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1、第1章1.1探究动量变化与冲量的关系学习目标1.理解冲量和动量的定义、公式、单位及矢量性.2.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，解决有关实际问题内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究一、动量和冲量一、动量和冲量导学探究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高大结实的对方运动员，自己被碰的人仰马翻，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，他的动量是否变化？答答案案动量是300 k
2、gm/s，方向向东；做曲线运动时他的动量变化了，因为方向变了答案(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？动量的变化量方向如何？答案答案300 kgm/s，方向向西答案动量和动量的变化量1.动量(1)定义：物体的_和_的乘积_.(2)公式：p_.单位：_.(3)动量的矢量性：动量是_(填“矢”或“标”)量，方向与_相同.(4)动量是状态量：进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量.(5)动量具有相对性：由于速度与参考系的选择有关，一般以_为参考系.质量m速度vmvkgm/s矢知识梳理知识梳理mv速度的方向地球2.冲量(1)冲量的定义式：I_.(2)冲量是
3、_(填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段_内的积累效应，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量.(3)冲量是_(填“矢”或“标”)量，若是恒力的冲量，则冲量的方向与_相同.Ft过程矢时间力F的方向即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)质量大的物体的动量一定大.( )(2)动量相同的物体，运动方向一定相同.( )(3)质量和速率都相同的物体的动量一定相同.()(4)冲量是矢量，其方向与合外力的方向相同.()(5)力越大，力对物体的冲量越大.()(6)不管物体做什么运动，在相同的时间内重力的冲量相同.()二、动量定理二、动量定理导学探究导学探究1.在日常生活中，有不少这样的事例
4、： 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 这样做的目的是为了什么？答案答案为了缓冲以减小作用力.答案2.如图1所示，假定一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力F，在F的作用下，经过时间t，物体的速度从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改变量p与恒力F及作用时间t的关系.答案答案该物体在碰撞过程中的加速度a 根据牛顿第二定律Fma 由得F m整理得：Ftm(vv)mvmv即Ftp.图1答案1.内容：物体所受_等于物体的动量变化.2.公式：_.其中F为物体受到的_.合力的冲量
5、合外力知识梳理知识梳理IFtp即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)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的合外力一定不为零.()(2)物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大.()(3)动量变化量为正，说明它的方向与初始时动量的方向相同.()题型探究一、动量的理解1.动量pmv, 描述物体运动状态的物理量.是矢量，方向与速度的方向相同.2.动量pmv与动能Ek mv2的区别(1)动量是矢量，而动能是标量.(2)当速度发生变化时，物体的动量发生变化，而动能不一定发生变化.例例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，假设球飞来
6、的速度为50 m/s，运动员将球以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毛球的动量变化量；答案答案 1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反解析答案(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量.答案答案 37.5 J解析解析羽毛球的初动能：Ek 12.5 J，羽毛球的末动能：Ek50 J.所以EkEkEk37.5 J.解析答案动量与动能的区别与联系(1)区别：动量是矢量，动能是标量，质量相同的两个物体，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，大小关系为总结提升总结提升1.求冲量大
7、小时，一定要注意是哪一个力在哪一段时间内的冲量，只要力不为零，一段时间内的冲量就不为零.2.公式IFt只适合于计算恒力的冲量，若是变力的冲量，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.二、冲量及冲量的计算(3)若给出了力F随时间t变化的图像，可用Ft图像与t轴所围成的面积求冲量.如图2所示，力F在1 s内的冲量I1F1t1201 Ns20 Ns力F在6 s内的冲量I(201105) Ns30 Ns图2例例2 在倾角为37、足够长的斜面上，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数0.2，求物体下滑2s的时间内，物体所
8、受各力的冲量.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)答案答案见解析解解析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.冲量IFt，是矢量.重力的冲量IGGtmgt102 Ns100 Ns，方向竖直向下.支持力的冲量INNtmgcos t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上.摩擦力的冲量Ifftmgcos t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.解析答案方法总结方法总结1.在求力的冲量时，首先明确是求哪个力的冲量，是恒力还是变力，如果是恒力，可用IFt进行计算，如果是变力，可考虑根据动量定理求冲量.2.注意不要忘记说明冲量的方向.三
9、、动量定理的理解和应用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，若合外力是变力，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进行受力分析，确定初、末状态选定研究对象，明确运动过选取正方向，列动量定理方程求解例例3如图3所示，用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4.0 m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，那么： 图3(1)不计铁锤受到的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力是多大？答案答
10、案200 N，方向竖直向下解析答案(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又是多大？(g取10 m/s2)答案答案205 N，方向竖直向下解解析析若考虑重力，设此时铁锤受钉子的平均作用力为F2，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正则(F2mg)t0mvF2 N+0.510 N =205 N，方向竖直向上由牛顿第三定律知，此时铁锤钉钉子时钉子受到的平均作用力为205 N，方向竖直向下解析答案(3)比较(1)和(2)，讨论是否要忽略铁锤的重力答案答案见解析解析解析比较F1与F2，其相对误差为 100%2.5 %，可见本题中铁锤的重力可忽略解析答案用动量定理进行定量计算时应注意：(1
11、)列方程前首先选取正方向；(2)分析速度时一定要选取同一参考系，一般选地面为参考系；(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.总结提升总结提升例例4 (多选)对下列几种物理现象的解释，正确的是A.击钉时，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，是因为合外力冲量为零解析答案针针对对训训练练从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了A.减小冲量B.减小动量的变化量C.增大与地
12、面的冲击时间，从而减小冲力D.增大人对地面的压强，起到安全作用解析答案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.方法总结方法总结达标检测1.(多选)恒力F作用在质量为m的物体上，如图4所示，由于地面对物体的摩擦力较大，没有被拉动，则经过时间t，下列说法正确的是A.拉力F对物体的冲量大小为零B.拉力F对物体的冲量大小为FtC.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos D.合力对物体的冲量大小为零12图4答案2.篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球.接球时，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12解析答案
