高一物理学习方法总结：从实验入手深化理解动量定理

高一物理学习方法总结：从实验入手深化理解动量定理 动量定理是高中物理课程的重要基础知识,对学生扩展牛顿定律的认识、学习动量守恒定律、 研究有关碰撞和打击等问题,起着十分重要的作用。教学实践表明,学生不是很容易掌握这个 问题,尤其是对冲量和冲力的认识,往往模糊不清。 因此,如何使学生真正理解这两个概念,就成为动量定理教学中的关键。 我给学生做过一道简单习题:体重 60kgkg 的建筑工人,不慎从高空跌下,由于弹性安全带的 保护,他被悬挂起来。已知弹性缓冲时间是 12s,s,安全带长 5m, m, 求安全带所受的平均冲力。在 解题中不少学生暴露出来对动量定理的模糊认识,计算结果是安全带所受的平均冲力小于工 人体重。错在哪里?为了引导学生去发现问题、分析原因,可让学生自己做一些简单的实验, 在教师提出几个有针对性问题的启发下,自己边实验,边观察,边分析,边总结。 [实验]:用很轻的细线吊着一个物体。 [启发性问题]: ①在平衡状态下,物体受哪些力的作用?细线所受的拉力是多大?(物体受细线的拉力和重 力的作用。细线所受的拉力在数值上等于物体的重量,方向向下。) ②托起物体,让物体自由落下,在冲拉一瞬间,细线断了。问:在这一瞬间,物体受哪几个力 的作用?细线所受的拉力有何变化?(这一瞬间细线断了,表明细线所受的拉力增大了。)这里 教师应该指出,细线和物体所受的这个瞬时拉力就是冲力。 ③上题中,安全带所受的平均冲力会小于工人的体重吗?(这时学生知道:不会。)这个简单 实验,定性地否定了上题中的计算结果。为了让学生进一步理解动量定理,可把实验略加改动: 换一条较韧的细线,不让它断,线的上端挂在弹簧秤钩上。利用弹簧秤的读数,可以半定量地 说明问题(由于弹簧秤的弹力而产生的微小振动,不宜在这里分析)。通过教师的启发,让学生 得出结论。 除此之外,也可以让学生站在磅秤上不动,然后又让他跳上磅秤(跳的高度任意),这时磅秤 的瞬时读数比人的体重大等等。这些实验虽然都很简单也远非完善,却能给学生一些感性认 识,对形成正确概念是很有帮助的。 同时,为了使学生真正掌握动量定理,灵活运用于分析问题和解决问题,在此需要反复讲 清动量和冲量、冲力等几个重要概念,讲清动量定理数学公式的物理意义、适用的条件和范 围。①动量定理表示:物体所受的合力 F 的冲量等于物体在这段时间里的动量的改变。 ②冲力 f 是作用时间很短而平均值很大的变力。这种力常见于碰撞或打击现象中,有时 又称为冲击力或打击力。但是,冲力 f 和合力 F 是不能混为一谈的。如果物体只受某一冲力 f 作用而动量发生改变,则 f 就是 F。如果物体除受冲力 f 外还受其他力(如重力)的作用,则 f 就 不等于 F;只有其他的力比冲力小很多而忽略不计外,才可以认为 f 等于 F。我们在解题过程 中有条件地略去其他的力而只考虑冲力,跟不加分析地略去或完全不知道这些力是完全不同 的。 ③由于冲力是随时间而变化的变力,在具体问题中很难确定,而动量的改变是可测的有限 值,因而经常利用动量定理求冲量或平均冲力。 ④动量 mV 是矢量,它的方向跟速度的方向一致;冲量 FΔtt 也是矢量,在 Δtt 很小时,它的方 向跟合外力的方向一致。因此在分析问题时,要注意它们的矢量性,要选定正负方向。