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1、基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升目录索引学以致用随堂检测全达标学习目标1.通过学习,理解冲量的概念及其矢量性。(物理观念)2.通过理论推导,掌握动量定理,理解其确切含义。(科学思维)3.通过实例分析,能够利用动量定理解释缓冲、碰撞等有关现象和解决实际问题。(科学态度与责任)基础落实必备知识全过关一、冲量冲量是过程量、矢量1.定义:力与力的的乘积叫冲量。2.公式:I=。3.单位:,符号是。4.矢量性:力的方向不变时,冲量的方向与相同。5.物理意义:反映力的作用对的累积效应。作用时间Ft 牛秒Ns力的方向时间二、动量定理合力的冲量或各个力冲量的矢量和1.内容:物体在一个过程中所受力的冲
2、量等于它在这个过程始末的。2.表达式:I=或F(t-t)=。三、动量定理的应用映了物体所受合力的冲量是物体动量变化的原因根据动量定理可知:如果物体的动量发生的变化是一定的,那么作用时间,物体受的力就大;作用时间,物体受的力就小。动量变化量p-p mv-mv 短长情境链接如图所示,建筑工人戴的安全帽内有帆布垫(也叫缓冲带),把头和帽子的外壳隔开一定的空间。其中有怎样的道理呢?提示当安全帽受到坠物冲击时,帆布垫能够延长作用时间,从而减小坠物的冲击力,保护头部。易错辨析(1)冲量是矢量,恒力的冲量方向与恒力的方向相同。()(2)力越大,力对物体的冲量越大。()(3)若物体在一段时间内,其动量发生了变
3、化,则物体在这段时间内的合力一定不为零。()(4)物体所受合力冲量的方向与物体动量变化量的方向相同。()(5)跳远时,在沙坑里填沙,是为了减小冲量。()决定冲量大小的量还有时间,若时间极短,冲量也可能很小。跳远时,在沙坑里填沙,是为了延长人与地的作用时间,减小作用力。重难探究能力素养全提升探究点一冲量的计算探究点一冲量的计算导学探究文具盒静止在桌面上,经过一段时间,重力对它做功为零,但这段时间内重力的冲量也为零吗?要点提示文具盒静止一段时间,其位移为零,故重力做功为零,而冲量是指力与时间的乘积,所以重力的冲量不为零。知识归纳1.对冲量的理解(1)冲量是过程量:冲量描述的是作用在物体上的力对一段
4、时间的累积效应,与某一过程相对应。(2)冲量是矢量:在作用时间内力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同;如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。2.冲量的计算恒力的冲量 力和力的作用时间的乘积变力的冲量方向不变、大小随时间均匀变化的力,其冲量等于平均力与作用时间的乘积若给出F-t图像,则图像与坐标轴所围“面积”表示力的冲量方向、大小都变化的力的冲量,一般根据动量定理求解合力的冲量分别求每个力的冲量,再求各冲量的矢量和如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合t求解应用体验【例1】(多选)某同学拉着行李箱来到校园,行李箱质量为m,拉力大小恒为F
5、,拉力与水平方向成角,示意图如图所示。行李箱沿水平面向前做匀速直线运动,重力加速度为g,则下列关于行李箱在时间t内所受力的冲量表述正确的是()A.支持力的冲量大小为(mg-Fsin)tB.摩擦力的冲量大小为FtsinC.重力的冲量大小为mgtD.行李箱所受合力的冲量为零ACD解析支持力的大小FN=mg-Fsin,故支持力的冲量大小为(mg-Fsin)t,A正确;行李箱做匀速直线运动,可知摩擦力Ff=Fcos,则摩擦力的冲量大小为Fft=Ftcos,B错误;重力的冲量大小为mgt,C正确;因为物体受到的合力为零,所以合力的冲量为零,D正确。方法技巧方法技巧计算冲量的大小时,一定要注意是哪个力在哪
6、一段时间内的冲量,只要力不为零,一段时间内的冲量就不为零,与其他力是否存在及物体的运动状态无关。对点演练1.一个质量为2kg的木箱静止在水平地面上,如图甲所示,现在对该木箱施加一个水平向左的推力F,推力F随时间t变化的图像如图乙所示,已知木箱在第1s内保持静止状态,从第2s初开始做匀加速直线运动,则前3s内推力F的冲量的大小为。25Ns解析前3s内推力F的冲量的大小为I=F1t1+F2t2=51Ns+102Ns=25Ns。探究点二应用动量定理求力或冲量探究点二应用动量定理求力或冲量导学探究中国高铁的发展令世界瞩目。飞鸟撞击是高铁面临的一大问题,小明同学想利用学过的物理知识估算撞击力的大小。假设
7、飞鸟的质量为0.25kg,列车的速度是300km/h,相撞过程中,忽略飞鸟的初速度,飞鸟的末速度和列车一样,两者相撞的作用时间是0.001s,则飞鸟对列车的平均撞击力大小为多少?要点提示忽略飞鸟的初速度,飞鸟的末速度和列车一样,对飞鸟由动量定理得Ft=mv,得知识归纳1.动量定理的理解(1)动量定理的表达式Ft=mv-mv是矢量式,等号包含了合力的冲量与动量变化量的大小相等、方向相同两方面的含义。(2)动量定理反映了合力的冲量是动量变化的原因。冲量反映了力对时间的累积效应,与物体的初、末动量以及某一时刻的动量无必然联系。(3)公式中的F是物体所受的合力或合力在作用时间内的平均值。(4)适用对象
8、:单个物体或者可以看作整体的物体系统。(5)适用范围:宏观物体的低速运动、微观物体的高速运动、变力、恒力、直线、曲线,动量定理都适用。2.动量定理的应用(1)根据I合=p,利用合力的冲量求动量变化量或利用动量的变化求合力的冲量。(2)根据,利用动量的变化率求合力。(3)根据I1+I2+=mv2-mv1或F1t1+F2t2+=mv2-mv1,求某个力(或冲量),求初(或末)动量。应用体验【例2】质量m=70kg的撑竿跳高运动员从最高点h=5.0m高处落到海绵垫上,经t1=1s停止,则海绵垫对运动员的平均作用力大小约为多少?如果是落到普通沙坑中,经t2=0.1s停止,则沙坑对运动员的平均作用力大小
9、约为多少?(忽略空气阻力,g取10m/s2)答案1400N7700N解析在全过程以运动员为研究对象,初、末动量的数值都是0,所以运动员的动量变化量为零,以竖直向下为正方向,根据动量定理,合力的冲量为零,根据h=gt2可知,物体下落到地面上所需要的时间是t=1s从开始下落到落到海绵垫上停止的过程有mg(t+t1)-Ft1=0代入数据,解得F=1400N下落到沙坑的过程有mg(t+t2)-Ft2=0代入数据,解得F=7700N。方法技巧方法技巧对点演练2.如图所示,用0.5kg的铁锤把钉子竖直钉进木头里,打击时铁锤的速度为4m/s。如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01s,g取10m
10、/s2,求:(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁锤对它的平均作用力;(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到铁锤对它的平均作用力。答案(1)200N,方向竖直向下(2)205N,方向竖直向下解析(1)以铁锤为研究对象,不计铁锤重力时,铁锤只受钉子的作用力,方向竖直向上,设为F1,取竖直向上为正方向,根据动量定理有F1t=0-(-mv)得F1=N=200N,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200N,方向竖直向下。(2)若考虑铁锤重力,设此时铁锤受钉子的作用力为F2,取竖直向上为正方向,对铁锤应用动量定理有(F2-mg)t=0-(-mv)得F2=N+0.510
11、N=205N,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205N,方向竖直向下。探究点三应用动量定理解释现象探究点三应用动量定理解释现象导学探究把鸡蛋直接放在摩托车上运输,结果很可能会被打碎。如果把鸡蛋放到海绵盒子中,即使是长途运输也基本不会破碎。你能解释这种现象吗?要点提示物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大,反之就越小,把鸡蛋放到海绵盒子中运输,是为了增大力的作用时间以减小鸡蛋受到的作用力。知识归纳分类原理解释p一定由知,物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大,反之力就越小F合一定由p=F合t知,作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大,反之动量变
12、化量就越小应用体验【例3】(多选)对下列几种物理现象的解释,正确的是()A.钉钉子时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B.跳高时,放置海绵垫是为了减小冲量C.易碎品运输时要用柔软材料包装是为了延长作用时间以减小作用力D.推车车不动,是因为车所受合力的冲量为零CD解析钉钉子时,不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长,作用力小,A项不正确;跳高时,放置海绵垫是为了延长作用时间,减小作用力,B项不正确;由动量定理Ft=p知,当p相同时,t越长,作用力越小,C项正确;车能否移动或运动状态能否改变取决于所受合力的作用,若合力的冲量为零,则动量不改变,即速度不改变,D项正确。方法技巧方法技巧解决利用动量定
13、理解释现象的问题时,先弄明白作用过程中三个物理量(p、F、t),哪个物理量一定,哪个物理量变化,然后由动量定理变形得出未知量的变化情况。对点演练3.如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉在地上的P点。忽略空气阻力,若以2v速度抽出纸条,则铁块的落地点()A.仍在P点B.在P点左边C.在P点右边不远处D.在P点右边原水平位移的两倍处B解析纸条抽出的过程,铁块所受的滑动摩擦力一定,以v的速度抽出纸条,铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长,由I=Fft=mv0得铁块获得速度较大,平抛运动的水平位移较大。以2v的速度抽出纸条的过程,铁块受滑动摩擦力作用时间较短,铁块获得速度
14、较小,平抛运动的位移较小,故B正确,A、C、D错误。学以致用随堂检测全达标123451.(缓冲的实例分析)在出现撞击事故时,安全气囊可以保护乘客。关于安全气囊的作用原理,下列说法正确的是()A.安全气囊减小乘客的动能变化量B.安全气囊减小乘客的动量变化量C.安全气囊减小乘客的动量变化率D.安全气囊减小乘客受到合力的冲量C解析汽车发生碰撞过程,乘客从运动到静止,动能的变化量Ek一定,动量的变化量p一定,故A、B错误;由动量定理可知,乘客受到的冲量大小一定,故D错误;由于安全气囊增加了乘客减速到零所用的时间,因此可以减小乘客的动量变化率,故C正确。123452.(动量定理的应用)质量为4kg的小球
15、,以10m/s的速度在光滑水平面上向右运动,如图所示。小球与竖直墙壁碰撞后反弹的速度大小为8m/s,以水平向右为正方向,则()A.碰撞前后小球动量变化量为-8kgm/sB.碰撞前后小球动量变化量为72kgm/sC.墙壁给小球的力的冲量大小为8NsD.墙壁给小球的力的冲量大小为72NsD解析规定水平向右为正方向,则动量变化量为p=(-48-410)kgm/s=-72kgm/s,故A、B错误;根据动量定理可得I=p=-72Ns,则墙壁给小球的力的冲量大小为72Ns,故C错误,D正确。123453.(缓冲的实例分析)从一定高度落下一个鸡蛋,分别落到棉絮上和水泥地上,下面结论正确的是()A.落到棉絮上
16、的鸡蛋不易破碎,是因为它的动量变化小B.落到水泥地上的鸡蛋易碎,是因为它受到的冲量大C.落到棉絮上的鸡蛋不易破碎,是因为它的动量变化率大D.落到水泥地上的鸡蛋易碎,是因为它的动量变化快D解析落到棉絮上的鸡蛋不易碎,而落到水泥地上的鸡蛋易碎,不是其动量大小和冲量大小的原因,而是作用时间不同,落到棉絮上的作用时间长,动量变化率小,合力小,则不易破碎,落到水泥地上的作用时间短,动量变化率大,合力大,则易破碎,故D正确,A、B、C错误。123454.(动量定理与v-t图像的综合)质量为1kg的物体做直线运动,其速度时间图像如图所示。则物体在前10s内和后10s内所受合力的冲量分别是()A.10Ns,10NsB.10Ns,-10NsC.0,10NsD.0,-10NsD解析根据动量定理,物体所受合力的冲量等于其动量的变化量。010s内,v1=5m/s,v2=5m/s,则p1=0,所以I1=0;1020s内,v3=5m/s,v4=-5m/s,故I2=p2=mv4-mv3=1(-5)-15kgm/s=-10kgm/s=-10Ns,D正确,A、B、C错误。12345123455.(动量定理的应用)(多选
