動量定理學案- 高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

1.2動量定理學習目標：能從牛頓運動定律和運動學公式推導(dǎo)出動量定理的表達式；理解動量定理的確切含義，知道動量定理適用于變力。會用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和處理有關(guān)的問題。一、動量定理【推導(dǎo)動量定理】問題情景：如圖，假定一個質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做勻變速直線運動。在初始時刻，物體的速度為v，經(jīng)過一段時間Δt，它的速度為v′，請應(yīng)用牛頓第二定律和運動學公式推導(dǎo)F、Δt和Δp三者之間的關(guān)系．1、沖量(1)定義：，反映了力的作用對____________(2)公式：單位：，符號是_______________(3)物理意義：沖量是改變物體機械運動狀態(tài)的原因。2、動量定理(1)內(nèi)容：__________________________________________________________________________。(2)表達式：_____________________或________________________________3、對動量定理的理解：(1)本題中的力F實際上是物體所受的合力，該過程中物體動量變化的方向與合力的方向相同．(2)即使物體受到的力不是恒力，根據(jù)微元法的思想，如圖所示，可以得出上述結(jié)論依然成立，此時可以把力F理解成變力在作用時間內(nèi)的平均值．(3)動量定理不僅適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀物體的高速運動．不論是變力還是恒力，不論物體的運動軌跡是直線還是曲線，動量定理都適用．(4)動量的變化率：動量的變化跟發(fā)生這一變化所用的時間的比值。由動量定理，得，可見，動量的變化率等于物體所受的合力。當動量變化較快時，物體所受合力較大，反之較??；當動量均勻變化時，物體所受合力為恒力。二、動量定理的應(yīng)用（一）理解沖量的概念1.當一個力作用到物體上時，這個力不一定做了功，但一定有沖量．沖量是矢量．若是恒力的沖量，則沖量的方向與力F的方向________．2.沖量與功一樣，也是過程量．沖量反映了力的作用對________的積累效應(yīng)．求沖量時一定要明確是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量．3．沖量的計算要明確求哪個力的沖量，還是物體的合外力的沖量。I=Ft只能求恒力的沖量。若合外力是變力，則F應(yīng)該理解為變力平均值。例1、如圖所示，一個物體在與水平方向成θ角的拉力F的作用下勻速前進了時間t，則()A.拉力對物體的沖量大小為Ft，方向與F的方向相同B.拉力對物體的沖量大小為Ftsinθ，方向水平向右C.重力對物體的沖量為零D.合外力對物體的沖量大小為零（二）定性分析-----用動量定理解釋相關(guān)現(xiàn)象：為什么粉筆落在水泥地面上會被摔碎而落到厚墊子上完好無損呢？動量定理解釋生活現(xiàn)象：由Ft=ΔP可知：①△P一定，t短則F大，t長則F??；——緩沖裝置②t一定，F(xiàn)大則△P大，F(xiàn)小則△P??；③F一定，t長則△P大，t短則△P小。（三）靈活運用動量定理求沖量或者動量的變化．例2、一個質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒擊打后，反向水平飛回，速度的大小為45m/s。若球棒與壘球的作用時間為0.002s，求棒對壘球的平均作用力是多大？例3、一個質(zhì)量為60kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回離水平網(wǎng)面5.0m高處．已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s，g取10m/s2。求：(1)運動員與網(wǎng)接觸的這段時間內(nèi)動量的變化量；(2)網(wǎng)球?qū)\動員的平均作用力；(3)從自由下落開始到蹦會離水平網(wǎng)面5.0m高處這一過程中運動員所受重力的沖量、彈力的沖量。3.如圖所示，用0.5kg的鐵錘把釘子釘進木頭里，打擊時鐵錘的速度為4.0m/s，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，設(shè)打擊的作用時間是0.01s，g取10m/s2，那么：(1)不計鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力是多大？(2)考慮鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力又是多大？(3)若打擊時間為0.1s，鐵錘的重力能否忽略？例4、質(zhì)量為m的物體以初速度v0開始做平拋運動，經(jīng)過時間t，下降的高度為h，速度變?yōu)関，在這段時間內(nèi)物體動量變化量的大小為()A.m(v－v0)B.mgtC.meq\r(v2－veq\o\al(2,0))D.meq\r(2gh)總結(jié)：應(yīng)用動量定理解題的一般步驟．1．選取研究對象；確定所研究的過程及其始、末狀態(tài)2．分析研究對象在所研究過程中的受力情況3．規(guī)定正方向，用含有正負號的數(shù)值表示初、末動量及合外力4．列方程求解1.2動量定理作業(yè)1．關(guān)于沖量和動量，下列說法中正確的是（）A．沖量是反映力對位移的積累效應(yīng)的物理量B．動量是描述物體運動過程的物理量C．沖量是物體動量變化的原因D．沖量方向與動量方向一致2．關(guān)于動量，下列說法正確的是（）A．動量越大的物體，其慣性一定越大B．物體動量發(fā)生變化，動能也一定發(fā)生變化C．某段時間內(nèi)物體受到合外力的沖量不為零，而物體動量的變化量可能為零D．運動物體在任一時刻的動量方向，一定與該時刻物體的速度方向相同3．一位質(zhì)量為m的運動員從下蹲狀態(tài)向上起跳，經(jīng)Δt時間，身體伸直并剛好離開地面，速度為v，重心上升高度為h。在此過程中（）A．地面對他的沖量為mv＋mgΔt，地面對他做的功為mv2B．地面對他的沖量為mv＋mgΔt，地面對他做的功為零C．地面對他的沖量為mv，地面對他做的功為mv2D．地面對他的沖量為mv－mgΔt，地面對他做的功為零4．質(zhì)量為1kg的物體做變速直線運動，它的速度－時間圖像如圖所示，則該物體在前10s內(nèi)與后10s內(nèi)兩段時間，所受外力的沖量分別是（）A．10，10B．10，C．0，D．0，105．如圖，從高處跳到低處時，為了安全，一般都要屈腿，這樣做是為了（）A．減小沖量B．減小動量的變化量C．增大與地面的沖擊時間，從而減小沖力D．增大人對地面的壓強，起到安全作用6．如圖所示，小明在演示慣性現(xiàn)象時，將一杯水放在桌邊，杯下壓一張紙條。若緩慢拉動紙條，發(fā)現(xiàn)杯子會滑落；當他快速拉動紙條時，發(fā)現(xiàn)杯子并沒有滑落．對于這個實驗，下列說法正確的是（）A．緩慢拉動紙條時，摩擦力對杯子的沖量較小B．快速拉動紙條時，摩擦力對杯子的沖量較大C．緩慢拉動紙條，杯子獲得的動量較大D．快速拉動紙條，杯子獲得的動量較大7．如圖所示，質(zhì)量為m的小球從距離地面高H的A點由靜止開始釋放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到達距地面深度為h的B點時速度減為零。不計空氣阻力，重力加速度為g。關(guān)于小球在剛接觸地面到速度變?yōu)榱愕倪^程中，下列說法中正確的有（）A．小球的機械能減少了mgh B．小球克服阻力做的功為mghC．小球所受阻力的沖量等于 D．小球動量的改變量大小等于8．下面的說法錯誤的是（）A．物體運動的方向就是它的動量的方向B．如果物體的速度發(fā)生變化，則可以肯定它受到的合外力的沖量不為零C．如果合外力對物體的沖量不為零，則合外力一定使物體的動能增大D．作用在物體上的合外力沖量不一定能改變物體速度的大小9．如圖所示，兩個質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個光滑固定斜面由靜止自由滑下，到達斜面底端的過程中，下列說法正確的是（）A．兩個物體重力的沖量大小相等B．兩個物體合力的沖量大小相等C．剛到達底端時兩個物體的動量相同D．到達斜面底端時兩個物體的動能相等10．將一物體從地面以某一初速度豎直向上拋出。物體的動量p的大小、動量的變化量Δp隨時間變化的圖像及物體的動量變化率隨離地高度h變化的圖像正確的是（取豎直向下為正方向，不計空氣阻力）（）A．B．C．D．11．一高空作業(yè)的工人質(zhì)量為60kg，系一條長為L=5m的安全帶，若工人由靜止不慎跌落時安全帶的緩沖時間t=1s（工人最終靜止懸掛在空中），則緩沖過程中安全帶受的平均沖力是多少？（g取10m/s2，忽略空氣阻力的影響）12.一質(zhì)量為m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一傾角為30°的固定斜面上，并立即反方向彈回。已知反彈速度的大小是入射速度大小的，求在碰撞中合力對小球的沖量大