高中物理 第二节动量定理教案 人民版.docx

高中物理 第二节动量定理教案 人民版.docx

《高中物理 第二节动量定理教案 人民版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第二节动量定理教案 人民版.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高中物理第二节动量定理教案人民版

2019-2020年高中物理第二节动量定理教案人民版

教学目的：

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】一个鸡蛋从一米高的地方落到厚的海绵垫上，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.

●进行新课

下面以一个物体在恒定的合外力作用下进行动量定理的理论推导。

一、理论推导

图7-7

推导的依据：

牛顿第二定律和运动学的有关公式。

如图7-7所示，物体的初动量为p=mv，末动量为p’=mv’，经历的时间为t，由加速度的定义式由牛顿第二定律F=ma=可得Ft=mv’－mv，

即Ft=p’－p

问：

该式的左边Ft是什么量?

右边p－p’是什么意义？

该式就是动量定理的数学表达式。

二、动量定理

1．物理意义:

物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化

2．公式：

Ft=p’－p其中F是物体所受合外力，p是初动量，p‘是末动量，t是物

体从初动量p变化到末动量p‘所需时间，也是合外力F作用的时间。

3．单位：

F的单位是N，t的单位是s，p和P‘的单位是kg·m/s（kg·ms-1）。

前面我们通过理论推导得到了动量定理的数学表达式，下面对动量定理作进一步的理解。

三、对动量定理的进一步认识

1．动量定理中的方向性

公式Ft=p‘一P=△p是矢量式，合外力的冲量的方向与物体动量变化的方向相同。

合外力冲量的方向可以跟初动量方向相同，也可以相反。

例如，匀加速运动合外力冲量的方向与初动量方向相同，匀减速运动合外力冲量方向与初动量方向相反，甚至可以跟初动量方向成任何角度。

在中学阶段，我们仅限于初、末动量的方向、合外力的方向在同一直线上的情况（即一维情况），此时公式中各矢量的方向可以用正、负号表示，首先要选定一个正方向，与正方向相同的矢量取正值，与正方向相反的矢量取负值。

ｖ　　　　ｖ’

图7-8

如图7-8所示，质量为m的球以速度v向右运动，与墙壁碰撞后反弹的速度为v’，碰撞过程中，小球所受墙壁的作用力F的方向句左.若取向左为正方向，则小球所受墙壁的作用力为正值，初动量取负值，末动量取正值，因而根据动量定理可表示为

Ft=p’－p=mv’一（一mv）=mv’十mv

此公式中F、v、v‘均指该物理量的大小（此处可紧接着讲课本上的例题）。

2．动量的变化率：

动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。

由动量定理Ft=△p得F=△P/t，可见，动量的变化率等于物体所受的合外力。

当动量变化较快时，物体所受合外力较大，反之则小；当动量均匀变化时，物体所受合外力为恒力，可由图7-9所示的图线来描述，图线斜率即为物体所受合外力F，斜率大，则F也大。

图7-9

3．动量定理的适用范围

尽管动量定理是根据牛顿第二定律和运动学的有关公式在恒定合外力的情况下推导出来的。

可以证明：

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，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7-10所示，是变力与平均力的F-t图像，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。

图7-10

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，这一点将在以后的学习中逐步了解到。

总之，动量定理有着广泛的应用。

下面，我们应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有关问题。

四、应用举例

鸡蛋从某一高度下落，分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同.而两种情况下的相互作用时间不同，与石头碰时作用时间短，与海绵垫相碰时作用时间较长，由Ft=△p知，鸡蛋与石头相碰时作用大，会被打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破。

接着再解释用铁锤钉钉子、跳远时要落入沙坑中等现象。

在实际应用中，有的需要作用时间短，得到很大的作用力而被人们所利用，有的需要延长作用时间（即缓冲）减少力的作用.请同学们再举些有关实际应用的例子。

加强对周围事物的观察能力，勤于思考，一定会有收获。

做一做，课本上的缓冲装置摸拟的实验，请两个同学到讲台上操作，在老师指导下完成。

●作业

1．复习本节课文，预习下一节“动量守恒定律”。

2．思考课本练习二第（4）、（5）题。

3．把练习二的第

（1）、

（2）、（3）题做在练习本上。

参考题

1．桌面上的一张纸条上压有一只茶杯，若缓慢拉动纸条，则茶杯会随纸条运动，若迅速拉动纸条，则纸条会从茶杯底下抽出来，请做一做，并用动量定理解释这个现象.

2．质量为65kg的人从高处跳下，以7m/s的速度着地，与地面接触后经0.01s停下，地面对他的作用力多大？

这个力作用在人体上安全吗？

为了安全，人跳下与地面接触后，双腿弯曲使人下蹲，若经1s停下，地面对他的作用力是多大？

这个值会小于人的重力吗?

并根据你的计算回答：

在什么情况下要考虑自身的重力？

什么情况下可以不考虑自身的重力？

3．一个质点受到合外力F作用，若作用前后的动量大小分别为p和p’，动量的变化为△p，速度的变化为△v，则

A．p=－p’是不可能的B．△p垂直于p是可能的

C．△P垂直于△v是可能的D．△P=O是不可能的.

说明

l．本节课的重点是动量定理的物理意义。

动量定理是由牛顿第二定律导出的，学生对于这个推导过程是没有什么困难的。

但是，有两点学生不容易理解：

第一，动量定理与牛顿第二定律的区别何在？

第二，有了牛顿第二定律为什么还要动量定理了应该使学生明确，牛顿第二定律表示的是力的瞬时作用效果，而由它所导出的动量定理是力的持续作用的效果，在推导过程中出现的F和t“融为”一体，这就是冲量。

恒力作用有冲量，变力作用也有冲量。

只要物体受到的冲量相同，而无论力大还是力小，其动量变化就一定相同。

这样，即使在作用力比较复杂的情况下，牛顿第二定律难以应用时，动量定理却完全可以应用。

2．动量定理和现实生活的联系比较紧密，在教学申应多举一些学生熟悉的例子，让学生应用动量定理做出定性的解释.在运用动量定理解决竖直方向的冲击力问题时，若接触时间很短，则自重可不予考虑，反之，自重就不可忽略，如参考题3.当接触时间为ls时，可能有的学生会得出"地面对人的平均作用力小于自重"的结论.所以，对于自重是否考虑，一般是需要经过计算才能确定的.

3．对教学过程中的几点建议:

⑴本教案用了课本上用演示鸡蛋下落的实验引人新课的方法，以激发学生的兴趣。

此实验之后，也可以演示让鸡蛋落入盘中，使之打破的实验，以证实鸡蛋碰石头会被打破的结论。

也可以由上一节的冲量、动量及动量的变化的概念复习引入新课。

（2）对课本上的"缓冲装置摸拟"和课件演示实验，本教案采用在课堂完成。

若课堂上时间较紧（这要视学生的层次高低而定），则应指导学生在课后完成。

课本上的例题放在讲解图7-8示例之后进行，有利于知识结构传授的连续性。

（3）参考题4牵涉到曲线运动中动量变化的问题，是为高层次的同学准备的，对普通学生不宜要求。

（4）对于缓冲问题中的“作用时间较长”，非缓冲问题中的“作用时间较短”的结论，学生往往会问：

你怎么知道时间的长短？

比如1s与0.01s尽管相差近百倍，但在实际问题中要靠人直接“感受”出来是很困难的。

在有条件的学校，建议制作多媒体软件，对作用时间进行“放大”予以比较，或者用摄像机将缓冲与非缓冲的实验拍摄下来，通过放“慢镜头”来放大作用时间的不同，使学生能够从中"感受"到由于作用时间的不同导致作用力不同。

2019-2020年高中物理第二节探究电磁感应的产生条件学案新人教版选修3-2

【学习目标】：

1．知道产生感应电流的条件。

2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。

3．学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法

4．通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。

举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。

【学习重点】：

通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。

【学习难点】：

感应电流的产生条件。

【学习方法】：

实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法

【实验器具】：

条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，

【学习过程】：

（一）复习磁通量（φ）的概念：

什么叫磁通量？

它是如何定义的？

公式是怎样的？

通常情况下如何表示？

（1）定义：

，用表示。

磁通量就是表示穿过这个面的。

（2）公式：

（3）单位：

1wb=T·m2

（二）引入新课

“科学技术是第一生产力。

”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。

经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。

饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。

1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。

（二）进行新课

1、实验观察

（1）闭合电路的部分导体切割磁感线

在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。

演示：

导体左右平动，前后运动、上下运动。

观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。

如图所示。

观察实验，记录现象。

表1

导体棒的运动

表针的摆动方向

导体棒的运动

表针的摆动方向

向右平动

向后平动

向左平动

向上平动

向前平动

向下平动

结论：

还有哪些情况可以产生感应电流呢？

（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出

演示：

如图4.2-2所示。

把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。

观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。

观察实验，记录现象。

表2

磁铁的运动

表针的摆动方向

磁铁的运动

表针的摆动方向

N极插入线圈

S极插入线圈

N极停在线圈中

S极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极从线圈中抽出

结论：

（3）模拟法拉第的实验

演示：

如图4.2-3所示。

线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。

观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。

把观察到的现象记录在表3中。

观察实验，记录现象。

表3

操作

现象

开关闭合瞬间

开关断开瞬间

开关闭合时，滑动变阻器不动

开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片

结论：

2、分析论证

分组讨论，学生代表发言。

演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。

演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。

（如图4.2-4）

演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。

（如图4.2-5）

3、归纳总结

请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？

教师点拨：

引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。

因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：

。

4、电磁感应中的能量转化

电有电场能，磁有磁场能，电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢？

[分析]实验一、消耗机械能---电能→发电机实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管→变压器

结论：

。

【课堂练习】：

1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（）

A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大

B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零

C．磁通密度越大，磁感应强度越大

D．磁感应强度在数值上等于1m2的面积上穿过的最大磁通量

2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（）

A．Wb/m2B．N/A·m

C．kg/A·s2D．kg/C·m

3.关于感应电流，下列说法中正确的是（）

A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流

B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流

C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流

D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流

4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（）

A．保持电流不变，使导线环上下移动

B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小

C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动

D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动

5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。

若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（）

A．增大B．减小

C．不变D．无法确定如何变化

6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。

上述不同现象中所包含的相同的物理过程

A．物体克服阻力做功

B．物体的动能转化为其他形式的能量

C．物体的势能转化为其他形式的能量

D．物体的机械能转化为其他形式的能量

【学生作业】书面完成P8“问题与练习”第5、6、7题；思考并回答第1、2、3、4题。

【学习札记】