高中物理选修35步步高全套学案及课件第一章2课时1.docx

1、高中物理选修35步步高全套学案及课件第一章2课时12动量课时1动量及动量定理学习目标1.理解动量概念及其矢量性,会计算一维情况下的动量变化量.2.理解冲量的概念,知道冲量是矢量；理解动量定理及其表达式.3.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题.一、动量1.动量(1)定义：物体的质量和速度的乘积叫做物体的动量.用符号p表示,单位：kgm/s.(2)动量是矢(选填“矢”或“标”)量,方向与速度的方向相同,运算遵循平行四边形定则.(3)动量是状态量(选填“状态量”或“过程量”).2.动量变化ppp(1)方向：与速度变化的方向相同.(2)若p、p不在一条直线上,要用平行四边形定则求矢量差.二、动

2、量定理1.冲量(1)定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量.(2)公式：IFt.(3)单位：牛顿秒,符号Ns.2.动量定理(1)内容：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化.(2)公式：Ftmvmv或Ip.即学即用1.判断下列说法的正误.(1)动量相同的物体,运动方向一定相同.()(2)一个物体的动量改变,它的动能一定改变.()(3)一个物体(质量不变)的动能改变,它的动量一定改变.()(4)冲量是矢量,其方向与力的方向相同.()(5)若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内受到的合外力一定不为零.()(6)物体受到的合外力的冲量越大,它的动量变化量一定越大.()2.质量为m

3、的物体以初速度v竖直向上抛出,经时间t,达到最高点,速度变为0,以竖直向上为正方向,重力加速度为g,在这个过程中,物体的动量变化量是_,重力的冲量是_.答案mvmgt一、对动量及其变化量的理解导学探究在激烈的橄榄球赛场上,一个较瘦弱的运动员携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运动员,自己被碰倒在地,而对方却几乎不受影响,这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关,而且与质量有关.(1)若质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑,他的动量是多大？方向如何？若他以大小不变的速率做曲线运动时,他的动量是否变化？(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零,他的动量的变化量多大？动量的

4、变化量的方向如何？答案(1)300 kgm/s方向向东变化(2)300 kgm/s方向向西知识深化1.动量：pmv,是描述物体运动状态的物理量.2.动量的变化量(1)动量变化的三种情况：大小变化、方向变化、大小和方向同时变化.(2)关于动量变化量的求解若初、末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算.若初、末动量不在同一直线上,运算时应遵循平行四边形定则.例1羽毛球是速度较快的球类运动之一,运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s,假设羽毛球飞来的速度为50 m/s,运动员将羽毛球以100 m/s的速度反向击回.设羽毛球的质量为10 g,试求：(1)运动员击球过程中羽

5、毛球的动量变化量；(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量.答案(1)1.5 kgm/s,方向与羽毛球飞来的方向相反(2)37.5 J解析(1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s,p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s,所以动量的变化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s,即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kgm/s,方向与羽毛球飞来的方向相反.(2)羽毛球的初动能：Ekmv1212.5 J,羽毛球的末动能：Ekmv2250 J,所以EkEkEk37.5 J.动量与动能的区别与联系1.区别：动量是矢量,动能

6、是标量,质量相同的两物体,动量相同时动能一定相同,但动能相同时,动量不一定相同.2.联系：动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,大小关系为Ek或p.二、冲量及冲量的计算导学探究如图1所示,一个质量为m的物体在与水平方向成角的拉力F的作用下保持静止状态,经过一段时间t,拉力F做的功是多少？拉力F的冲量是多大？图1答案拉力F做的功是零,但冲量是Ft.知识深化1.求冲量时,一定要注意是哪个力在哪一段时间内的冲量.2.公式IFt只适用于计算恒力的冲量,若求变力的冲量,可考虑用以下方法求解：(1)用动量定理Imvmv求冲量.(2)若力随时间均匀变化,则可用平均力求冲量.(3)若给出了力F随时间t变化的

7、图像,可用Ft图像与t轴所围的面积求冲量.例2在倾角为37、足够长的固定斜面上,有一质量为5 kg的物体沿斜面下滑,物体与斜面间的动摩擦因数0.2,求物体下滑2 s的时间内,物体所受各力的冲量.(g取10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8)答案见解析解析物体沿斜面下滑的过程中,受重力、支持力和摩擦力的作用.重力的冲量IGGtmgt5102 Ns100 Ns,方向竖直向下.支持力的冲量INNtmgcos 37t5100.82 Ns80 Ns,方向垂直于斜面向上.摩擦力的冲量Ifftmgcos 37t0.25100.82 Ns16 Ns,方向沿斜面向上.1.在求力的冲量时,首先明确

8、是求哪个力的冲量,是恒力还是变力,如是恒力,再用IFt进行计算.2.注意不要忘记说明冲量的方向.三、动量定理的理解和应用导学探究1.如图2所示,一个质量为m的物体(与水平面无摩擦)在水平恒力F的作用下,经过时间t,速度从v变为v,应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量变化量p与恒力F及作用时间t的关系.图2答案物体在题述过程中的加速度a根据牛顿第二定律Fma可得Fm整理得：Ftm(vv)即Ftmvmvp.2.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胶轮胎这样做的目的是什么？答案延长作用

9、时间以减小作用力.知识深化1.对动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因.(2)动量定理的表达式是矢量式,运用动量定理解题时,要注意规定正方向.(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是均匀变化的力,则F应是合外力在作用时间内的平均值.2.应用动量定理定量计算的一般步骤 例3如图3所示,用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里,击打时铁锤的速度为4.0 m/s.如果击打后铁锤的速度变为0,击打的作用时间是0.01 s,求：图3(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到的平均作用力；(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到的平均作用力.(g取10 m/s2)答

10、案(1)200 N,方向竖直向下(2)205 N,方向竖直向下解析(1)以铁锤为研究对象,不计重力时,只受钉子的作用力,方向竖直向上,设为F1,取竖直向上为正方向,由动量定理可得F1t0mv所以F1 N200 N,方向竖直向上.由牛顿第三定律知,钉子受到的平均作用力为200 N,方向竖直向下.(2)若考虑重力,设此时铁锤受钉子的作用力为F2,对铁锤应用动量定理,取竖直向上为正方向,则(F2mg)t0mvF2 N0.510 N205 N,方向竖直向上.由牛顿第三定律知,钉子受到的平均作用力为205 N,方向竖直向下.在用动量定理进行定量计算时注意：(1)列方程前首先选取正方向；(2)分析速度时一

11、定要选取同一参考系,一般是选地面为参考系；(3)公式中的冲量应是合外力的冲量,求动量的变化量时要严格按公式,且要注意动量的变化量是末动量减去初动量.例4(多选)对下列几种物理现象的解释,正确的是()A.击打钉子时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B.跳远时,在沙坑里填沙,是为了减小冲量C.易碎品运输时,要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了延长作用时间以减小作用力D.在车内推车推不动,是因为车(包括人)所受合外力的冲量为零答案CD解析击打钉子时,不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长,作用力小；跳远时,在沙坑里填沙,是为了延长人与地的接触时间,减小作用力,所以A、B项不正确；据动量定理

12、Ftp知,当p相同时,t越长,作用力越小,故C项正确；车能否移动或运动状态能否改变取决于所受的合外力,与内部作用无关,所以D项正确.利用动量定理解释现象的问题主要有三类1.p一定,t短则F大,t长则F小.2.F一定,t短则p小,t长则p大.3.t一定,F大则p大,F小则p小.1.(动量定理的理解)(多选)下面关于物体动量和冲量的说法,正确的是()A.物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大B.物体所受合外力冲量不为零,它的动量一定要改变C.物体动量变化量的方向,就是它所受合外力的冲量方向D.物体所受合外力冲量越大,它的动量变化量就越大答案BCD2.(动量定理的简单应用)(多选)在任何相等时间内,

13、物体动量的变化量总是相等的运动可能是()A.匀速圆周运动 B.匀变速直线运动C.自由落体运动 D.平抛运动答案BCD3.(动量定理的分析)篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球,两臂随球迅速收缩至胸前,这样做可以()A.减小球对手的冲量B.减小球对人的冲击力C.减小球的动量变化量D.减小球的动能变化量答案B解析在篮球运动员接球的过程中,手对球的冲量等于球的动量的变化量,接球时,两臂随球迅速收缩至胸前,并没有减小球对手的冲量,也没有减小球的动量变化量,更没有减小球的动能变化量,只是延长了手与球的作用时间,从而减小了球对人的冲击力,B正确.4.(动量定理的计算)0.2 kg的小球竖直向下以6 m/

14、s的速度落至水平地面,再以4 m/s的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,g取10 m/s2.(1)小球与地面碰撞前后的动量变化量的大小为多少？(2)若小球与地面的作用时间为0.2 s,则小球受到的地面的平均作用力为多大？答案(1)2 kgm/s(2)12 N解析(1)小球与地面碰撞前的动量为p1m(v1)0.2(6) kgm/s1.2 kgm/s小球与地面碰撞后的动量为p2mv20.24 kgm/s0.8 kgm/s小球与地面碰撞前后动量变化量的大小为pp2p12 kgm/s.(2)由动量定理得(Fmg)tp所以Fmg N0.210 N12 N.一、选择题考点一对动量和动量变化量的理解1.关于动量,以下说法正确的是()A.做匀速圆周运动的质点,其动量不随时间发生变化B.悬线拉着的摆球在竖直面内摆动时,每次经过最低点时的动量均相同C.匀速飞行的巡航导弹巡航时动量始终不变D.平抛运动的质点在竖直方向上的动量与运动时间成正比答案D解析做匀速圆周运动的质点速度方向时刻变化,动量时刻变化,故A项错；单摆