人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律2 动量定理优秀教案

预习案

【自主学习】

阅读教材6-8页，需约10分钟，思考下列问题：

1.什么叫冲量？其定义式及单位是什么？

2.什么叫动量定理？如何运用动量定理解释玻璃杯落在坚硬的地面上会破碎，而落在地毯上不会破碎？

预习检测（答案在学案最后）：

1．(多选)如图所示一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下匀速前进了时间t，则( )

A．拉力对物体的冲量大小为Ft          B．拉力对物体的冲量大小为Ftsinθ

C．摩擦力对物体的冲量大小为Ftsinθ    D．合外力对物体的冲量大小为零

【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）

课堂案

【合作探究一】建立模型，推导动量定理

【合作探究二】运用动量定理解释“为什么轮船边缘及码头常悬挂一些旧的橡皮轮胎”

课堂练习：

教材第10页练习1、2、3

总结：

【进阶闯关检测】

A类基础关

1.如图所示，质量为m的物块沿倾角为θ的斜面由底端向上滑动，经过时间t1速度为零，然后下滑，又经过时间t2回到斜面底端，在整个运动过程中，重力对物块的总冲量大小为(　　)

A．0                       B．mg(t1＋t2)sinθ

C．mg(t1－t2)sinθ         D．mg(t1＋t2)

2．对任何运动的物体，用一不变的力制动使它停止下来，所需的时间取决于物体的(　　)

A．初速度  B．加速度   C．初动量   D．质量

3．(多选)对下列几种物理现象的解释，正确的是(　　)

A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻

B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量

C．易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力

D．在车内推静止的车推不动，是因为合外力冲量为零

B类能力关

4．(2020·河北唐山统考)1998年6月18日，清华大学对富康轿车成功地进行了中国轿车史上的第一次安全性碰撞试验，被称为“中华第一撞”，从此，我国汽车整体安全性碰撞试验开始与国际接轨，在碰撞过程中，下列关于安全气囊的保护作用认识正确的是(　　)

A．安全气囊减小了驾驶员的动量的变化

B．安全气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量

C．安全气囊主要减小了驾驶员的动量变化率

D．安全气囊延长了撞击力的作用时间，从而使动量变化更大

5．古时有“守株待兔”的寓言。假设兔子质量约为2 kg，以15 m/s的速度奔跑，撞树后反弹的速度为1 m/s，则兔子受到撞击力的冲量大小为(　　)

A．28 N·s    B．29 N·s   C．31 N·s   D．32 N·s

6．m＝2 kg的木块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，木块在F＝5 N的水平恒力作用下由静止开始运动。g取10 m/s2，求在该恒力作用下10 s末木块的速度大小。

C类综合关（选做）

7．质量为m的物体以初速度v0做平抛运动，经时间t，下落高度为h，速度大小为v，在此过程中，该物体重力冲量的大小表达不正确的是(　　)

A．mv－mv0   B．mgt

C．m   D．m

8．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，求此力的大小。(g取10 m/s2)

预习检测答案：答案　AD

【进阶闯关检测】答案

A类基础关

1.如图所示，质量为m的物块沿倾角为θ的斜面由底端向上滑动，经过时间t1速度为零，然后下滑，又经过时间t2回到斜面底端，在整个运动过程中，重力对物块的总冲量大小为(　　)

A．0

B．mg(t1＋t2)sinθ

C．mg(t1－t2)sinθ

D．mg(t1＋t2)

解析　重力的作用时间为t1＋t2，故重力的冲量大小I＝mg(t1＋t2)，故D项正确。

答案　D

2．对任何运动的物体，用一不变的力制动使它停止下来，所需的时间取决于物体的(　　)

A．初速度   B．加速度

C．初动量   D．质量

解析　由动量定理Ft＝Δp，得t＝＝。当力不变化时，制动时间取决于物体的初动量。

答案　C

3．(多选)对下列几种物理现象的解释，正确的是(　　)

A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻

B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量

C．易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力

D．在车内推静止的车推不动，是因为合外力冲量为零

解析　据动量定理F·t＝Δp知，当Δp相同时，t越长，合外力F越小。击钉时，不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长，使橡皮锤对钉子的平均作用力较小，不利于将钉子钉入物体内；跳远时，在沙坑里填沙是为了延长人与沙的作用时间，从而减小作用力，避免人受到伤害，所以A、B两项不正确；易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力，所以C项正确；车不动是因为合外力冲量为零，与内部作用力无关，所以D项正确。

答案　CD

B类能力关

4．(2020·河北唐山统考)1998年6月18日，清华大学对富康轿车成功地进行了中国轿车史上的第一次安全性碰撞试验，被称为“中华第一撞”，从此，我国汽车整体安全性碰撞试验开始与国际接轨，在碰撞过程中，下列关于安全气囊的保护作用认识正确的是(　　)

A．安全气囊减小了驾驶员的动量的变化

B．安全气囊减小了驾驶员受到撞击力的冲量

C．安全气囊主要减小了驾驶员的动量变化率

D．安全气囊延长了撞击力的作用时间，从而使动量变化更大

解析　碰撞过程中，驾驶员的初、末动量与是否使用安全气囊无关，A项错误；由动量定理可知，驾驶员受到的撞击力的冲量不变，B项错误；安全气囊延长了撞击力的作用时间，但是撞击力的冲量是一定的，故驾驶员的动量变化量不变，动量变化率减小，C项正确，D项错误。

答案　C

5．古时有“守株待兔”的寓言。假设兔子质量约为2 kg，以15 m/s的速度奔跑，撞树后反弹的速度为1 m/s，则兔子受到撞击力的冲量大小为(　　)

A．28 N·s   B．29 N·s

C．31 N·s   D．32 N·s

解析　设初速度方向为正方向，则由题意可知，初速度v0＝15 m/s，末速度v＝－1 m/s，则由动量定理可知I＝mv－mv0＝[2×(－1)－2×15] N·s＝－32 N·s，故D项正确。

答案　D

6．m＝2 kg的木块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，木块在F＝5 N的水平恒力作用下由静止开始运动。g取10 m/s2，求在该恒力作用下10 s末木块的速度大小。

解析　木块受到竖直向下的重力mg，竖直向上的支持力FN，沿水平方向的恒力F和摩擦力Ff，如图所示。在10 s内木块所受合力的冲量I＝Ft－Fft

木块初速度是零，10 s末的速度用v表示。10 s内木块动量的改变量就是mv。根据动量定理I＝mv，有(F－μmg)t＝mv

则v＝＝ m/s＝5 m/s

可知在该恒力作用下10 s末木块的速度大小为5 m/s。

答案　5 m/s

C类综合关（选做）

7．质量为m的物体以初速度v0做平抛运动，经时间t，下落高度为h，速度大小为v，在此过程中，该物体重力冲量的大小表达不正确的是(　　)

A．mv－mv0   B．mgt

C．m   D．m

解析　由冲量定义得IG＝mgt。由h＝gt2得t＝，代入IG＝mgt得IG＝m，再由动量定理得IG＝mvy＝m，故A项错误。

答案　A

8．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，求此力的大小。(g取10 m/s2)

解析　解法一：运动员刚接触网时速度的大小：

v1＝＝ m/s＝8 m/s，方向向下。

刚离网时速度的大小：

v2＝＝ m/s＝10 m/s，方向向上。

运动员与网接触的过程，设网对运动员的作用力为FN，对运动员由动量定理(以向上为正方向)有：

(FN－mg)Δt＝mv2－m(－v1)，

解得FN＝＋mg＝ N＋60×10 N＝1.5×103 N，方向向上。

解法二：此题也可以对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理。

从3.2 m高处自由下落的时间为：

t1＝＝ s＝0.8 s。

运动员弹回到5.0 m高处所用的时间为：

t2＝＝ s＝1 s。

整个过程中运动员始终受重力作用，仅在与网接触的t3＝1.2 s的时间内受到网对他向上的弹力FN的作用，以竖直向上为正方向，对全过程应用动量定理，有FNt3－mg(t1＋t2＋t3)＝0，

则FN＝mg＝×60×10 N＝1.5×103 N，方向向上。

答案　1.5×103 N