个运动过程中所有外力冲量总和为I=mgt1+mgt2-ft2。铁球开始下落时动量是零,最后静止时动量还是零。整个过程中动量的改变就是零。根据动量定理,

mgt1+mgt2-ft2=0

沙子对铁球的作用力

比较三种解法,解法1使用了牛顿第二定律,先用运动学公式求出落到沙坑表面时铁球的速度,再利用运动学公式求出铁球在沙子里运动的加速度,最后用牛顿第二定律求出沙子对铁球的阻力。整个解题过程分为三步。解法2先利用运动学公式求出铁球落到沙子表面的速度,然后对铁球在沙子里运动这一段使用动量定理,求出沙子对铁球的阻力。整个过程简化为两步。解法3对铁球的整个运动使用动量定理,只需一步就可求出沙子对铁球的阻力。解法3最简单。通过解法3看出,物体在运动过程中,不论运动分为几个不同的阶段,各阶段、各个力冲量的总和,就等于物体动量的改变。这就是动量定理的基本思想。

课堂练习:

1.为什么玻璃杯掉到水泥地上就会摔碎,落到软垫上,就不会被摔碎?

2.质量5kg的物体静止在水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,物体在F=15N的水平恒力作用下由静止开始运动。物体运动到3s末水平恒力的方向不变,大小增大到F2=20N。取g=10m/s2,求F2作用于物体上的5s末物体的速度。

答案:13m/s。

(三)课堂小结

通过例题分析,可以看出:

(1)使用动量定理时,一定要对物体受力进行分析。

(2)在一维空间内使用动量定理时,要注意规定一个正方向。

(3)正确选择使用动量定理的范围,可以使解题过程简化

 第二节、动量定理

?知识目标:

1.理解动量定理的确切含义和表达式,知道动量定理适用于变力.

2.能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量表达式.

3.会用动量定理解释有关物理现象,并能掌握一维情况下的计算问题.

教学重点:

理解动量定理的确切含义和表达式

教学难点:

?????? 会用动量定理解释有关物理现象,并能掌握一维情况下的计算问题

教学用具:

生鸡蛋、较厚的海绵垫、细线、金属小球、橡皮筋、铁架台等

教学过程

??? ●演示引入新课

??? 演示课件1鸡蛋落地;

??? 【演示】一个鸡蛋从一米高的地方落到厚的海绵垫上(提示学生注意观察,演示课件1鸡蛋落地),发现鸡蛋不会被打破.

??? 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缓冲.而在某些情况下,我们又不希望缓冲,比如用铁锤钉钉子.

??? 为了解释这类现象,我们就来学习关于动量定理的知识. 本文文档版下载:http://www.k12zy.com/45/76/457652.htm


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资源属性
文件名称 动量定理的应用
资源类型 教案
资源学科 物理
资源层次 高中
文件类型 doc
文件属性
文档标题 动量定理的应用
文档大小 229K
文档作者 qq
文档字数 11406
文档页数 3
创建时间 2005-8-29 21:26:00
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