高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 动量定理示范课ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 动量定理示范课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了千克米每秒，kg·ms，末动量，初动量，p′－p，平行四边形定则，动量的改变量，对冲量的理解，探究总结，对动量的理解等内容，欢迎下载使用。

①物理观念：理解冲量和动量．掌握动量定理和动量守恒定律．知道动量守恒定律的普适性．定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象．知道火箭的发射利用了反冲现象．
②科学思维：通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象．体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然科学的奥妙．③科学探究：通过实验，探究碰撞中的不变量．通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点．④科学态度与责任：制作“水火箭”．收集资料，了解中子的发现过程，讨论动量守恒定律在其中的作用．查阅资料，了解太空物体的碰撞和微观粒子的碰撞等相关信息．观察台球碰撞前后的运动情况，尝试用动量知识定性解释．
本章在学生初步形成的运动与相互作用观念和能量观念的基础上，进行学习．能从理论推导和实验验证的角度，理解动量守恒定律，深化对物体之间相互作用规律的理解．能用动量和机械能的知识分析和解释机械运动现象，解决一维碰撞问题．通过对动量守恒定律等内容的学习，认识到物理规律的内在一致性和适用范围，认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作，在研究中必须坚持实事求是的态度．
本章重点　①知道动量、冲量等概念；②了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点；③掌握动量定理、动量守恒定律等知识．本章难点　①理解冲量和动量；②理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象；③动量守恒定律的实验．
第一节　冲量　动量第二节　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2．理解冲量的概念，知道冲量是矢量3．熟悉动量定理的确切含义，掌握其表达式4．会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象
1．通过定义、公式、实例加深体会动量、冲量等物理量的意义2．认真做实验，仔细观察物体间的相互作用过程，结合数据分析，理解动量定理，及其适用的情境，灵活运用公式，求解未知量
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【答案】时间　N·s　力　时间
质量为m的木箱放置在光滑的水平地面上，在与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下由静止开始运动，经过时间t速度变为v，则在这段时间内拉力F与重力的冲量大小分别为(　　)A．Ft　0　　　　　　　　B．Ftcs θ　0C．mv　mgt　D．Ft　mgt【答案】D【解析】力F的冲量就是F与时间t的乘积，即IF＝Ft；重力的冲量就是重力与时间t的乘积，即IG＝mgt，故选D.
(1)定义物体的________与________的乘积，即p＝________.(2)单位动量的单位是____________，符号是________．(3)方向动量是________量，它的方向与________的方向相同．
在一维运动中，动量正、负的含义是什么？
【答案】正、负号仅表示方向，不表示大小．正号表示动量的方向与规定的正方向相同；负号表示动量的方向与规定的正方向相反．
关于动量，下列说法中正确的是(　　)A．质量大的物体，动量一定大B．速度大的物体，动量一定大C．两物体的质量与其速度大小的乘积相同，两物体的动量一定相同D．两物体的动能相同，它们的动量可能不同【答案】D　
1．动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内________与________的矢量差(也是矢量)，Δp＝________(矢量式)．(2)动量始终保持在一条直线上时的矢量运算：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，从而将矢量运算简化为________运算(此时的正、负号仅表示方向，不表示大小)．不在同一直线上的动量运算遵循_________________．
动量的变化量和动量定理
2．动量定理(1)内容：物体在一个过程中所受合力的冲量等于物体________________．(2)表达式：__________________.
Ft＝mvt－mv0　
1．物体做匀速圆周运动时，其动量是否变化？2．在跳高比赛时，在运动员的落地处为什么要放很厚的海绵垫子？
【答案】1．变化．动量是矢量，方向与速度方向相同，物体做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向时刻变化，其动量发生变化．2．跳过横杆后，落地时速度较大．人落到海绵垫子上时，可经过较长的时间使速度减小到零，在动量变化量相同的情况下，人受到的冲力减小，对运动员起到保护作用．
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如图所示，一个质量为m的物体，在动摩擦因数为μ的水平面上运动，受到一个与运动方向相同的恒力F作用，经过时间t.问题在时间t内拉力F的冲量和合外力的冲量各是多大？【答案】Ft　(F－μmg)t.
1．冲量的理解(1)冲量是过程量，它描述的是力作用在物体上的时间积累效应，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)冲量是矢量，冲量的方向与力的方向相同．2．冲量的计算(1)求某个恒力的冲量：力和力的作用时间的乘积．(2)求合冲量的两种方法：可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，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Δt求解．
(3)求变力的冲量：①若力与时间呈线性关系变化，则可用平均力求变力的冲量．②若给出了力随时间变化的图像如图所示，可用面积法求变力的冲量．素养点评：本探究通过对冲量的分析，培养“物理观念”的素养．
对冲量概念的理解精练1　关于冲量，下列说法正确的是(　　)A．作用力越大，冲量越大B．冲量是标量C．力与时间的乘积越大，冲量越大D．物体的动量越大，受到的力的冲量越大【答案】C　
【解析】根据冲量的定义式I＝Ft可知，作用力越大，冲量不一定越大，还要看作用的时间，故A错误；冲量是矢量，方向与合外力的方向相同，故B错误；根据冲量的定义式I＝Ft可知，力与时间的乘积越大，冲量越大，故C正确；物体的动量p＝mv，动量是瞬时量，与冲量的大小无关，故D错误．
变式1　两个物体相互作用时，下列说法正确的是(　　)①作用力的功和反作用力的功一定一正一负②作用力的功的大小一定等于反作用力的功的大小③作用力的冲量和反作用力的冲量方向一定相反④作用力的冲量大小一定等于反作用力冲量的大小A．①和②B．③和④C．①和③D．②和④【答案】B　
【解析】①一对作用力与反作用力的方向相反，但对地位移也可能相反且不一定大小相等，故一对作用力与反作用力的功不一定大小相等、也不一定一正一负，故①②错误；③因作用力和反作用力大小相等，方向相反，并且作用时间相同，所以作用力的冲量和反作用力的冲量大小一定相等，方向一定相反，故③④正确；故B正确，A、C、D错误．
如图所示，质量为m，速度为v的小球与挡板发生碰撞，碰后以大小不变的速度反向弹回．问题(1)小球碰撞挡板前后的动量是否相同？(2)小球碰撞挡板前后的动能是否相同？【答案】(1) 不相同．碰撞前后小球的动量大小相等，方向相反．　(2) 相同．
1．对动量的认识(1)瞬时性：通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用p＝mv表示．(2)矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同．(3)相对性：因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关．
2．动量和动能的区别与联系素养点评：本探究通过对动量的理解，培养“物理观念”素养．
对动量概念的理解精练2　(多选)关于动量的概念，下列说法正确的是(　　)A．动量大的物体，惯性不一定大B．动量大的物体，运动一定快C．动量相同的物体，运动方向一定相同D．动量相同的物体，动能也一定相同【答案】AC　
如图所示，一个质量为m的物体，在动摩擦因数为μ的水平面上运动，受到一个与运动方向相同的恒力F作用，经过时间t，速度由v增加到v′.问题(1)在此过程中，物体动量的变化量是多大？(2)恒力F的冲量与物体动量的变化量相等吗？【答案】(1)mv′－mv.　(2)不相等．合外力的冲量(F－μmg)t与动量的变化量才相等．
对动量定理的理解和应用
1．动量的变化量是矢量，其表达式Δp＝p2－p1为矢量式，运算遵循平行四边形定则，当p2、p1在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算．
2．动量定理的理解(1)动量定理的表达式F·Δt＝mv′－mv是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义．(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．(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．
3．动量定理的应用(1)定性分析有关现象：①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．②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．
(2)应用动量定理定量计算的一般步骤：①选定研究对象，明确运动过程．②进行受力分析和运动的初、末状态分析．③选定正方向，根据动量定理列方程求解．素养点评：本探究通过“动量定理”，培养“科学思维”素养．
对动量变化的理解精练3　(多选)关于动量的变化，下列说法中正确的是(　　)A．做直线运动的物体速度增大时，动量的增量Δp与速度的方向相同B．做直线运动的物体速度减小时，动量的增量Δp与运动的方向相反C．物体的速度大小不变时，动量的增量Δp为零D．物体做曲线运动时，动量的增量Δp一般不为零【答案】ABD　
【解析】当做直线运动的物体速度增大时，其末动量p2大于初动量p1，由矢量的运算法则可知Δp＝p2－p1＞0，与速度方向相同，如图甲所示，A正确；当做直线运动的物体速度减小时，Δp＝p2－p1＜0，即p2＜p1，如图乙所示，此时Δp与物体的运动方向相反，B正确；当物体的速度大小不变时，动量可能不变化，即Δp＝0，也有可能动量大小不变而方向变化，此种情况Δp≠0，C错误；物体做曲线运动时，速度的方向不断变化，故动量不断变化，Δp一般不为零，如图丙所示，D正确．故选ABD.
变式3　质量m＝2 kg的物体，在光滑水平面上以v0＝4 m/s 的速度向右运动，受到一个水平向左的力作用，一段时间后，速度大小变为4 m/s，方向水平向左．设向右的方向为正，则在这个过程中物体动量的变化为(　　)A．0　B．16 kg·m/sC．－8 kg·m/s　D．－16 kg·m/s【答案】D　【解析】根据动量变化Δp＝mvt－mv0.代入数据可得Δp＝[2×(－4)－2×4] kg·m/s＝－16 kg·m/s.负号表示动量变化的方向向左．
对动量定理的理解精练4　(多选)将质量为0.5 kg的小球以20 m/s的初速度竖直向上抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2.以下判断正确的是(　　)A．小球从抛出至最高点受到的冲量大小为10 N·sB．小球从抛出至落回出发点动量的改变量大小为0C．小球从抛出至落回出发点受到的冲量大小为0D．小球从抛出至落回出发点受到的冲量大小为20 N·s【答案】AD　
【解析】小球仅受重力，选竖直向上为正方向，由动量定理，上升过程中小球的冲量I＝0－mv＝－10 N·s，故A正确．全过程动量的改变量Δp＝－2mv＝－20 N·s，冲量大小为20 N·s，故D正确．
【答案】C　【解析】子弹射穿木块的过程时间很短，忽略地面摩擦力的冲量，对子弹穿过第一、第二个木块的两个过程，应用动量定理，得F·t＝2mv1①，F·t＝mv2－mv1②，由①②两式可得v1∶v2＝1∶3，故C正确．
动量定理的应用精练5　据统计，人在运动过程中，脚底在接触地面瞬间受到的冲击力是人体自身重力的数倍．为探究这个问题，实验小组的同学利用落锤冲击的方式进行了实验，即通过使一定质量的重物从某一高度自由下落冲击地面来模拟人体落地时的情况．重物与地面的形变很小，可忽略不计．g取10 m/s2.下表为一次实验过程中的相关数据.
(1)请你选择所需数据，通过计算回答下列问题：①重物受到地面的冲击力最大时的加速度为多大？②在重物与地面接触过程中，重物受到地面施加的平均作用力是重物所受重力的多少倍？(2)如果人从某一确定高度由静止竖直跳下，为减小脚底在与地面接触过程中受到的冲击力，可采取什么具体措施？请你提供一种可行的方法并说明理由．【答案】(1)①90 m/s2　②6倍　(2)见解析
(2)人接触地面后要下蹲以通过延长与地面接触的时间，从而减小受到地面的冲击力．
变式5　一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5 m，据测算两车相撞前速度均约为30 m/s，则：(1)假设两车相撞时人与车一起做匀减速运动，试求车祸中车内质量约为60 kg的人受到的平均冲力是多大；(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s，这时人体受到的平均冲力为多大？【答案】(1)5.4×104 N　(2)1.8×103 N
动量定理应用的三点提醒1．若物体在运动过程中所受的力不是同时的，可将受力情况分成若干阶段来解，也可当成一个全过程来求解．2．在用动量定理解题时，一定要认真进行受力分析，不可有遗漏，比如漏掉物体的重力．3．列方程时一定要先选定正方向，将矢量运算转化为代数运算．
水滴石穿的典故宋朝时，张乖崖在崇阳当县令．当时，常有军卒侮辱将帅、小吏侵犯长官的事．张乖崖认为这是一种反常的事，下决心要整治这种现象．一天，他在衙门周围巡行．突然，他看见一个小吏从府库中慌慌张张地走出来．张乖崖喝住小吏，发现他头巾下藏着一文钱．那个小吏支吾了半天，才承认是从府库中偷来的．张乖崖把那个小吏带回大堂，下令拷打．那小吏不服气：“一文钱算得了什么！你也只能打我，不能杀我！”张乖崖大怒，判道：“一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿．”为了惩罚这种行为，张乖崖当堂斩了这个小吏．
【考题延伸】人们常说“滴水穿石”，请你根据下面所提供的信息，估算水对石头的冲击力的大小．一瀑布落差为h＝20 m，水流量为Q＝0.10 m3/s，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水在最高点和落至石头后的速度都认为是零．(落在石头上的水立即流走，在讨论石头对水的作用时可以不考虑水的重力，g取10 m/s2)【答案】2×103 N
素养点评：本题通过对动量定理应用的考查，培养学生的“科学思维”素养．
课堂小练 | 素养达成
1．(2020年银川一中期中)对一定质量的物体，下列说法不正确的是(　　)A．物体的动能发生变化，其动量一定变化B．物体的动量发生变化，其动能一定变化C．物体所受的合外力不为零，物体的动量一定变化，但物体的动能不一定变化D．物体所受的合外力为零时，物体的动量变化量一定为零【答案】B　
【解析】对于一定质量的物体，物体的动能发生变化，则速度的大小一定变化，则动量一定变化，选项A正确；物体的动量发生变化，可能是速度的方向发生变化，若大小不变，则动能不变，选项B错误；物体所受的合外力不为零，物体的动量一定变化，但物体的动能不一定变化，如匀速圆周运动的速度大小不变，速度方向不断变化，物体的动能不变而动量变化，选项C正确；物体所受的合外力为零时，物体将保持静止或匀速直线运动的状态，速度不变，所以物体的动量一定不发生变化，选项D正确．故选B.
2．一颗子弹沿水平方向射向木块，第一次木块被固定在水平地面上，第二次木块静止放在光滑的水平面上，两次子弹都能射穿木块而继续飞行．这两次相比较(　　)A．第一次子弹的动量变化较大B．第二次子弹的动量变化较大C．两次子弹的动量变化相等D．无法比较两次子弹的动量变化大小【答案】B　
【解析】子弹在同一块木块中穿行过程中受到的阻力大小是相等的，因此子弹的加速度大小是不变的．当木块被固定时，子弹在木块中运动的位移等于木块的宽度，而木块静止放在光滑的水平面上时，子弹在木块中运动的过程中，木块也要运动，则子弹在木块中运动的位移大于木块的宽度(对地面参考系而言)，因此第二次子弹在木块中运动的时间较长，因此子弹受到的阻力的冲量较大，它的动量变化也较大．故选B.
3．(2020年辽宁六校期中)质量相同的甲、乙两小球，自同一高度以相同的速率抛出，甲做平抛运动，乙做竖直上抛运动，则从抛出到落地的过程中(空气阻力不计)(　　)A．两球动量的变化相同B．两球所受重力的冲量相同C．两球动量的变化率相同D．甲球动量的变化大于乙球动量的变化【答案】C　
4．(2020年抚州第二中学月考)如图所示，质量为m的物体在一个与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平面向右匀速运动，则下列关于物体在时间t内所受力的冲量结果正确的是(　　)A．拉力F的冲量大小为Ftcs θB．摩擦力的冲量大小为Ftsin θC．重力的冲量大小为mgtD．物体所受支持力的冲量是mgt【答案】C　
【解析】拉力F的冲量大小为Ft，故A错误；物体做匀速直线运动，可知摩擦力f＝Fcs θ，则摩擦力的冲量大小为ft＝Ftcs θ，故B错误；重力的冲量大小为mgt，故C正确；支持力的大小为N＝mg－Fsin θ，则支持力的冲量为(mg－Fsin θ)t，故D错误．
5．(2020年长春第二十九中学期中)质量为0.5 kg的钢球从高处自由落下，与地面相碰后竖直弹起，落地速度大小为10 m/s，反弹速度大小为9m/s，球与地面接触时间为0.1 s，则钢球与地面碰撞时受到地面对它的平均作用力大小为(g取10 m/s2)(　　)A．5.0 NB．90 NC．95 ND．100 N【答案】D　【解析】根据动量定理有(mg－FN)·t＝mv2－mv1，代入数据得(0.5×10－FN)×0.1＝0.5×(－9－10)，解得FN＝100 N，故D正确，A、B、C错误．
6．(2020年衡水桃城中学月考)从同一高度将两个质量相等的物体，一个自由落下，一个以某一水平速度抛出，当它们落至同一水平面的过程中(空气阻力不计)(　　)A．动量变化量大小不同，方向相同B．动量变化量大小相同，方向不同C．动量变化量大小、方向都不相同D．动量变化量大小、方向都相同【答案】D