高中物理动量和动量定理背景图课件ppt

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1　动量和动量定理◆ 导学案 学习任务一　动量 学习任务二　冲量 学习任务三　动量定理 学习任务四　碰撞与缓冲的实例分析 备用习题 随堂巩固 ◆ 练习册 答案核查【导】答案核查【练A】 学习任务一 学习任务一　动量[教材链接]阅读教材,填写动量相关知识(1)动量:物体的　　　　与　　　　的乘积. (2)动量的表达式:p=　　　　. (3)动量的单位:国际单位制中的单位是　　　　　　,符号是　　　　. (4)动量的方向:动量是　　　　,它的方向与物体　　　　的方向相同. (5)动量变化量:Δp=p2-p1,Δp是矢量,方向与Δv一致.(6)动量变化率:动量的变化量与对应的时间的比值,反映动量变化的快慢.质量速度mv千克米每秒　kg·m/s矢量速度 学习任务一 例1 [2025·江西景德镇期中] 汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法,也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一.在某次正面碰撞试验中,让质量m=1×103 kg的汽车以速度v0=13 m/s驶向固定的碰撞试验台,撞击后汽车的速度变为v1=2 m/s,方向与原方向相反.求:(1)碰撞前汽车动量的大小;[答案] 1.3×104 kg·m/s[解析] 碰撞前汽车动量p0=mv0=1.3×104 kg·m/s 学习任务一 例1 [2025·江西景德镇期中] 汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法,也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一.在某次正面碰撞试验中,让质量m=1×103 kg的汽车以速度v0=13 m/s驶向固定的碰撞试验台,撞击后汽车的速度变为v1=2 m/s,方向与原方向相反.求:(2)碰撞前后汽车动量的变化量.[答案] 1.5×104kg·m/s,与碰后速度方向相同[解析] 碰撞后汽车动量p1=mv1=0.2×104 kg·m/s取汽车碰后速度的方向为正方向,碰撞前后汽车动量的变化量Δp=p1-p0=[0.2×104-(-1.3×104)] kg·m/s=1.5×104 kg·m/s方向与碰后速度方向相同 学习任务一 例2 甲、乙两个物体,它们的质量之比m甲∶m乙=2∶1,当它们的速度相同时,它们的动量之比p甲∶p乙=　　　　;当它们的动能相同时,它们动量之比p甲'∶p乙'=　　　　.  2：1  学习任务一 例3 如图所示,小孩把质量为0.5 kg的篮球由静止释放,释放后篮球的重心下降的高度为0.8 m,反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m.不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,取竖直向下为正方向,则地面与篮球相互作用的过程中篮球动量变化为( )A.1 N·s B.-1 N·s C.3 N·s D.-3 N·s √ 学习任务一 【要点总结】1.对动量的认识2.(1)动量的变化量是矢量,其表达式为矢量式,运算遵循平行四边形定则;(2)当初、末动量的方向在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算. 学习任务二 学习任务二　冲量[教材链接]阅读教材,填写冲量相关知识(1)定义:　　　和　　　　　　　　　的乘积,即I=Ft.单位:　　　　. (2)意义:冲量反映了　　　对　　　　的积累效应. (3)方向:冲量也是矢量,冲量的方向由　　　的方向决定. (4)作用效果:使物体的　　　　发生变化. 力力的作用时间N·s动量力时间力 学习任务二 [物理观念] (1)对冲量的理解 学习任务二 (2)冲量的计算 学习任务二 例4 (多选)如图所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下匀速前进,经过一段时间t.关于几个力的冲量,下列说法中正确的是(　)A.重力的冲量为mgtB.拉力对物体的冲量为Ftcos θC.摩擦力对物体冲量为Ftcos θD.合外力对物体的冲量为Ft√√[解析] 重力的冲量大小为mgt,故A正确;拉力的冲量大小为Ft,故B错误;物体做匀速直线运动,可知摩擦力f=Fcos θ,则摩擦力的冲量大小为ft=Ftcos θ,故C正确;物体做匀速直线运动,合外力为0,所以合外力的冲量为0,故D错误. 学习任务二 例5 [2024·龙岩北附高级中学高二月考] 如图所示,一个质量为m的物块以某一速度冲上倾角为θ的斜面,经过时间t速度变为零.物块与斜面间动摩擦因数为μ,重力加速度为g.设初速度方向为正方向,在时间t内,求: (1)物块受到的重力的冲量;[解析] 物块受到的重力大小为G=mg,方向竖直向下根据冲量公式,重力的冲量大小为IG=Gt=mgt,方向竖直向下[答案] mgt,方向竖直向下 学习任务二 例5 [2024·龙岩北附高级中学高二月考] 如图所示,一个质量为m的物块以某一速度冲上倾角为θ的斜面,经过时间t速度变为零.物块与斜面间动摩擦因数为μ,重力加速度为g.设初速度方向为正方向,在时间t内,求: (2)物块受到的支持力的冲量;[解析] 物块受到的支持力大小为N=mgcos θ,方向垂直于斜面向上根据冲量公式,支持力的冲量大小为IN=Nt=mgtcos θ,方向垂直于斜面向上[答案] mgtcos θ,方向垂直于斜面向上 学习任务二 例5 [2024·龙岩北附高级中学高二月考] 如图所示,一个质量为m的物块以某一速度冲上倾角为θ的斜面,经过时间t速度变为零.物块与斜面间动摩擦因数为μ,重力加速度为g.设初速度方向为正方向,在时间t内,求: (3)物块受到的摩擦力的冲量;[解析] 物块受到的摩擦力大小为f=μmgcos θ,方向沿斜面向下根据冲量公式,摩擦力的冲量大小为If=ft=μmgtcos θ,方向沿斜面向下[答案] μmgtcos θ,方向沿斜面向下 学习任务二 例5 [2024·龙岩北附高级中学高二月考] 如图所示,一个质量为m的物块以某一速度冲上倾角为θ的斜面,经过时间t速度变为零.物块与斜面间动摩擦因数为μ,重力加速度为g.设初速度方向为正方向,在时间t内,求: (4)物块受到的合外力的冲量.[答案] μmgtcos θ+mgtsin θ,方向沿斜面向下 学习任务二 [解析] 方法一:物块受到的合外力F合=μmgcos θ+mgsin θ,方向沿斜面向下根据冲量公式,合外力的冲量I合=F合t=μmgtcos θ+mgtsin θ,方向沿斜面向下方法二:重力的冲量可分解为沿斜面向下的冲量IG∥=Gsin θ·t=mgtsin θ和垂直于斜面向下的冲量IG⊥=Gcos θ·t=mgtcos θ合外力的冲量等于各力冲量的矢量和,由于沿斜面方向的合冲量为I合∥=If+IG∥=μmgtcos θ+mgtsin θ,方向沿斜面向下,垂直于斜面方向的合冲量为I合⊥=IN-IG⊥=0所以合外力的冲量I合=μmgtcos θ+mgtsin θ,方向沿斜面向下 学习任务二 例6 如图甲所示,放在水平地面上的木块与一轻弹簧相连,现用手水平拉弹簧,拉力F与时间t的函数关系如图乙所示,则0.8 s内拉力的冲量为多大? [答案] 20 N·s【要点总结】冲量的计算需要注意以下两点(1)求各力的冲量或者合力的冲量,首先判断是否是恒力,若是恒力,可直接用力与作用时间的乘积求解;若是变力,要根据力的特点求解,或者利用动量定理求解.(2)求冲量大小时,一定要注意哪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. 学习任务二 学习任务三 学习任务三　动量定理[科学推理]如图所示,一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的恒力F,在F作用下,经过时间t,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Δp与恒力F及作用时间t的关系.  学习任务三 [教材链接]阅读教材,填写动量定理相关知识(1)内容:物体在一过程中所受合外力的　　　　等于该物体在此过程中　　　　的变化量. (2)表达式:　　　　　　　　. (3)矢量性:动量变化量的方向与合外力的　　　　的方向相同.注意:还可以在某一方向上应用动量定理. 冲量动量I=mv2-mv1冲量 学习任务三 例7 (12分)[2024·建瓯芝华中学高二月考] 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s,若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求该力的大小和方向.(g取10 m/s2)【审题指导】[答案] 1.5×103 N　方向竖直向上 学习任务三   学习任务三  【要点总结】动量定理应用的基本程序:确定研究对象→受力分析→选取正方向→表示出初末动量和合力的冲量→根据动量定理列方程→代入数据解方程. 学习任务三 学习任务四 学习任务四　碰撞与缓冲的实例分析[科学本质]在日常生活中,有不少这样的事例:跳远时要跳到沙坑里;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……这样做的目的是什么?[答案] 为了延长作用时间以减小作用力. 学习任务四 例8 [2024·福清西山学校高二月考] 对下列各种物理现象的解释正确的是(　)A.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B.击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻C.用手接篮球时,手往往向后缩一下,是为了减小冲量D.在车内推车推不动,是因为车所受推力的冲量为零√ 学习任务四 [解析] 根据动量定理Ft=Δp,可知在Δp相同时,作用时间t越长,作用力越小,所以易碎品运输时,要用柔软材料包装,是为了延长作用时间以减小作用力,故A正确;根据动量定理Ft=Δp可知,击钉时,不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长,作用力小,用手接篮球时,手往后缩一下,是为了延长作用时间以减小作用力,故B、C错误;车能否移动或运动状态能否改变取决于所受的合外力,与内部作用无关,在车内推车推力是内力,不能改变物体的运动状态,故D错误.【要点总结】 学习任务四 备 用 习 题1.某物体在一段运动过程中受到的冲量为-1 N·s,则( )A.物体的初动量方向一定与这个冲量方向相反B.物体的末动量一定是负值C.物体的动量一定减小D.物体动量的增量的方向一定与所规定的正方向相反√[解析] 冲量是矢量,其数值前的负号表示与规定的正方向相反,由动量定理知,冲量又等于动量的增量,故A、B、C错误,D正确. 备 用 习 题2.一匹马通过不计质量的绳子拉着货车从甲地到乙地,在这段时间内,下列说法正确的是( )A.马拉车的冲量大于车拉马的冲量B.车拉马的冲量大于马拉车的冲量C.两者互施的冲量大小相等D.无法比较冲量大小√[解析] 马对车的拉力与车对马的拉力是一对作用力与反作用力,大小总是相等,作用时间总是相同,根据冲量的定义,它们的冲量的大小相等,故选项C正确. 备 用 习 题3.我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功,这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展.若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s,产生的推力约为4.8×106 N,则它在1 s时间内喷射的气体质量约为( )A.1.6×102 kg B.1.6×103 kg C.1.6×105 kgD.1.6×106 kg√[解析] 根据动量定理得FΔt=Δmv-0,代入数据解得Δm=1.6×103 kg,选项B正确. 备 用 习 题4.如图所示,质量为2 kg的物体在倾角为30°、高为5 m的光滑斜面上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;[答案] 40 N·s,方向竖直向下  备 用 习 题4.如图所示,质量为2 kg的物体在倾角为30°、高为5 m的光滑斜面上由静止从顶端下滑到底端的过程中,g取10 m/s2,求:(2)支持力的冲量;   备 用 习 题4.如图所示,质量为2 kg的物体在倾角为30°、高为5 m的光滑斜面上由静止从顶端下滑到底端的过程中,g取10 m/s2,求:(3)合外力的冲量;[答案] 20 N·s,方向沿斜面向下[解析] 合外力的冲量为I合=F合·t=mgsin θ·t=20 N·s,方向沿斜面向下. 备 用 习 题5. [2024·厦门一中月考] 质量为m=0.1 kg的橡皮泥,从高h=5 m处自由落下(g取10 m/s2),橡皮泥落到地面上静止,取竖直向下的方向为正方向.求:(1)橡皮泥从开始下落到与地面接触前这段时间内动量的变化;[答案] 大小为1 kg·m/s,方向竖直向下  备 用 习 题5. [2024·厦门一中月考] 质量为m=0.1 kg的橡皮泥,从高h=5 m处自由落下(g取10 m/s2),橡皮泥落到地面上静止,取竖直向下的方向为正方向.求:(2)橡皮泥与地面作用的这段时间内动量的变化;[答案] 大小为1 kg·m/s,方向竖直向上[解析] 橡皮泥与地面接触前瞬时动量p2=1 kg·m/s,方向向下,为正,当与地面作用后静止时的动量p2'=0.则这段时间内动量的变化Δp'=p2'-p2=(0-1) kg·m/s=-1 kg·m/s,是负值,说明动量变化的方向竖直向上. 备 用 习 题5. [2024·厦门一中月考] 质量为m=0.1 kg的橡皮泥,从高h=5 m处自由落下(g取10 m/s2),橡皮泥落到地面上静止,取竖直向下的方向为正方向.求:(3)橡皮泥从静止开始下落到停止在地面上这段时间内动量的变化.[答案] 0[解析] 橡皮泥由静止开始下落时的动量p1=0,落到地面后的动量p2'=0.则这段时间内动量的变化Δp″=p2'-p1=0,即这段时间内橡皮泥的动量变化为零. 随 堂 巩 固 1.关于物体的动量,下列说法中正确的是(　)A.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向B.物体的动能不变时,其动量一定不变C.物体的动量越大,其惯性一定越大D.物体的动能发生变化时,其动量不一定发生变化√[解析] 动量具有瞬时性,任一时刻物体动量的方向即为该时刻物体的速度方向,选项A正确.动能不变时,若速度方向变化,则动量也发生了变化,选项B错误.惯性由物体质量决定,物体的动量大,其质量并不一定大,惯性也不一定大,选项C错误.物体的动能发生变化时,速度大小一定发生变化,故其动量也一定发生变化,D错误. 随 堂 巩 固2. (冲量)竖直上抛一小球,后又落回原地.小球运动时所受空气阻力大小不变,则( )A.从抛出到落回原地的时间内,重力的冲量为零B.上升阶段空气阻力的冲量小于下落阶段空气阻力的冲量C.从抛出到落回原地的时间内,空气阻力的冲量为零D.上升阶段小球动量变化小于下落阶段小球动量变化√ 随 堂 巩 固[解析] 整个过程中,重力不为零,作用时间不为零,则重力冲量不为零,A错误;由于整个过程中,阻力都做负功,所以上升阶段的平均速度大于下降阶段的平均速度,即上升过程所用时间比下降过程所用时间少,根据If=ft可知,上升阶段阻力冲量小于下降阶段阻力冲量,整个过程中阻力冲量不为零,B正确,C错误;设上升阶段初速度为v0,末速度为零,则动量变化量为Δp1=0-mv0=-mv0,下降阶段初速度为零,末速度小于v0,动量变化量为Δp2