《2019-2020学年高中物理 第1章 动量守恒研究 第1节 动量定理教学案 鲁科版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第1章 动量守恒研究 第1节 动量定理教学案 鲁科版选修3-5（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节动量定理1理解动量的概念；知道动量和动量变化量均为矢量；会计算一维情况下的动量变化量(重点)2知道冲量的概念，知道冲量是矢量(重点)3理解动量定理的确切含义，掌握其表达式(重点难点)4会用动量定理解释碰撞、缓冲等现象(重点)一、动量1动量(1)定义：物体的质量和速度的乘积(2)公式：pmv(3)单位：千克米每秒，符号kgm/s(4)矢量性：方向与速度的方向相同运算遵守平行四边形定则2动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量)，pmv2mv1(矢量式)(2)动量始终保持在一条直线上时的动量运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将
2、矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向，不代表大小)1(1)物体的质量越大，动量一定越大()(2)物体的速度大小不变，动量一定不变()(3)物体动量大小相同，动能一定相同()提示：(1)(2)(3)二、动量定理1冲量(1)定义：力与力的作用时间的乘积(2)公式：IFt(3)单位：牛顿秒，符号Ns(4)矢量性：方向与力的方向相同2动量定理(1)内容：物体所受合外力的冲量，等于物体的动量变化(2)公式：Ip或Ftmv2mv12(1)动量和冲量的单位是等价的，所以二者是同一物理量的不同叫法()(2)用力推物体但没推动，则这个力对物体的冲量为零()(3)跳高比赛时，在运动员落地处放置很厚的海
3、绵垫子可以减小冲量()提示：(1)(2)(3)三、碰撞与缓冲的实例分析1碰撞时可产生冲击力，要利用这种冲击力就要设法减少作用力的作用时间2要防止冲击力带来的危害，就要延长作用力的作用时间对动量及动量变化的理解1动量的认识(1)动量是状态量，具有瞬时性，pmv中的速度v是瞬时速度(2)动量的相对性，因物体的速度与参考系的选取有关，故物体动量值也与参考系的选取有关(中学阶段一般选地面为参考系)2动量、速度与动能的区别与联系(1)动量与速度的区别与联系联系：动量和速度都是描述物体运动状态的物理量，都是矢量，动量的方向与速度方向相同，pmv区别：速度描述物体运动的快慢和方向；动量在描述物体运动量方面更
4、进一步，更能体现运动物体的作用效果(2)动量与动能的区别与联系联系：都是描述物体运动状态的物理量，Ek，p区别：动量是矢量，动能是标量；动能从能量的角度描述物体的状态动量从运动物体的作用效果方面描述物体的状态3对动量的变化量的理解(1)动量的变化量运动物体的质量m不变，物体的运动速度由v1变化到v2，物体动量的变化量为pmv2mv1，即动量的变化量pp2p1，p1为初动量，p2为末动量(2)动量的变化量也是矢量动量变化量的方向与速度变化量的方向相同，即为这个过程中加速度的方向动量变化量是过程量(3)动量变化量的计算由于动量为矢量，则求解动量的变化量时，其运算遵循平行四边形定则若初、末动量在同一
5、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，则运算遵循平行四边形定则当某一物体的速度变化时，物体的动量一定发生变化，而物体的动能不一定发生变化质量为05 kg的物体，运动速度为3 m/s，它在一个变力作用下速度变为7 m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为()A5 kgm/s，方向与原运动方向相反B5 kgm/s，方向与原运动方向相同C2 kgm/s，方向与原运动方向相反D2 kgm/s，方向与原运动方向相同解析以原来的方向为正方向，由定义式pmvmv得p(705305) kgm/s5 kgm/s，负号表示p的方向与原运动方向相反答案A下列
6、说法中正确的是()A物体的动量改变，一定是速度大小改变B物体的动量改变，一定是速度方向改变C物体的运动状态改变，其动量一定改变D物体的速度方向改变，其动量不一定改变解析：选C动量是矢量，其方向与瞬时速度方向一致动量改变，则速度一定改变但速度改变可能是速度大小改变，或速度方向改变，或速度大小和方向均改变，所以A、B、D均错运动状态指的是速度，故正确答案为C冲量的理解及计算1冲量的理解(1)冲量的绝对性由于力和时间均与参考系无关，所以力的冲量也与参考系的选择无关(2)冲量是矢量冲量的运算服从平行四边形定则，合冲量等于各外力的冲量的矢量和，若整个过程中，不同阶段受力不同，则合冲量为各阶段冲量的矢量和
7、(3)冲量是过程量它是力在一段时间内的积累，它取决于力和时间这两个因素所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量2冲量的计算(1)恒力的冲量公式IFt适用于计算某个恒力的冲量，这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力方向一致若力为同一方向均匀变化的力，该力的冲量可以用平均力计算；若力为一般变力，则不能直接计算冲量(2)变力的冲量变力的冲量通常可利用动量定理Ip求解可用图象法计算，如图所示，若某一力方向恒定不变，那么在Ft图象中，图中阴影部分的面积就表示力在时间tt2t1内的冲量如图所示，在倾角37的斜面上，有一质量为5 kg的物体沿斜面滑下，物体与斜面间的动摩擦因
8、数02，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 3706，cos 3708)思路点拨 判断各力的大小和方向是解题的关键解析物体所受合力的冲量由IFt可知：重力的冲量IGmgt100 Ns，方向竖直向下；支持力的冲量INNtmgcos t80 Ns，垂直于斜面向上；摩擦力的冲量Ifftmgcos t16 Ns，沿斜面向上答案重力的冲量为100 Ns，方向竖直向下支持力的冲量为80 Ns，方向垂直斜面向上摩擦力的冲量为16 Ns，方向沿斜面向上公式IFt可直接用来求解恒力的冲量，冲量的方向跟该恒力的方向相同 关于冲量，下列说法正确的是()A冲量是物体动量变化的原
9、因B作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C动量越大的物体受到的冲量越大D冲量的方向就是物体受力的方向解析：选A力作用一段时间便有了冲量，而力作用一段时间后，物体的运动状态发生了变化，物体的动量也发生了变化，因此说冲量使物体的动量发生了变化，A选项正确只要有力作用在物体上，经历一段时间，这个力便有了冲量IFt，与物体处于什么状态无关，物体运动状态的变化情况，是所有作用在物体上的力共同产生的效果，B选项不正确物体所受冲量的大小IFt与物体动量的大小pmv无关，C选项不正确冲量是一个过程量，只有在某一过程中力的方向不变时，冲量的方向才与力的方向相同，D选项不正确动量定理的理解与应用1动量定理的理解(
10、1)动量定理反映了合外力的冲量与动量变化量之间的因果关系，即合外力的冲量是原因，物体的动量变化量是结果(2)动量定理中的冲量是合外力的冲量，而不是某一个力的冲量，它可以是合力的冲量，可以是各力冲量的矢量和，也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和(3)动量定理表达式是矢量式，符号包含了大小相等、方向相同两方面的含义(4)动量定理具有普遍性，即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，作用力不论是恒力还是变力，几个力作用的时间不论是相同还是不同，动量定理都适用2动量定理的应用(1)定性分析有关现象物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小例如：冲床冲压工作时，缩短力的作用时
11、间，产生很大的作用力；而在搬运玻璃等易碎物品时，包装箱内放些碎纸、刨花、塑料等，是为了延长作用时间，减小作用力作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力的作用时间越短，动量变化量越小例如：用铁锤猛击放在“气功师”身上的石板时，石裂而不伤人，就是由于铁锤打击石板的时间极短，铁锤对石板的冲量很小，石板的动量几乎不变，躺着的“气功师”才不会受伤害(2)应用动量定理定量计算的一般步骤选定研究对象，明确运动过程进行受力分析和运动的初、末状态分析选定正方向，根据动量定理列方程求解在应用动量定理解题时，一定要对物体认真进行受力分析，不可有力的遗漏；建立方程时要事先选定正方向对于变力的冲量，往往通过动
12、量定理来计算，只有当相互作用时间t极短时，且相互作用力远大于重力时，才可舍去重力 命题视角1对动量定理的理解(多选)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是()A掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小C掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用力大，而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小解析两种情况下，p相同，所用时间不同由F可知C、D正确答案CD 命题视角2对动量定理的应用某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M
13、的卡通玩具稳定地悬停在空中为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开忽略空气阻力已知水的密度为，重力加速度大小为g求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度解析(1)设t时间内，从喷口喷出的水的体积为V，质量为m，则mVVv0St由式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为v0S(2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v对于t时间内喷出的水，由能量守恒得(m)v2(m)gh(m
14、)v在h高度处，t时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为p(m)v设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有Ftp由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得FMg联立式得h答案(1)v0S(2) 命题视角3利用动量定理求解平均力水力采煤时，用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层设水柱直径d30 cm，水速v50 m/s，假设水柱射在煤层的表面上，冲击煤层后水的速度变为零，求水柱对煤层的平均冲击力(水的密度10103 kg/m3)解析设在一小段时间t内，从水枪射出的水的质量为m，则mSvt以m的水为研究对象，如图所示，它在t时间内的动量变化量pm(0v)Sv2t设F为水对煤层的平均作用力，即冲力，F为煤层对水的反冲力，以v的方向为正方向，根据动量定理(忽略水的重力)，有FtpSv2t，即FSv2根据牛顿第三定律知FFSv2式中Sd2，代入数值
