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知识点:
1.质点动量定律
根据牛顿第二定理:
或d(mv)=Fdt——粒子动量定律的微分公式
即:粒子动量的增量等于作用在粒子上的基本冲量
对上式进行积分,如时间从0到t,速度从v0到v,
必须:
——粒子动量定律积分法
即:在一定的时间间隔内,质点动量的变化等于同一时间段内作用在质点上的力的冲量。
2.粒子系统的动量定律
称为粒子系统动量定律的微分法,即粒子系统动量的增量等于作用于粒子系统的外力元冲量的矢量和;
3. 粒子系统的动量守恒理论
视频教学:
实践:
讲义:
学习案例:
【教学目标】
一、知识与技能
1. 理解动量和冲量的定义。
2、能从牛顿运动定理推导出动量定律的表达式,理解动量定律的描述,知道动量定律也适用于变力。
3、只有这样才能用动量定律来解释相关现象,处理相关问题。
2.工艺与技巧
1、通过动量定律的推理过程,学会用物理方法研究化学问题。
2.用动量定律进行定量估计,可以提高中学生的定量估计能力。
3、运用动量定律处理实际问题,提高中学生追究问题、分析问题、解决问题的能力。
三、情绪心态与价值观
1、培养中学生的观察力和动手能力,鼓励中学生将所学知识运用到日常生活和生产实践中。
2、提高中学生的交际能力。
【教学重点】
动量定律的推导与文字描述。
【教学难点】
应用动量定律解决实际问题。
【教学方法】
实验法、讲授法、讨论法
【教育工具】
2个蛋黄,2个烧瓶,布,秤
【教学过程】
1.新课导出
演示:猪肉滴。
图片:鸟撞客机。
问:为什么猪肉是完整的? 一只小鸟怎么能撞上客机这样的巨人呢? 如果下面没有海绵垫。 猪肉会好吗?
班主任:上节课我们学习了动量,动量也从mv变为0。有海绵和没有海绵的三个实验有什么区别?
2.新课教学
(1) 动量定律
为便于剖析问题,我们先讨论物体受到恒力作用的情况。
如图所示,假设一个质量为m的物体以恒定的力F作用在光滑的水平面上,并以匀速直线运动。初始时刻,物体的速度为v,经过a时间段Δt,它的速度为v',所以,这个物体在这段时间内的加速度为
根据牛顿第二定理 F=ma,则有
现在
多项式右边是Δt时间内物体动量的变化量,右边与力的大小和方向,以及力的作用时间有关。
数学量 FΔt 反映了力对时间的累积效应。
1.冲动
在化学中,力与力作用时间的乘积称为力的冲量,用字母I表示冲量,则
冲量的单位是牛顿秒,符号是N·S。 以动量的概念,
多项式可以写成
也可以写成
2.动量定律
动量定律:一个过程中作用在物体上的力的冲量等于过程开始和结束时动量的变化。
问题:物体在碰撞过程中遇到的排斥力往往不是一个恒定的力,物体也不是匀速运动的。 那么,这样的问题应该如何处理呢?
中学生讨论,发表自己的看法。
我们可以把碰撞过程细分为很多短时过程,每个短时过程中物体所受的力变化不大,所以是否可以应用于每个短时过程。 将应用于每个短暂过程的关系相乘产生整个过程的动量定律。在应用中
在处理变力问题时,公式中的F应理解为作用时间内变力的平均值。
(2) 动量定律的应用
根据动量定律我们知道,如果物体的动量变化一定,作用时间短,作用在物体上的力就大; 作用时间越长,作用在物体上的力就越小。 例如,玻璃杯掉在硬地上会碎,但掉在地毯上不会碎。 这种现象可以用动量定律很好地解释。 当从同一高度落到地面或地毯上时,两种情况下的动量变化在与地面或地毯的相互作用中是相等的,地面或地毯的力作用在瓶子上的冲量也相等。 而且坚硬的地面与酒瓶的作用时间短,排斥力会更大,酒杯容易破碎; 厚地毯与瓶子的相互作用时间更长,排斥力会更小,玻璃也不易破碎。 这就是为什么易碎物品在运输时要用厚料包装,运动员在跳远时要落在柔软的垫子上的原因。
另外,让中学生发言,多举例子。
【例】质量为0.18kg的棒球以25m/s的水平速度向球棒跑去。 被蝙蝠击中后,以45m/s的速度水平向后飞去。 如果球棒与棒球的相互作用时间为 0.002s,球棒对棒球的平均排斥力是多少?
分析:球棒对棒球的排斥力是一种变力,力的作用时间很短。 在此短时间内,力首先显着减小,然后显着减小至零。 在冲击、碰撞等问题中,交互时间很短,力的变化就具有这个特点。 动量定律适用于变力过程,因此,球棒对棒球的平均排斥力可由动量定律估算。
解:沿棒球朝向球棒方向作坐标轴,棒球初始动量为
棒球的最终动量是
根据动量定律,棒球受到的平均排斥力为
棒球平均受到的斥力为6300N,负号表示力的方向与坐标轴方向相反,即力的方向与棒球飞行的方向相反.
【课堂练习】
1.物体A和B用轻绳连接,在轻弹簧下静止不动。 如图A所示,物体A的质量为m,物体B的质量为M。连接A. B的绳子突然断了之后动量定理实际生活中的例子,物体A上升通过某一位置时的速度为v,此时物体B的速度为u,如图B所示。弹簧对物体 A 的弹力为 ()
A。 mv B. mv-穆
C。 mu+Mu D. mv+mu
2、在光滑的水平面上有两个质量为2kg的质点,a质点在水平恒力Fa=4N的作用下从静止状态开始运动4s,b质点在水平恒力Fb=4N,比较这两个粒子所经历的过程可以得到的正确推导是()
A.粒子a的位移大于粒子b的位移
B.粒子a的终端速度小于粒子b的终端速度
C.Force Fa does more work than force Fb
D.冲量Fa小于冲量Fb
3、如图所示,在与水平方向成角度θ的力F的作用下,质量为m的物体以恒定速度v向前运动t秒,物体受到的冲量为在此期间合外力的力F和冲量各为()
A。 Ft, FtcosθB。 Ftsinθ, Ftcosθ
C。 Ft, FtsinθD。 英尺,0
4、2009年,中国男子冰球队首次获得世锦赛季军,引发人们对冰球的关注。 冰球在水平湖面上的一次滑行可以简化为如下过程:如图16-6-7所示,玩家将静止在O点的冰球(视为质点)推向A点。直线OO′放手,冰球沿AO′滑行,最后停在C点。已知冰层与冰球之间的动摩擦素数为μ,冰球的质量为圆盘为m,AC=L,CO′=r,重力加速度为g。
(1)求冰球在A点的速度;
(2)求冰球从O点运动到A点过程中所受冲量的大小;
(3) 如果BO'段湖面与冰球的动摩擦素数减小到0.8μ,则只能滑到C点的冰球可以停在O'点。 求 A 点和 B 点之间的距离。
5、如图所示,l和m已知(l为摆长,m为摆球质量),最大摆角大于5°。 当小球摆动到B点并向左运动时,有一个质量M放在光滑的水平面上的物体在恒定水平力的作用下开始向右运动。 为了使两个物体的动量相同动量定理实际生活中的例子,物体上的恒定力应该有多大?
6、如图所示,将质量为M1=0.5kg和M2=1.49kg的两个物体固定在一个光弹簧的两端,放在光滑的水平面上,M1靠在光滑的垂直墙上。 一颗质量为 M=0.01kg 的炮弹以 600m/s 的水平速度射入 M2,最后 M1 和 M2 都向右移动。 求 M1 上垂直墙的冲量。
回答
1. D.
2.空调
3. D.
6.尺寸为12N•s,方向正确
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