高中物理 16_2 動(dòng)量和動(dòng)量定理學(xué)案 新人教版選修3-5

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課時(shí)16.?2　動(dòng)量和動(dòng)量定理 　　1.?了解物理學(xué)中動(dòng)量概念的建立過(guò)程，體會(huì)幾代科學(xué)家對(duì)碰撞中“不變量”的不斷追尋。 2.?理解動(dòng)量、動(dòng)量變化量的概念及其矢量性，能判斷動(dòng)量的方向，會(huì)計(jì)算一維運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量變化。 3.?理解沖量的概念及其矢量性，理解動(dòng)量定理的含義及其表達(dá)式，知道動(dòng)量定理適用于變力作用的過(guò)程。 4.?會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象，并且掌握用動(dòng)量定理計(jì)算有關(guān)一維運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題的能力。 5.?理解動(dòng)量與動(dòng)能、動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別。 　　1.?動(dòng)量 (1)物理學(xué)中把物體的①質(zhì)量與其某時(shí)刻的②速度的乘積叫作物體在此時(shí)刻的動(dòng)量，用字母③p　表示，動(dòng)量的單位是④kgm/s。 (2)動(dòng)量是⑤矢　量，動(dòng)量的方向與⑥速度的方向相同。 2.?動(dòng)量的變化 (1)物體在某段時(shí)間內(nèi)⑦末動(dòng)量與⑧初動(dòng)量的矢量差叫作物體這段時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量的變化。 (2)計(jì)算式：Δp=⑨p-p。 (3)動(dòng)量的變化也是⑩矢　量。 3.?沖量 (1)物理學(xué)中把力　與力的作用時(shí)間的乘積叫作力在這段時(shí)間內(nèi)的沖量，用字母　　表示，沖量的單位是Ns。 (2)計(jì)算式：I=F(t-t)。 (3)沖量也是矢　量。 4.?動(dòng)量定理 (1)內(nèi)容：物體在一個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的沖量。 (2)表達(dá)式：Δp=I　。 (3)適用范圍：動(dòng)量定理不僅適用于恒力，也適用于變力。 　　主題1：動(dòng)量 情景：1668年，克里斯蒂安惠更斯發(fā)表了一篇論文，總結(jié)了他對(duì)碰撞問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)和理論研究。他認(rèn)為：“在兩個(gè)物體發(fā)生碰撞時(shí)，每個(gè)物體所具有的‘動(dòng)量’在碰撞時(shí)可能增加，也可能減少，但是兩個(gè)物體的動(dòng)量在同一個(gè)方向上的總和卻保持不變，如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話。” 問(wèn)題：閱讀教材中“動(dòng)量”部分的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題。 (1)什么是動(dòng)量? (2)你認(rèn)為惠更斯說(shuō)的“如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話”是什么意思? 　　主題2：沖量 情景：我們知道，騎自行車時(shí)，用較大的力蹬車，在較短的時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到較快的速度，而用較小的力蹬車，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)也能達(dá)到這個(gè)速度。 問(wèn)題：為什么兩種情況下，自行車的速度卻相同呢?物體速度的變化由哪些因素決定? 　　主題3：動(dòng)量定理 情景：一個(gè)質(zhì)量m=5 kg的物體靜止在光滑的水平面上，現(xiàn)在分別用5 N、10 N、20 N的水平拉力F使其速度v達(dá)到20 m/s。 問(wèn)題：(1)根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算用不同的拉力使物體加速需要的時(shí)間Δt，并填入下表。 (2)根據(jù)動(dòng)量的變化量Δp與沖量I的定義，你能否從計(jì)算結(jié)果中找到什么規(guī)律? F/N Δt/s 5 10 20 1.?(考查沖量與動(dòng)量變化量的關(guān)系)甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)，乙物體先停下來(lái)，甲物體經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間停下來(lái)，在此過(guò)程中，下列敘述中正確的是(　　) A.?甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量 B.?兩個(gè)物體受到的沖量大小相等 C.?乙物體受到的沖量大于甲物體受到的沖量 D.?無(wú)法判斷 2.?(考查動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系)對(duì)于質(zhì)量一定的物體，下列敘述中正確的是(　　) A.?物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能必定變化 B.?物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能不一定變化 C.?物體的動(dòng)能發(fā)生變化，其動(dòng)量不一定變化 D.?物體的動(dòng)能變化，其動(dòng)量必定變化 3.?(考查動(dòng)量定理的應(yīng)用)質(zhì)量為0.?1 kg的小球以10 m/s的速度水平撞擊在豎直放置的厚鋼板上，而后以7 m/s的速度被反向彈回。設(shè)撞擊的時(shí)間為0.?01 s，并取撞擊前小球速度的方向?yàn)檎较?，則小球受到的平均作用力為(　　) A.?30 N　　　　　　B.?-30 N　　　　　　C.?170 N　　　　　　D.?-170 N 4.?(考查動(dòng)量定理與動(dòng)能定理)在光滑水平面上，原來(lái)靜止的物體在水平力F的作用下，經(jīng)過(guò)時(shí)間t、通過(guò)位移l后，動(dòng)量變?yōu)閜、動(dòng)能變?yōu)镋k。以下說(shuō)法正確的是(　　) A.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過(guò)位移2l，其動(dòng)量將等于2p B.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)間2t，其動(dòng)量將等于2p C.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)間2t，其動(dòng)能將等于2Ek D.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過(guò)位移2l，其動(dòng)能將等于2Ek 　　拓展一：對(duì)沖量的理解 1.?以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體，空氣阻力不可忽略。關(guān)于物體受到的沖量，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A.?物體上升和下降兩個(gè)階段受到重力的沖量方向相反 B.?物體上升和下降兩個(gè)階段受到空氣阻力的沖量方向相反 C.?物體從拋出到返回出發(fā)點(diǎn)的過(guò)程中物體在下降階段受到重力的沖量大于上升階段受到重力的沖量 D.?物體從拋出到返回拋出點(diǎn)，所受各力沖量的總和方向向下 　　拓展二：利用動(dòng)量定理解決實(shí)際問(wèn)題 2.?質(zhì)量為50 kg的消防員不慎從7.?2 m高空落下，由于彈性安全帶作用使他懸掛起來(lái)。已知彈性安全帶的緩沖時(shí)間為1 s，安全帶長(zhǎng)3.?2 m，則安全帶對(duì)消防員的平均作用力為多大？(取g=10 m/s2) 參考答案 知識(shí)體系梳理 ①質(zhì)量　②速度?、踦?、躪gm/s?、菔浮、匏俣取、吣﹦?dòng)量?、喑鮿?dòng)量?、醦-p?、馐浮×Α×Φ淖饔脮r(shí)間　I　Ns　F(t-t)　矢　所受力的沖量　I　變力 重點(diǎn)難點(diǎn)探究 主題1：(1)物理學(xué)中把物體的質(zhì)量和速度的乘積叫作動(dòng)量。 (2)“如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話”的意思是如果有反方向的運(yùn)動(dòng)的話，應(yīng)該取負(fù)值，即指出了動(dòng)量的方向性。 主題2：力是產(chǎn)生加速度的原因。如果有恒力F作用在質(zhì)量為m的靜止物體上，經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt，由F==，即FΔt=mv，可以看出，力與時(shí)間的乘積FΔt越大，靜止的物體獲得的速度v就越大; FΔt越小，物體的速度就越小。沖量是力在時(shí)間上的積累。 由FΔt=mv可以看出，如果要使靜止的物體獲得一定的速度v，力越大，所用時(shí)間就越短;力越小，所用時(shí)間就越長(zhǎng)。力和時(shí)間的乘積在改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面，具有一定的實(shí)際意義。在物理學(xué)中，力F和力的作用時(shí)間Δt的乘積FΔt叫作力的沖量，沖量用I表示，即I=FΔt，在國(guó)際單位制中，沖量I的單位是Ns。沖量是矢量，它的方向與力F的方向相同。 主題3：(1)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，計(jì)算結(jié)果如表所示。 F/N Δt/s 5 20 10 10 20 5 (2)根據(jù)動(dòng)量的變化量的定義可知三種情形下動(dòng)量的變化量相同：Δp=p-p=520 kgm/s=100 kgm/s。通過(guò)計(jì)算，三種情形下拉力的沖量分別為：I1=F1Δt1=520 Ns=100 Ns、I2=F2Δt2=1010 Ns=100 Ns、I3=F3Δt3=205 Ns=100 Ns。從計(jì)算結(jié)果可知三種情形下都有Δp=I，即物體動(dòng)量的變化量等于物體所受拉力的沖量。也可得出結(jié)論：若要物體發(fā)生同樣的動(dòng)量的變化，作用力越大，所需時(shí)間就越少。 基礎(chǔ)智能檢測(cè) 1.?B　2.?BD　3.?D　4.?BD 全新視角拓展 1.?A　【解析】①無(wú)論物體是上升還是下降，物體所受重力的方向都是向下的，故重力對(duì)物體的沖量也都是向下的，因此選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。 ②物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣阻力方向向下，因此阻力的沖量方向也向下，而當(dāng)物體下落時(shí)，空氣阻力方向向上，因此阻力的沖量方向也就向上，所以上升和下落這兩個(gè)階段中阻力的沖量方向相反，因此，選項(xiàng)B是正確的。 ③在有阻力的情況下，由于上升階段的加速度比下降時(shí)的大，且兩次位移相等，由h=at2可知上升階段所用時(shí)間t1比下降階段所用時(shí)間t2短，則物體下落階段重力的沖量mgt2大于上升階段重力的沖量mgt1，因此，選項(xiàng)C是正確的。 ④由于在物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，合力方向都向下。所以在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，合力的沖量方向總是向下的，因此，選項(xiàng)D是正確的。 2.?900 N 【解析】從安全帶對(duì)人有作用力到人開始靜止的過(guò)程中，人受到豎直向下的重力和安全帶的平均拉力(向上)。取豎直向下的方向?yàn)檎?，此過(guò)程的初速度就是人自由下落h=3.?2 m時(shí)的末速度，所以v0==8 m/s，末速度v=0。因此該過(guò)程人的初動(dòng)量為p0=mv0=508 kgm/s=400 kgm/s，末動(dòng)量p=0 由動(dòng)量定理有：mgt-t=0-mv0 可解得安全帶對(duì)消防員的平均作用力大小為： =+mg=900 N。