物理选择性必修 第一册第一节 冲量 动量教学课件ppt

这是一份物理选择性必修 第一册第一节 冲量 动量教学课件ppt，共55页。PPT课件主要包含了N·s，千克·米每秒，kg·ms，p′－p，mv′－mv，动量和动能的比较等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一　冲量1．定义及公式：在物理学中，将Ft定义为冲量，用I表示，即I＝___．2．单位：冲量的单位是____，符号是_____．3．冲量的方向：它的方向由________决定，冲量是____(选填“矢量”或“标量”)．4．物理意义：反映__对____的累积效应．
知识点二　动量1．定义及公式：在物理学中，将____和____的乘积mv叫作物体的动量，用p表示，即p＝___．2．单位：动量的单位是____________，符号是________．3．动量的方向：它的方向与____的方向相同，动量是____(选填“矢量”或“标量”)，运算遵循______________．
知识点三　动量定理1．内容：物体所受____的冲量等于物体____________．2．表达式：I＝______或F(t′－t)＝________．
知识点四　动量的变化量1．定义及公式：物体在某段时间内______与______的矢量差，用Δp表示，即Δp＝______＝________．2．单位：动量的变化量的单位是____________，符号是________．3．方向：它的方向与__________的方向相同，动量的变化量是____．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)．(1)某物体的速度大小不变，动量一定不变．(　　)(2)物体的质量越大，动量一定越大．(　　)(3)恒力的作用时间越长，冲量越大．(　　)(4)物体动量的变化量一定时，力作用时间越短，作用力越大．(　　)
2．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，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
A　[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，A正确；动能不变，若速度方向变化，动量也发生了变化，B错误；惯性由物体质量决定，物体的动量越大，其质量并不一定越大，惯性也不一定越大，C错误；物体的动能发生变化时，物体的速度大小一定发生变化，故其动量也一定发生变化，D错误．]
3．关于冲量，下列说法正确的是(　　)A．物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化B．作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C．动量越大的物体受到的冲量越大D．冲量的方向就是物体运动的方向
A　[物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，A正确；只要有力作用在物体上，经历一段时间，这个力便有了冲量I＝Ft，与物体处于什么状态无关，B错误；物体所受冲量I＝Ft与物体动量的大小p＝mv无关，C错误；冲量的方向与物体运动方向无关，D错误．]
关键能力·情境探究达成
正在玩旋转秋千的游客，他的每一时刻的动量相同吗？每一时刻的动能相同吗？提示：游客做匀速圆周运动，速度的方向时刻改变，所以动量时刻变化；速度的大小不变，所以动能不变．
◆考点1　动量和冲量1．动量的性质(1)瞬时性：通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用p＝mv表示．(2)矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同．(3)相对性：因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关．
2．在同一直线上的动量的变化量的计算选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算转化为代数运算，此时的正、负号仅表示方向，不表示大小．
3．冲量的性质(1)过程量：冲量描述的是力的作用对时间的积累效应，取决于力和时间这两个因素，所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量．(2)矢量性：冲量的方向与力的方向相同，与相应时间内物体动量变化量的方向相同．
②若已知力随时间变化的图像，可用面积法求变力的冲量：如图所示，F-t图像中图线与坐标轴所围图形的面积表示力的冲量．
③利用动量定理求解，即求出在该力作用下物体动量变化量Δp的大小和方向，从而得到变力的冲量．
【典例1】　(多选)质量相等的A、B两个物体，沿着倾角分别是α和β的两个光滑的固定斜面，由静止从同一高度h2下滑到同样的另一高度h1，如图所示，则A、B两物体(　　)A．滑到h1高度时的动量相同B．滑到h1高度时的动能相等C．由h2滑到h1的过程中物体动量变化量相同D．由h2滑到h1的过程中物体动能变化量相等
[思路点拨]　解此题注意两点：(1)动量及动量的变化量是矢量．(2)动能及动能的变化量是标量．
[跟进训练]训练角度1　动量的理解1．(多选)下列关于动量的说法中，正确的是(　　)A．做匀速圆周运动的物体，其动量不变B．一个物体的速率改变，它的动量一定改变C．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变D．一个物体的动量不变，它的速度可以改变
BC　[做匀速圆周运动的物体速度的方向时刻变化，所以动量时刻变化，A错误；速度的大小、方向两者中任何一个发生变化都认为速度变化，则动量也变化，B正确；运动状态变化即速度发生变化，C正确；对一个物体来说，其质量一定，由p＝mv可知，其动量不变，速度也一定不变，故D错误．]
训练角度2　动量变化量的计算2．一台自动传送盘，盘上离转轴0.5 m处有一质量为 0.5 kg 的零件，随盘做匀速圆周运动，则当盘以角速度为2 rad/s转过180°的过程中，零件动量的变化量大小为(　　)A．0.25 kg·m/s　　B．0.5 kg·m/s C．1 kg·m/s D．2 kg·m/s
C　[零件动量的变化量大小为Δp＝mv2－mv1＝2mωr＝2×0.5× 2×0.5 kg·m/s＝1 kg·m/s，故C正确．]
训练角度3　冲量的理解和计算3．如图所示，在倾角θ＝37°的固定斜面上有一质量m＝5 kg 的物体沿斜面下滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体下滑2 s的时间内物体所受各力的冲量．(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2)
[解析]　重力的冲量IG＝mgt＝100 N·s，方向竖直向下．弹力的冲量IN＝mg cs 37°·t＝80 N·s，方向垂直斜面向上．摩擦力的冲量If＝μmg cs 37°·t＝16 N·s，方向沿斜面向上．[答案]　见解析
2．动量定理的理解(1)动量定理的表达式Ft＝mvt－mv0是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义．(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．(3)公式中的F是物体所受的合外力，若合外力是均匀变化的力，则F应是合外力在作用时间内的平均值．
3．动量定理的应用(1)定性分析有关现象：①物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小．②作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力的作用时间越短，动量变化量越小．
(2)应用动量定理定量计算的一般步骤：①选定研究对象，明确运动过程．②进行受力分析和运动的初、末状态分析．③选定正方向，根据动量定理列方程求解．
【典例2】　用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度v＝4.0 m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是 0.01 s，那么：
(1)不计铁锤重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力是多大？(2)考虑铁锤重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2)(3)比较(1)和(2)，讨论是否要忽略铁锤的重力．
[思路点拨]　对铁锤，根据受力情况应用动量定理可以求出铁锤对钉子的作用力；由前两问的结论，分析哪种情况下可以不计铁锤的重力．
应用动量定理的四点注意事项(1)明确物体受到冲量作用的结果是导致物体动量的变化．冲量和动量都是矢量，它们的加、减运算都遵循平行四边形定则．(2)列方程前首先要选取正方向，与规定的正方向一致的力或动量取正值，反之取负值，而不能只关注力或动量数值的大小．(3)分析速度时一定要选取同一个参考系，未加说明时一般是选地面为参考系，同一道题目中一般不要选取不同的参考系．(4)公式中的冲量应是合外力的冲量，求动量的变化量时要严格按公式，且要注意动量的变化量是末动量减去初动量．
[跟进训练]训练角度1　定性分析现象4．如图所示，突发交通事故时，车内正面的安全气囊弹出．弹出安全气囊可以(　　)A．增大事故突发时人的惯性B．减小事故突发时人的惯性C．增大事故突发时撞击对人的伤害D．减小事故突发时撞击对人的伤害
D　[惯性是物体的固有属性，其大小只与质量有关，故安全气囊弹出不会改变人的惯性，故A、B错误；安全气囊弹出后可以延长撞击时间，从而减小作用力，减小事故突发时撞击对人的伤害，故C错误，D正确．]
学习效果·随堂评估自测
1．(2022·山东师范大学附中高二期中)对于一个质量不变的物体，下列说法中正确的是(　　)A．做匀速直线运动的物体，其动量可能变化B．做匀速圆周运动的物体，其动量一定不变C．物体的速度发生变化时，其动量可能不变D．物体的速度发生变化时，其动量一定变化
D　[由动量公式p＝mv可知，做匀速直线运动的物体速度不变，则动量不变，故A错误；做匀速圆周运动的物体，速度大小不变但是方向一直在变，而动量是矢量，所以动量一定在变化，故B错误；由动量公式p＝mv可知，物体的速度发生变化时，动量一定在变化，故D正确，C错误．]
2．静止在光滑水平面上的两物块通过一根细线相连，中间夹着一根压缩的轻弹簧(与两物块均不拴接)，如图所示，A物块的质量是B物块质量的2倍．现烧断细线，在弹簧弹开两物块的过程中，用IA、IB分别表示弹簧对A、B两物块的冲量大小，则(　　)A．IA＝IB　　　B．IA＝2IB　　　C．2IA＝IB　　　D．3IA＝IB
A　[烧断细线后在弹簧弹开两个物块的过程中，A、B所受的弹簧弹力大小相等、作用时间t相等，则由I＝Ft知：IA＝IB，故A正确，B、C、D错误．]
3．如图所示，小明在演示惯性现象时，将一杯水放在桌边，杯下压一张纸条．若缓慢拉动纸条，发现杯子会出现滑落；当他快速拉动纸条时，发现杯子并没有滑落．对于这个实验，下列说法正确的是(　　)A．缓慢拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较小B．快速拉动纸条时，摩擦力对杯子的冲量较大C．为使杯子不滑落，杯子与纸条间的动摩擦因数应尽量大一些D．为使杯子不滑落，杯子与桌面间的动摩擦因数应尽量大一些
D　[在缓慢拉动和快速拉动纸条的过程中，杯子受到的摩擦力均为滑动摩擦力，大小相等，但快速拉动时，纸条与杯子作用时间短，此时摩擦力对杯子的冲量小，由I＝Δp可知，杯子增加的动量较小，因此杯子没有滑落，缓慢拉动时，摩擦力对杯子的冲量大，杯子增加的动量大，杯子会出现滑落，故A、B错误；为使杯子不滑落，摩擦力对杯子的冲量应尽量小一些，杯子与纸条间的动摩擦因数应尽量小一些，故C错误；杯子与桌面间的动摩擦因数较大时，杯子在桌面上做减速运动的加速度较大，则滑动的距离较小，杯子不容易滑落，故D正确．]
4．(2022·山东卷)我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭．如图所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空．从火箭开始运动到点火的过程中(　　)A．火箭的加速度为零时，动能最大B．高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能C．高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量D．高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量
A　[火箭从发射仓发射出来，受竖直向下的重力、竖直向下的空气阻力和竖直向上的高压气体的推力作用，且推力大小不断减小，第一阶段高压气体的推力大于向下的重力和空气阻力之和，故火箭向上做加速度减小的加速运动，当向上的高压气体的推力等于向下的重力和空气阻力之和时，火箭的加速度为零，速度最大，接着向上的高压气体的推力小于向下的
重力和空气阻力之和时，火箭继续向上做加速度增大的减速运动，直至速度为零，故当火箭的加速度为零时，速度最大，动能最大，故A正确；根据能量守恒定律，可知高压气体释放的能量转化为火箭的动能、火箭的重力势能和内能，故B错误；根据动量定理，可知合力的冲量等于火箭动量的增加量，故C错误；根据功能关系，可知高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭机械能的增加量，而非动能，故D错误．]
5．如图所示，一个质量为50 kg的运动员进行蹦床运动表演，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到离水平网面5.0 m高处．已知运动员与网接触的时间为0.5 s，g取10 m/s2．