高一物理动量：冲量和动量 教案2人教版

动量和冲量
□教学目的
1.理解冲量和动量的概念，知道它们的单位和定义。

2.理解冲量和动量的矢量性，理解动量变化概念。

知道运用矢量运算法则计
算动量变化，会正确计算一维的动量变化。

□教学重点：
动量和冲量的概念
□教学难点：
动量变化量的计算
□教学用具：
玩具手枪（含子弹）、纸靶
□教学过程
【演示】：
取几颗弹丸，分发给学生传看。

将一颗弹丸装入玩具手枪，一手持枪，一手持纸靶，沿平行于黑板的方向击发:弹丸穿透纸靶接着，佯装再次装弹(不让学生知道实际是空膛)，声明：数到"三"时，开枪然后举枪指向某一区域的同学，缓缓地数出"一、二、三"，不等枪响，手枪所指区域的同学即已作出或抵挡或躲避的防御反应。

【问答式讨论】：
1.你们躲避什么?为什么要躲避? —－－子弹，它有杀伤力。

2.刚才传看弹丸时，为什么不躲不闪? —－－没有速度的子弹，不具有杀伤力。

3.空气中的气体分子具有很大的速度(可达10'm/s)，它们无时不在撞击着我们最珍贵也是最薄弱的部位—眼睛，为什么我们却毫不在乎? —－－气体分子质量很小。

4.手枪所指区域以外的同学，为什么没有作出防御反应? —－－子弹不是射向他们。

讨论总结：运动的物体能够产生一定的机械效果(如弹丸穿透纸靶)，这个效果的强弱取决于物体的质量和速度两个因素，这个效果只能发生在物体运动的方向上。

物理学家们为了描述运动物体的这一特性，引入动量概念。

一、动量P
1.定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。

记为：P= m v
单位：kg ·m/s 读作“千克米每秒”。

2.理解要点：
①状态量：动量包含了"参与运动的物质"与"运动速度"两方面的信息，
反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。

大家知道，速度也是个状态量，但它是个运动学概念，只反映运动的快
慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动。

显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息，更能从本质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念。

②矢量性:动量的方向与速度方向一致。

综上所述：我们用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这
个效果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。

3.动量变化△p 。

定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为P 1和P 2，则称：△P=（P 2
－P 1）为物体在该过程中的动量变化。

动量变化△P 是矢量，其运算法则为:将表示初始动量的箭尾和表示末动
量的箭头共点放置，则：自初始动量P 1中的箭头指向末了动量P 2
的箭尾的有向线段，即为矢量△p 。

如图所示： 如果始、末动量都在同一直线上或相互平行，
则在该直线上选定一个正方向后，就可以将矢量
运算转换成代数运算了。

【巩固练习】：（投景）：
一个质量是0.1kg 的钢球，以6m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s 的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？
【问题】：
如果一个物体处于静止状态，其动量为零.
那么，我们怎样使它获得动量呢? 我们把质量为m 的物体放到光滑水平的桌面上，为了使它获得一个动量，向它施加一个水平推力F ，经过时间t ，速度达到v ，则物体就具有动量P= mv 。

由牛顿第二定律及运动规律，有：a=F/m ，v=at ，
得：Ft=mv (推导过程可由学生在阅读教材后完成)讨论 ：
1.使静止物体获得动量的方法:施加作用力，并持续作用一段时间.
△P P 1 P 2
2.使物体获得一定大小的动量，既可以用较大的力短时间作用，也可以用
较小的力长时间作用：即不论力的大小和作用时间如何，只要两者的乘积相同，
则产生的动力学效果就相同。

结论：持续作用在物体上的力，可以产生这样的效果:使物体获得动量，这
一效果的强弱由力的大小F与持续作用时间t的乘积Ft来确定。

(问题：力能
否使运动物体失去其动量？)
二、冲量I
l.定义：作用力F与作用时间t的乘积Ft，称为(这个)力(对受力物体)的冲量，记为：I=Ft
单位：N·s，读作"牛顿秒".
由式：P= m v可以看出冲量和动量的单位是相同的，即lN·s=lkg·m/s，
但这并不意味着这两个单位可以混用。

2.理解要点
①过程量：冲量描述力在时间上的累积效果.作用在静止物体上的一定大小
的力，如果持续时间越长，则使物体获得的动量越大，这就是说，力的冲量是
在时间进程中逐渐累积起来的。

冲量总是指力在某段时间进程中的冲量，说某
一时刻的冲量是没有意义的，所以，理解时要兼顾力和时间两方面的因素。

②矢量性：如果力的方向是恒定的，则冲量的方向与力的方向一致。

【巩固练习】：
1.静止在水平桌面上的物体，受到一个推力(以水平向右为正向)，则:
①力在6s内的冲量是多少?方向如何?
②这个冲量在数值上与F---t图中阴影面积有何联系?
③如果推力方向不变，在6s内从零均匀增大到15N，你能计算出6s内的
冲量吗?
2.质量为0.5kg的物体以4m/s的速率做匀速圆周运动，则：
①物体的动量是否保持不变?
②物体在半周期内的动量变化是多大?方向如何?一个周期内的动量变化
是多大?
③1/4周期内的动量变化是多大?
【总结】：
l.物理学中用动量P=mv描述运动物体所能产生的机械效果，用冲量I=Ft
描述力在时间上的累积效果。

2.动量和冲量都是矢量，在辨析概念时，必须考虑大小及其方向，运算时必
须遵循矢量运算法则。

【练习题】：
1．质量为0.2kg的垒球以30m/s的速度飞向击球手经击球手奋力打击后，以50m/s的速度反弹。

设打击前后，垒球沿同一直线运动，试分析：
①打击后，垒球的动量大小是变大了还是变小了，变大或变小了多少?
②在打击过程中，垒球的动量变化是多大?方向如何?
③思考:在①、②两问中，结果为什么会不同?
【作业】：
1.复习本节课文
2.思考课本中"思考与讨论”。

3.将本章练习一中(1)、⑵、⑶题做在练习本上。

【说明】：
1.由于本节是第七章的第1节，通过演示实验引入本节的中心概念—动量
2.动量和冲量，是物理学中非常重要的两个概念，正确理解它们是本节的重点.关于动量的物理意义，牛顿称之为"运动量"，而今人对动量的理解是"物质运动的多少"，即"物质运动的一般量度，(见上海科技出版社出版，复旦大学物理系和上海师范大学物理系联合编写的《物理学·力学》1978年9月第1版第182页)为避免混淆，本教案采用了顾建中教授主编的《力学教程》(人教出版社，1979年3月第1版)中的提法:"动量反映了运动物体所能产生的机械效果".讲解中应强调:动量是一个动力学概念，包含了"参与运动的物质"和"运动速度"两方面的信息，比速度这一运动学概念更能从本质上反映物体的运动状态.因为运动，归根结底是物质的运动。

3.动量和冲量的运算，必须遵循矢量运算法则，这是本节的难点.虽然教材只安排了动量变化的运算，但教师可以根据实际情况，选择是否进行合冲量、定向变力的冲量以及几个物体的总动量的计算。