動(dòng)量、沖量和動(dòng)量定理

1、高二物理 選修3-5第一章 選編：熊美先 審核：高二物理備課組課型：新授課時(shí)間 班級(jí) 小組 姓名 組內(nèi)評(píng)價(jià) 教師評(píng)價(jià)第一節(jié)動(dòng)量、沖量和動(dòng)量定理三維目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1、理解動(dòng)量和動(dòng)量變化的矢量性，會(huì)計(jì)算一條直線上的物體動(dòng)量的變化。2、理解沖量的意義和動(dòng)量定理及其表達(dá)式。3、能利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題。4、理解動(dòng)量與動(dòng)能、動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別。（二）過(guò)程與方法在理解動(dòng)量定理的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分動(dòng)量改變量與沖量。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)邏輯思維能力，培養(yǎng)邏輯思維能力，會(huì)應(yīng)用動(dòng)量定理分析計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。 教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)量、沖量的概念和動(dòng)量定理。教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)量的變化。課前預(yù)習(xí)

2、1 沖量：在物理學(xué)中，物體受到的 與力的的乘積叫做力的沖量，用公式表示為I =，沖量是 _量，它的方向跟 的方向相同，在國(guó)際單位制中的單位是，符號(hào)是。2. 動(dòng)量：物體的 和的乘積叫做動(dòng)量，用公式表示為p=，動(dòng)量是-_量，它的方向跟 的方向相同，在國(guó)際單位制中的單位是 ，符號(hào)是-3. 動(dòng)量的變化量： p=, Ap是量，Ap的方向與的方向相同。4. 動(dòng)量定理：物體所受 的沖量等于物體 ，這個(gè)結(jié)論叫動(dòng)量定理。5. 動(dòng)量定理的應(yīng)用（1）物體的動(dòng)量變化一定的情況下：力作用時(shí)間越短，力就越作用時(shí)間越長(zhǎng)，力就越。（2）作用力一定的情況下：力的作用時(shí)間越長(zhǎng)，動(dòng)量的變化就越;力的作用時(shí)間越短，動(dòng)量變化就越 。新

3、課引入如圖1所示，一個(gè)大人從你身旁走過(guò)，不小心碰了你一下，可以使你打個(gè)趔趄，甚至 摔倒，大人則安然無(wú)事。但是，如果碰你的是個(gè)小孩，盡管他走得跟那個(gè)大人一樣快，打 趔趄甚至摔倒的可能就是他。根據(jù)前面所學(xué)習(xí)的牛頓第三定律知，大人和小孩受到的作用 力的大小是相等的，那么兩者為什么出現(xiàn)了不同的情況？可見(jiàn)，當(dāng)我們考慮一個(gè)物體的運(yùn) 動(dòng)效果時(shí)，只考慮運(yùn)動(dòng)速度是不夠的，還必須把物體的質(zhì)量考慮進(jìn)去，那么mv是描述什么的物理量？ 課堂探究一、動(dòng)量1、 概念：p=，動(dòng)量是 量，它的方向與物體運(yùn)動(dòng)速度的方向一致。只要m的大小、v的大小和方向三者中任一因素發(fā)生了變化，物體的動(dòng)量就改變。2、思考：（1）動(dòng)量除了具有矢量性

4、外，還有什么性質(zhì)？(2)物體動(dòng)量的決定因素是什么？速度變化時(shí)，動(dòng)量一定會(huì)變化嗎?(3) 動(dòng)量和動(dòng)能都是由質(zhì)量和速度定義的物理量，兩者間有什么區(qū)別和聯(lián)系？【例題1】解答以下三個(gè)小題，思考動(dòng)量與動(dòng)能的區(qū)別。(1) 質(zhì)量為2 kg的物體，速度由3 m/s增大為6 m/s。它的動(dòng)量和動(dòng)能各增大為原來(lái) 的幾倍？(2) 質(zhì)量為2 kg的物體，速度由向東的3 m/s變?yōu)橄蛭鞯? m/s，它的動(dòng)量和動(dòng)能是否變化了？如果變化了，變化量各是多少？(3) A物體質(zhì)量是 2 kg，速度是3 m/s，方向向東；B物體質(zhì)量是 3 kg，速度是4 m/s，方向向西。它們的動(dòng)量之和是多少？動(dòng)能之和是多少？3、關(guān)于動(dòng)量的理解(

5、1) 動(dòng)量是 量，具有 性，p= mv中的速度 v是速度。(2) 動(dòng)量具有 性，因物體的速度與參考系的選取有關(guān)，故物體的動(dòng)量大小與 參考系選取有關(guān)。(3) 動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系 區(qū)別：動(dòng)量p是量，動(dòng)能Ek是量。動(dòng)能E<發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)量 發(fā)生變化；動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能 變化(選填“一定”或者“不一定”。) 聯(lián)系：都是 量，其相互關(guān)系為：E< =, p =。練習(xí)1、甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為m甲:m乙=1:4,若它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能相等，貝陀們動(dòng)量大小之比p甲:p乙是()A. 1 : 1B.1: 2C.1 : 4D.2: 1二、動(dòng)量的改變量1、定義：物體在某段時(shí)間內(nèi) 與的差，Ap是矢

6、量，方向與的方向相同。是使動(dòng)量發(fā)生改變2、公式： Ap=，是矢量式， Ap 是過(guò)程量，的原因。3、理解：(1) 動(dòng)量變化包括三種情況： 變化，變化，或者 都發(fā)生變化。(2) 由于動(dòng)量是矢量，動(dòng)量的變化也是矢量，所以求動(dòng)量的變化量時(shí)要應(yīng)用平行四邊形定則。若初、末動(dòng)量在同一直線上，則可將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算，此時(shí)可先選取正 方向，再用正、負(fù)號(hào)表示 p、p'(此時(shí)的正、負(fù)號(hào)僅表示方向，不表示大小)?！纠}2】質(zhì)量為1.5 kg的物體，以4 m/s的初速度豎直上拋，不計(jì)空氣阻力，求物體拋 出時(shí)和落回拋出點(diǎn)時(shí)的動(dòng)量及這段時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化。練習(xí)2、質(zhì)量為2.0 kg的小球以10 m/s的水平速度

7、與豎直墻壁碰撞后仍以8 m/s的水平速度反彈，在這一過(guò)程中，小球動(dòng)量變化的大小是 。三、沖量秒坑問(wèn)題導(dǎo)引：如圖2所示，同樣的雞蛋從同一高度落到沙坑和水泥地上，我們會(huì)看到不 同的效果，為什么會(huì)這樣呢？1、 定義：和力的的乘積叫作這個(gè)力的沖量。2、表達(dá)式： I =。思考：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力，在物體運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi)的沖量 能用沖量的定義式求解嗎？為什么?3、對(duì)沖量的理解(1) 沖量是 量。恒力的沖量方向與力的方向相同，對(duì)恒力的沖量，可由I = Ft直接求出。變力的沖量方向與力的方向卻不一定相同，對(duì)變力的沖量，可借助動(dòng)量定理間接求解。(2) 沖量是過(guò)程量，它是力在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)物體作用的累積效果

8、，它取決于力和時(shí)間 這兩個(gè)因素。所以求沖量時(shí)一定要明確所求的是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量。(3) 沖量的單位：在國(guó)際單位制中，力F的單位是_，時(shí)間t的單位是_，所以沖量的單位是 。動(dòng)量和沖量的單位關(guān)系是1=，但要區(qū)別使用?！纠}3】如圖3，質(zhì)量為m的物體，靜止在傾角為0斜面上，作用時(shí)間為t，下列說(shuō)法正確的是()A. 重力的沖量大小是 mgtsin 0B. 支持力的沖量大小是 mgtcos 0C. 合力的沖量大小為零D. 重力的沖量的方向豎直向下四、動(dòng)量定理問(wèn)題導(dǎo)引：如圖4所示，跳高比賽時(shí)，在運(yùn)動(dòng)員落地處為什么要放很厚的海綿墊子？1、 內(nèi)容表述：物體所受 的沖量等于物體的 變化。2、 表達(dá)式：

9、 F 合t =，或 I合=Ap =。3、動(dòng)量定理的理解(1) 研究對(duì)象：?jiǎn)蝹€(gè)物體或可視為單個(gè)物體的系統(tǒng)。(2) 動(dòng)量定理中定理中的力必須是物體所受的合力，定理中的沖量應(yīng)是合外力的沖 量。(3) 矢量性，對(duì)各矢量在同一條直線上的情況，可選取某一方向?yàn)檎较?，用正、?fù) 號(hào)表示出各量，把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)變成代數(shù)運(yùn)算。(4) 適用范圍：變力或恒力，同時(shí)作用或分段作用，直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量定理 都適用。(5) 因果關(guān)系：合外力的沖量是原因，物體動(dòng)量的變化量是結(jié)果，反映了力對(duì)時(shí)間的 積累效應(yīng)。(6) 物體動(dòng)量的變化率 亍大小等于合外力，這是牛頓第二定律的另一種表達(dá)形式。4、動(dòng)量定理的應(yīng)用：定性分析有關(guān)現(xiàn)象(

10、1) 物體的動(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間越短，力就越大，反之力就越小。例如，易碎物品包裝箱內(nèi)為防碎而放置的碎紙、刨花、塑料泡沫等填充物。沖床沖壓工件時(shí)，沖頭與工件碰撞時(shí)間很短，沖頭與工件間產(chǎn)生很 的作用力去沖壓工件。(2) 作用力一定時(shí)，力的作用時(shí)間越長(zhǎng)，動(dòng)量變化量越大，反之動(dòng)量變化量就越小。例如，雜耍中，用鐵錘猛擊 “氣功師 ”身上的石板令其碎裂，作用時(shí)間很短，鐵錘對(duì) 石板的沖量很小，石板的動(dòng)量幾乎不變， “ 氣功師 ”才不會(huì)受傷害。思考討論：（1）雞蛋從同一高度自由下落，第一次落在地板上，雞蛋被打破；第二次落在泡沫塑 料墊上，沒(méi)有被打破。這是為什么？（2）某同學(xué)把壓在木塊下面的紙條抽出來(lái)

11、，第一次快速抽出來(lái)，木塊幾乎不動(dòng)，第二 次較慢地抽出來(lái)，木塊反而被拉動(dòng)了，這是為什么？（3）為保證駕乘人員的安全，車(chē)內(nèi)人員都必須帶上安全帶，有的汽車(chē)在相關(guān)部位還裝 了安全氣囊。這些措施可以起到延長(zhǎng) ，減小 作用，減輕交通事故對(duì)車(chē)內(nèi)人員的傷害?！纠} 4】一粒鋼珠從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始自由下落，然后陷人泥潭中若把在空中下落的過(guò)程稱為過(guò)程i,進(jìn)人泥潭直到停止的過(guò)程稱為過(guò)程n,則（）A、過(guò)程I中鋼珠的動(dòng)量的改變量等于重力的沖量B過(guò)程n中阻力的沖量的大小等于過(guò)程I中重力的沖量的大小C I、n兩個(gè)過(guò)程中合外力的總沖量等于零D過(guò)程n中鋼珠的動(dòng)量的改變量等于零練習(xí) 3、從同一高度由靜止落下的玻璃杯,掉在水泥地上易碎

12、,掉在棉花上不易碎,這是 因?yàn)椴ＡП粼诿藁ㄉ蠒r(shí) （）A. 所受合外力的沖量小B. 受到作用力小C. 動(dòng)量的變化量小D. 動(dòng)量的變化率大【例題 5】質(zhì)量是 40 kg 的鐵錘從 5 m 高處落下,打在水泥樁上,跟水泥樁撞擊的時(shí)間是0.05 s ,撞擊時(shí),鐵錘對(duì)樁的平均沖擊力有多大？隨堂訓(xùn)練 1（多選）列說(shuō)法中正確的是 （）A. 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)量不變B. 速度變化了動(dòng)量必定變化C. 動(dòng)量變化了速率必定變化D. 凡是做曲線運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)量都在變化2跳遠(yuǎn)時(shí),跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,這是由于（）A. 人跳在沙坑的動(dòng)量比跳在水泥地上小B. 人跳在沙坑的動(dòng)量變化比跳在水泥地上小C. 人跳在沙

13、坑受到的沖量比跳在水泥地上小D. 人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上小 3對(duì)于任何運(yùn)動(dòng)的物體,用一不變的力制動(dòng)使它停止運(yùn)動(dòng),所需要的時(shí)間取決于物體的（）A. 速度B.慣性C.動(dòng)量D.質(zhì)量4. （多選）子彈水平射入一個(gè)置于光滑水平面上的木塊，則（A. 子彈對(duì)木塊的沖量大小必大于木塊對(duì)子彈的沖量大小B. 子彈受到的沖量和木塊受到的沖量大小相等C. 當(dāng)子彈與木塊以同一速度運(yùn)動(dòng)后，子彈與木塊的動(dòng)量一定相等D. 子彈與木塊的動(dòng)量變化量大小相等、方向相反5. 用20 N的拉力豎直向上拉重為 15 N的物體，2 s內(nèi)物體所受合力的沖量大小為 ( )B.5 N sA.70 N sC.40 N sD.10 N

14、s6. （多選）恒力F作用在質(zhì)量為 m的物體上，如圖5所示，由于地面對(duì)物體的摩擦力 較大，沒(méi)有被拉動(dòng)，則經(jīng)過(guò)時(shí)間t，下列說(shuō)法正確的是（）A. 拉力F對(duì)物體的沖量大小為零B. 拉力F對(duì)物體的沖量大小為 FtC. 拉力F對(duì)物體的沖量大小是 Ftcos 0D. 合力對(duì)物體的沖量大小為零7動(dòng)量相等的甲、乙兩車(chē)，剎車(chē)后沿兩條水平路面滑行。若兩車(chē)質(zhì)量之比 m甲:m乙=2:1 ,路面對(duì)兩車(chē)的阻力相同，則兩車(chē)的滑行時(shí)間之比為（）A. 1 ： 1B. 1 ：2C. 2 ： 1D. 1 ：4&質(zhì)量為m的物體，以vo的初速度沿斜面上滑，到達(dá)最高點(diǎn)處返回原處的速度為v,且 v= 0.5v 0,則（）A. 上滑過(guò)程中重力的沖量比下滑時(shí)大B. 上滑時(shí)和下滑時(shí)支持力的沖量都等于零C. 合力的沖量在整個(gè)過(guò)程中大小為1.5mv0D. 整個(gè)過(guò)程中物體動(dòng)量變化量為0.5mv09. 質(zhì)量為m的銅球自高處落下，以速度V1