高中动量定理集体备课课件ppt

这是一份高中动量定理集体备课课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了图像法，N·S，N·mJ，Ip-p，动量定理等内容，欢迎下载使用。
这些不同的生活现象中隐藏着怎样的物理规律？
两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，那么一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢？
问题情景1：在光滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v 变为v′.
可得Ft= mv′ - mv ，即Ft= p′ - p
【分析】如图所示,物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ ,
由牛顿第二定律F = ma =
问题情景2：假设在拉力 F 和阻力f 的共同作用下，质量为m的物块的速度由v1 变为v2 ，已知两力作用的时间为 t，试运用运动学公式和牛顿第二定律来表述加速度，联立两式消去加速度，找出力与质量和速度的关系。
１、定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I
3、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是N·s
4、矢量性：方向由力的方向决定，如果力的方向在作用时间内不变（恒定的力），冲量的方向就跟力的方向相同
2、定义式： I=F∆t
——力对时间的累积效果
一、动量定理—冲量(P6)
1.求某个恒力的冲量：用该力和力的作用时间的乘积．2.求合冲量的两种方法（一维情况）：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．
思考：若F为变力，如何求其冲量？
说明：冲量的计算要明确求哪个力的冲量，还是物体的合外力的冲量。 I = Ft 只能求恒力的冲量。
一、动量定理—冲量的计算
近似认为物体在每一时段以受到某一恒力
一段时间内的变力的冲量
由图可知F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间t0内，力F0的冲量的大小。
一、动量定理—冲量的计算（图像法）
力对时间的积累, 对应一段时间在F-t图像中可以用面积表示
力对位移的积累, 对应一段位移在F-x图像中可以用面积表示
正负表示与正方向相同或相反
正负表示动力做功或阻力做功
一、动量定理—冲量与功的比较
某个力对物体有冲量,力对物体不一定做功； 某个力对物体做了功,力对物体一定有冲量。
冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应
角度1　冲量、动量定理的理解
（2026•山东青岛期末）关于冲量，以下说法正确的是（　A　）
角度2　恒力冲量的计算
如图所示，质量为2 kg的物体沿倾角为30°，高为5 m的光滑固定斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中，g取10 m/s2，求：
答案： 40 N•s，方向竖直向下
答案： 20 N•s，方向沿斜面向下
解析： 合力的冲量为I合=F合•t=mgsin θ•t=20 N•s，方向沿斜面向下。
类比一下我们是否发现有惊人的相似性呢？
（1）内容：物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化。
①公式中的F为物体所受的合外力。
②动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
③适用范围 : 动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。
F∆t =mv'-mv
(2)各个力的冲量的矢量和
一、动量定理—核心(P7)
（4）解题思路： ①确定研究对象及其运动过程，确定初、末点； ②若涉及两个方向，先规定一个正方向（题目中的方向与规定方向相同用“+”，与规定方向相反用“-”）； ③ 根据公式列出式子，式子左边表示合力的冲量，式子右边表示动量的变化量； ④第一步不可随意移项，列出式子后求解。 （5）考题猜想： 涉及力和时间的问题
一、动量定理—解题思路
【典例】一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
【解析】垒球的初动量为
p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5kg·m/s
pˊ=mvˊ=(－0.18)×25 kg·m/s= － 8.1kg·m/s
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反
角度3　利用动量定理求变力的冲量
一质量为m=60 kg的运动员从下蹲状态竖直向上跳起，经t=0.2 s以大小为v=1 m/s的速度离开地面，重力加速度g=10 m/s2，在这0.2 s内（　D　）
解析：以竖直向上为正方向，设地面对运动员的冲量为I，由动量定理可得I－mgt=mv，故地面对运动员的冲量为I=mv＋mgt=180 N•s，方向竖直向上，故A、B错误；运动员在跳起过程中，支持力的作用点在支持力方向上没有位移，地面对运动员的支持力不做功，故D正确，C错误。
一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则（　C　）
（2026•北京朝阳区期末）如图，质量为m的球以速度v沿光滑水平面向一右端固定的轻质弹簧运动，从接触弹簧到与弹簧再度分离的过程中，弹簧对球所施冲量I及对球做的功W大小分别为（　　）
△p一定，Δt短则F大，t长则F小
为什么鸡蛋落在水泥地面上会被摔碎而落到厚垫子上完好无损呢?
落地速度和物体质量一样时，缓冲时间越短，撞击力越大；
二、动量定理的应用—生活应用
这些场景中的沙坑、垫子、轮胎的缓冲为什么可以保护好人和船不受到太大力的作用？
锤子钉钉子、棒球比赛、打高尔夫球这些场景中为什么物体可以获得更大的作用力呢？
（1）击打钉子时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻。（　×　）
（2）从同样的高度落下的两个相同的玻璃杯，掉在水泥地上的玻璃杯动量变化大，掉在草地上的玻璃杯动量变化小。（　×　）
（3）汽车的安全气囊是通过增大作用时间来减小平均作用力，从而减少对司乘人员的伤害。（　√　）
二、动量定理的应用—练习
角度1　动量定理的定性分析
（2026•广东佛山期中）如图所示，在某次篮球训练中，某同学伸出双手迎接水平飞来的篮球，触球后双手随篮球收缩至胸前，随后又将篮球水平向右传出。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　B　）
解析：在触球后双手随篮球收缩至胸前的过程中，动量的变化量为Δp=mv－mv0，接球时篮球的初、末速度相同，则篮球动量的变化量相同，故A错误；对篮球，根据动量定理FΔt=Δp，可知接球时，双手收缩动作能延长作用时间，动量变化量不变，所以手对篮球的作用力减小，则篮球对手的作用力减小，故B正确；传球时，篮球的动量变化量方向水平向右，根据动量定理，手对篮球的作用力与重力的合力的冲量水平向右，则手对篮球的冲量不沿水平方向，故C错误；传球时，人的机械能不变，篮球的机械能增加，所以，人与篮球组成的系统机械能增加，故D错误。
角度2　动量定理的定量计算
（人教版选择性必修第一册P11•T3改编）建筑工人工作时，经常需要使用钉子制作构架，如图所示，某工人用0.6 kg的铁锤钉钉子。铁锤打到钉子之前铁锤的速度为5 m/s，打击时间为0.02 s，铁锤的重力忽略不计，取重力加速度g=10 m/s2。则铁锤击打钉子的过程中，下列说法正确的是（　D　）
解析：以铁锤为研究对象，取竖直向上为正方向，其初速度v=－5 m/s，末速度为0，则铁锤动量的变化量Δp=0－mv=3 kg•m/s，方向竖直向上。根据动量定理可得FΔt=Δp，解得F=150 N，根据牛顿第三定律可得，铁锤钉钉子的平均作用力大小为150 N，方向竖直向下，故A、B错误；由FΔt=Δp，可知减小铁锤击打钉子的时间，其他条件不变，则钉子对铁锤的平均作用力变大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的平均作用力也变大，同理，增大铁锤击打钉子之前的速度，Δp增大，其他条件不变，则钉子对铁锤的平均作用力变大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的平均作用力也变大，故D正确，C错误。
角度3　动量定理与动能定理的区别
一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面竖直墙，如图所示。物块以v0=9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止。g取10 m/s2。
（1）求物块与地面间的动摩擦因数μ；
（2）若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；
解析： 选返回方向为正方向，根据动量定理有FΔt=mv′－（－mv）代入数据，解得F=130 N。
（3）碰撞后物块克服摩擦力所做的功。
1. （2026•江苏南通月考）如图所示，在码头和船边悬挂有旧轮胎，船以某一速度靠近并停靠在码头上。关于轮胎的作用说法正确的是（　　）
解析： 　轮胎可以起到缓冲作用，延长轮船与码头碰撞过程中的作用时间，从而减小轮船因碰撞受到的作用力，故B正确，A错误；轮船靠岸与码头碰撞的过程中，轮船的初、末速度不会受轮胎影响，轮船的动量变化量相同，动能变化量也相同，故C、D错误。
2. （2026•河南焦作月考）如图所示为某蹦床运动员比赛时的情境。某次运动过程，运动员从最高点由静止落下，下落到网面时的速度大小为8 m/s，弹起后离开网面瞬间的速度大小为6 m/s，此过程运动员与网接触的时间为0.7 s，已知运动员的质量为60 kg，重力加速度为10 m/s2，则此过程网对运动员的平均作用力大小为（　　）
　安全气囊与安全带
　　汽车安全气囊是辅助约束系统（SRS）的核心部件，需与安全带配合使用，碰撞时快速充气，降低乘员头部、胸部等部位承受的伤害。
〔多选〕（2026•新疆乌鲁木齐高二期末）现如今的街头“老头乐”品牌层出不穷，给老年人带来了方便的同时，也存在着大量的交通安全问题，例如许多廉价的电动车无安全气囊，在电动车事故中，安全气囊可防止90%的头部受伤，大大减小损伤程度。设安全气囊的缓冲层与头部的撞击时间延长至10 ms以上，人头部的质量约为2 kg，则下列说法正确的是（　AC　）
利用牛顿第二定律推导动量定理
　　1. 如图，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐于观光球舱中的某游客的哪个物理量是不变的（　　）
解析：　向心加速度是矢量，其方向时刻在变，故A错误；匀速圆周运动，速度大小不变，则其动能不变，因为轨道倾斜，则高度在发生变化，重力势能发生变化，所以其机械能变化，故B错误，C正确；匀速圆周运动虽然速度大小不变，但方向时刻在变，所以动量时刻变化，故D错误。
2. （2023·辽宁大连高二期末）如图所示，学生正在练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20 cm，被竖直顶起，离开头部后上升的最大高度仍为20 cm。已知足球与头部的作用时间为0.1 s，足球的质量为0.4 kg，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
3. （多选）一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则（　　）
解析：　图像和时间轴所围成的面积表示物块受到的冲量，0～2 s时间内合力F对物块的冲量为 3 N·s，故A正确；2～3 s时间内合力F对物块的冲量为－1 N·s，故B错误；0～3 s时间内合力F对物块的冲量为2 N·s，故C正确，D错误。
4. “守株待兔”是我们熟悉的寓言故事。假设一只兔子质量为2 kg，受到惊吓后从静止开始沿水平道路做匀加速直线运动，经过1.2 s速度大小达到9 m/s，此后匀速奔跑，撞树后被水平弹回，反弹速度大小为1 m/s，设兔子与树的作用时间为0.05 s，重力加速度g＝10 m/s2。下列说法正确的是（　　）
5. 人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120 g，从离人眼约20 cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2 s，取重力加速度g＝10 m/s2。下列分析正确的是（　　）