高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 冲量 动量备课ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 冲量 动量备课ppt课件，共47页。PPT课件主要包含了N·s，力的方向，千克米每秒，kg·ms，平行四边形，mvt－mv0，动量的改变量等内容，欢迎下载使用。

一、冲量与动量1．填一填(1)冲量①定义：作用力在 上的积累。②公式：I＝ 。③单位： ，符号是____。④矢量性：方向与 相同。
(2)动量①定义：物体的 和 的乘积。②公式：p＝ 。③单位： ，符号： 。④矢量性：方向与 的方向相同，运算遵守 定则。2．判一判(1)动量的方向与物体运动速度方向一定相同。( )(2)冲量是矢量，其方向与力的方向相同。( )(3)力越大，力对物体的冲量越大。( )
3．想一想在一维运动中，动量正负的含义是什么？提示：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。
2．判一判(1)合力越大，物体动量变化量越大。( )(2)合力的方向与物体动量变化量方向一致。( )(3)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。( )
3．想一想如图所示，背越式跳高时，为什么在杆下放上厚厚的海绵垫？提示：根据动量定理FΔt＝Δp，动量变化量Δp一定时，作用时间Δt越长，则作用力F越小。厚厚的海绵垫是为了保护运动员免受伤害的，跳高运动员过杆后落在厚厚的海绵垫上与直接落到硬地面上相比较，延长了作用时间，减小了运动员所受的冲击力。
探究(一)　动量的理解[问题驱动]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。(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？(3)小球碰撞挡板过程中动量变化量大小是多少？提示：(1)不相同。碰撞前后小球的动量大小相等，方向相反。(2)相同。 (3)2mv。　　　　
[重难释解]1．对动量的认识
2．动量的变化量其表达式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。3．动量和动能的区别与联系
典例1 羽毛球是速度最快的球类运动之一，在一场羽毛球比赛中，假设球的速度为90 km/h，羽毛球运动员将球以342 km/h的速度反向击回。设羽毛球质量为5 g，试求：(1)羽毛球运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)在羽毛球运动员的这次扣杀中，羽毛球的速度变化、动能变化各是多少？
对动量和动量变化量的提醒(1)动量是矢量，比较两个物体的动量时，不能仅比较大小，还要比较方向，只有大小相等、方向相同的两个动量才能相等。(2)计算动量变化量时，应利用矢量运算法则进行计算。对于在同一直线上的矢量运算，要注意选取正方向。
[素养训练]1．(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
2．(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，动量的变化量Δp与速度的方向相同B．做直线运动的物体速度减小时，动量的变化量Δp与运动的方向相反C．物体的速度大小不变时，动量的变化量Δp为零D．物体做曲线运动时，动量的变化量Δp不为零
探究(二)　冲量的理解与计算[问题驱动]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。在时间t内恒力F的冲量和合外力的冲量各是多大？提示：恒力F的冲量为Ft；合外力的冲量为(F－μmg)t。　　　　
[重难释解]1．冲量的性质(1)过程量：冲量描述的是力的作用对时间的积累效应，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)矢量性：冲量的方向与力的方向相同，与相应时间内物体动量变化量的方向相同。2．冲量的计算(1)求某个恒力的冲量：①该恒力和力的作用时间的乘积。②利用动量定理求解。
(2)求多个力的冲量：①可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和。②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利用动量定理求解。(3)求变力的冲量：①若力与时间成线性关系变化，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。③利用动量定理求解。
典例2 如图所示，质量为2 kg的物体沿倾角θ＝30°、高为5 m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中，g 取10 m/s2，求：(1)重力的冲量；(2)支持力的冲量；(3)合力的冲量。
[素养训练]1．关于冲量，下列说法正确的是(　　)A．冲量是物体动量变化的原因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速度的方向
解析：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I＝Ft，与物体处于什么运动状态无关，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I＝Ft与物体动量的大小p＝mv无关，C选项不正确；冲量的方向与物体速度变化的方向相同，D选项不正确。答案：A
2.用电钻给建筑物钻孔，钻头所受的阻力与深度成正比。如图为阻力f与时间t关系的图像，若钻头匀速钻进时第1 s内所受的阻力的冲量为100 N·s，求5 s内阻力的冲量的大小。
探究(三)　动量定理的理解与应用[问题驱动]为保证驾驶安全，交规规定驾驶员以及乘客在行驶的车辆上必须系安全带，安全带具有很好的松紧作用，避免紧急刹车时对人员造成伤害。(1)动量定理的适用条件是什么？(2)安全带如果采用刚性绳是否可以？为什么？
提示：(1)动量定理不仅适用于宏观物体，也适用于微观粒子，具有普遍性。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，几个力作用时间是否相同，动量定理都适用。(2)对于确定的人员从行驶到静止，动量的变化量是确定的，采用弹性绳可以延缓力作用的时间，减小安全带对人的作用力，如果采用刚性绳，作用时间不延长，安全带对人的作用力较大。　　　　
[重难释解]1．对动量定理的理解(1)动量定理的表达式FΔt＝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。2．动量定理的定性应用(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。
典例3 质量为0.5 kg的弹性小球，从1.25 m高处自由下落，与地板碰撞后回弹高度为0.8 m。设碰撞时间为0.1 s，回弹的速度方向竖直向上，g取10 m/s2，不计空气阻力。求小球对地板的平均作用力。
应用动量定理的四点注意事项(1)明确物体受到冲量作用的结果是导致物体动量发生变化。冲量和动量都是矢量，它们的加、减运算都遵循平行四边形定则。(2)列方程前首先要选取正方向，与规定的正方向一致的力或动量取正值，反之取负值。(3)分析速度时一定要选取同一个参考系，未加说明时一般是选地面为参考系，同一道题目中一般不要选取不同的参考系。(4)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，且要注意是末动量减去初动量。
[素养训练]1. 2023年2月23日晚，由中国运载火箭技术研究院研制的“长征三号乙”运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将“中星26号”卫星顺利送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。最初静止的运载火箭点火后喷出质量为M的气体后，质量为m的卫星的速度大小为v，则在上述过程中，卫星所受合外力的冲量大小为(　　)A．Mv　　　　　　　　B．(M＋m)vC．(M－m)v D．mv解析：卫星获得的速度为v，故根据动量定理I＝Ft＝mΔv，可得卫星受到的冲量大小为I＝mv，D正确。答案：D　
2．“守株待兔”是一则家喻户晓的故事，它告诉我们天上不会掉馅饼，要通过劳动获取成果。假设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则被撞死的兔子的奔跑速度不可能是(g取10 m/s2)(　　)A．1 m/s　　　　　　　B．1.5 m/sC．2 m/s D．2.5 m/s
3．某运动员正在用头颠球，若足球用头顶起，每次上升高度为80 cm，足球的重量为400 g，与头顶作用时间Δt＝0.1 s，空气阻力不计，g取10 m/s2，求：(1)足球在空中往返一次的运动时间t。(2)足球对运动员头部的作用力FN。
(2)设竖直向上为正方向，因空气阻力不计，所以顶球前后速度大小相同，由动量定理得(FN－mg)Δt＝mv－(－mv)，又v＝gt1＝4 m/s，联立以上式子解得FN＝36 N，由牛顿第三定律可知，足球对运动员头部的作用力FN′＝36 N，方向竖直向下。答案：(1)0.8 s　(2)36 N，竖直向下
一、培养创新意识和创新思维1．(2022·重庆高考) 在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线(如图)。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，假人头部(　　)A．速度的变化量等于曲线与横轴围成的面积B．动量大小先增大后减小C．动能变化正比于曲线与横轴围成的面积D．加速度大小先增大后减小
2．一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，车身因相互挤压皆缩短了0.5 m，根据测算，两车相撞前速度大小均为30 m/s。(1)车祸中车内质量约 60 kg的人受到的平均冲力是多大？(2)若此人系有安全带，安全带在车碰撞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？
二、注重学以致用和思维建模动量定理分析流体类平均冲力问题1．基本思路(1)建立“柱体”模型。对于流体，可沿流速v的方向选取一段柱形流体，设在Δt时间内通过某一横截面积为S的流体长度为Δl，如图所示，若流体的密度为ρ，那么，在这段时间内流过该截面的流体的质量为Δm＝ρSΔl＝ρSvΔt。(2)掌握“微元”方法。当所取时间Δt足够短时，图中流体柱长度Δl就足够短，质量Δm也很小，这种以一微小段为研究对象的方法就是微元法。(3)运用动量定理，即流体微元所受的合外力的冲量等于流体微元动量的增量，即F合Δt＝Δp。
2．具体步骤应用动量定理分析连续流体相互作用问题的方法是微元法，具体步骤为：(1)确定一小段时间Δt内的连续流体为研究对象；(2)写出Δt内连续流体的质量Δm与Δt的关系式；(3)分析连续流体的受力情况和动量变化；(4)应用动量定理列式、求解。
[对点训练]1．(选自鲁科版新教材课后习题)现代切割技术常用的一种“水刀”如图所示。它将水从高压水枪中高速射出，形成很细的水束，用来切割钢板等物体。已知水束的横截面积为S，速度为v，并垂直射向钢板，若水射上钢板后的速度视为0，水的密度为ρ，求水对钢板的平均冲击力。解析：在极短时间Δt内，冲到钢板上水的质量 m＝vΔt·S·ρ设钢板对水的平均冲击力为F，取竖直向上为正方向，由动量定理得：FΔt＝0－(－mv)可解得：F＝ρSv2由牛顿第三定律可得，水对钢板的平均冲击力F′＝ρSv2，方向竖直向下。答案：ρSv2，方向竖直向下