高中物理 16_2 動(dòng)量和動(dòng)量定理學(xué)案 新人教版選修3-5

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課時(shí)16.?2　動(dòng)量和動(dòng)量定理 　　1.?了解物理學(xué)中動(dòng)量概念的建立過程，體會(huì)幾代科學(xué)家對(duì)碰撞中“不變量”的不斷追尋。 2.?理解動(dòng)量、動(dòng)量變化量的概念及其矢量性，能判斷動(dòng)量的方向，會(huì)計(jì)算一維運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量變化。 3.?理解沖量的概念及其矢量性，理解動(dòng)量定理的含義及其表達(dá)式，知道動(dòng)量定理適用于變力作用的過程。 4.?會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象，并且掌握用動(dòng)量定理計(jì)算有關(guān)一維運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題的能力。 5.?理解動(dòng)量與動(dòng)能、動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別。 　　1.?動(dòng)量 (1)物理學(xué)中把物體的①質(zhì)量與其某時(shí)刻的②速度的乘積叫作物體在此時(shí)刻的動(dòng)量，用字母③p　表示，動(dòng)量的單位是④kgm/s。 (2)動(dòng)量是⑤矢　量，動(dòng)量的方向與⑥速度的方向相同。 2.?動(dòng)量的變化 (1)物體在某段時(shí)間內(nèi)⑦末動(dòng)量與⑧初動(dòng)量的矢量差叫作物體這段時(shí)間內(nèi)的動(dòng)量的變化。 (2)計(jì)算式：Δp=⑨p-p。 (3)動(dòng)量的變化也是⑩矢　量。 3.?沖量 (1)物理學(xué)中把力　與力的作用時(shí)間的乘積叫作力在這段時(shí)間內(nèi)的沖量，用字母　　表示，沖量的單位是Ns。 (2)計(jì)算式：I=F(t-t)。 (3)沖量也是矢　量。 4.?動(dòng)量定理 (1)內(nèi)容：物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量。 (2)表達(dá)式：Δp=I　。 (3)適用范圍：動(dòng)量定理不僅適用于恒力，也適用于變力。 　　主題1：動(dòng)量 情景：1668年，克里斯蒂安惠更斯發(fā)表了一篇論文，總結(jié)了他對(duì)碰撞問題的實(shí)驗(yàn)和理論研究。他認(rèn)為：“在兩個(gè)物體發(fā)生碰撞時(shí)，每個(gè)物體所具有的‘動(dòng)量’在碰撞時(shí)可能增加，也可能減少，但是兩個(gè)物體的動(dòng)量在同一個(gè)方向上的總和卻保持不變，如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話。” 問題：閱讀教材中“動(dòng)量”部分的內(nèi)容，回答下列問題。 (1)什么是動(dòng)量? (2)你認(rèn)為惠更斯說的“如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話”是什么意思? 　　主題2：沖量 情景：我們知道，騎自行車時(shí)，用較大的力蹬車，在較短的時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到較快的速度，而用較小的力蹬車，在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)也能達(dá)到這個(gè)速度。 問題：為什么兩種情況下，自行車的速度卻相同呢?物體速度的變化由哪些因素決定? 　　主題3：動(dòng)量定理 情景：一個(gè)質(zhì)量m=5 kg的物體靜止在光滑的水平面上，現(xiàn)在分別用5 N、10 N、20 N的水平拉力F使其速度v達(dá)到20 m/s。 問題：(1)根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算用不同的拉力使物體加速需要的時(shí)間Δt，并填入下表。 (2)根據(jù)動(dòng)量的變化量Δp與沖量I的定義，你能否從計(jì)算結(jié)果中找到什么規(guī)律? F/N Δt/s 5 10 20 1.?(考查沖量與動(dòng)量變化量的關(guān)系)甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)，乙物體先停下來，甲物體經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間停下來，在此過程中，下列敘述中正確的是(　　) A.?甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量 B.?兩個(gè)物體受到的沖量大小相等 C.?乙物體受到的沖量大于甲物體受到的沖量 D.?無法判斷 2.?(考查動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系)對(duì)于質(zhì)量一定的物體，下列敘述中正確的是(　　) A.?物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能必定變化 B.?物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能不一定變化 C.?物體的動(dòng)能發(fā)生變化，其動(dòng)量不一定變化 D.?物體的動(dòng)能變化，其動(dòng)量必定變化 3.?(考查動(dòng)量定理的應(yīng)用)質(zhì)量為0.?1 kg的小球以10 m/s的速度水平撞擊在豎直放置的厚鋼板上，而后以7 m/s的速度被反向彈回。設(shè)撞擊的時(shí)間為0.?01 s，并取撞擊前小球速度的方向?yàn)檎较?，則小球受到的平均作用力為(　　) A.?30 N　　　　　　B.?-30 N　　　　　　C.?170 N　　　　　　D.?-170 N 4.?(考查動(dòng)量定理與動(dòng)能定理)在光滑水平面上，原來靜止的物體在水平力F的作用下，經(jīng)過時(shí)間t、通過位移l后，動(dòng)量變?yōu)閜、動(dòng)能變?yōu)镋k。以下說法正確的是(　　) A.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過位移2l，其動(dòng)量將等于2p B.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過時(shí)間2t，其動(dòng)量將等于2p C.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過時(shí)間2t，其動(dòng)能將等于2Ek D.?在F作用下，這個(gè)物體經(jīng)過位移2l，其動(dòng)能將等于2Ek 　　拓展一：對(duì)沖量的理解 1.?以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體，空氣阻力不可忽略。關(guān)于物體受到的沖量，以下說法錯(cuò)誤的是(　　) A.?物體上升和下降兩個(gè)階段受到重力的沖量方向相反 B.?物體上升和下降兩個(gè)階段受到空氣阻力的沖量方向相反 C.?物體從拋出到返回出發(fā)點(diǎn)的過程中物體在下降階段受到重力的沖量大于上升階段受到重力的沖量 D.?物體從拋出到返回拋出點(diǎn)，所受各力沖量的總和方向向下 　　拓展二：利用動(dòng)量定理解決實(shí)際問題 2.?質(zhì)量為50 kg的消防員不慎從7.?2 m高空落下，由于彈性安全帶作用使他懸掛起來。已知彈性安全帶的緩沖時(shí)間為1 s，安全帶長(zhǎng)3.?2 m，則安全帶對(duì)消防員的平均作用力為多大？(取g=10 m/s2) 參考答案 知識(shí)體系梳理 ①質(zhì)量?、谒俣取、踦?、躪gm/s?、菔浮、匏俣取、吣﹦?dòng)量　⑧初動(dòng)量?、醦-p　⑩矢　力　力的作用時(shí)間　I　Ns　F(t-t)　矢　所受力的沖量　I　變力 重點(diǎn)難點(diǎn)探究 主題1：(1)物理學(xué)中把物體的質(zhì)量和速度的乘積叫作動(dòng)量。 (2)“如果減去反方向運(yùn)動(dòng)的話”的意思是如果有反方向的運(yùn)動(dòng)的話，應(yīng)該取負(fù)值，即指出了動(dòng)量的方向性。 主題2：力是產(chǎn)生加速度的原因。如果有恒力F作用在質(zhì)量為m的靜止物體上，經(jīng)過時(shí)間Δt，由F==，即FΔt=mv，可以看出，力與時(shí)間的乘積FΔt越大，靜止的物體獲得的速度v就越大; FΔt越小，物體的速度就越小。沖量是力在時(shí)間上的積累。 由FΔt=mv可以看出，如果要使靜止的物體獲得一定的速度v，力越大，所用時(shí)間就越短;力越小，所用時(shí)間就越長(zhǎng)。力和時(shí)間的乘積在改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面，具有一定的實(shí)際意義。在物理學(xué)中，力F和力的作用時(shí)間Δt的乘積FΔt叫作力的沖量，沖量用I表示，即I=FΔt，在國(guó)際單位制中，沖量I的單位是Ns。沖量是矢量，它的方向與力F的方向相同。 主題3：(1)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，計(jì)算結(jié)果如表所示。 F/N Δt/s 5 20 10 10 20 5 (2)根據(jù)動(dòng)量的變化量的定義可知三種情形下動(dòng)量的變化量相同：Δp=p-p=520 kgm/s=100 kgm/s。通過計(jì)算，三種情形下拉力的沖量分別為：I1=F1Δt1=520 Ns=100 Ns、I2=F2Δt2=1010 Ns=100 Ns、I3=F3Δt3=205 Ns=100 Ns。從計(jì)算結(jié)果可知三種情形下都有Δp=I，即物體動(dòng)量的變化量等于物體所受拉力的沖量。也可得出結(jié)論：若要物體發(fā)生同樣的動(dòng)量的變化，作用力越大，所需時(shí)間就越少。 基礎(chǔ)智能檢測(cè) 1.?B　2.?BD　3.?D　4.?BD 全新視角拓展 1.?A　【解析】①無論物體是上升還是下降，物體所受重力的方向都是向下的，故重力對(duì)物體的沖量也都是向下的，因此選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。 ②物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣阻力方向向下，因此阻力的沖量方向也向下，而當(dāng)物體下落時(shí)，空氣阻力方向向上，因此阻力的沖量方向也就向上，所以上升和下落這兩個(gè)階段中阻力的沖量方向相反，因此，選項(xiàng)B是正確的。 ③在有阻力的情況下，由于上升階段的加速度比下降時(shí)的大，且兩次位移相等，由h=at2可知上升階段所用時(shí)間t1比下降階段所用時(shí)間t2短，則物體下落階段重力的沖量mgt2大于上升階段重力的沖量mgt1，因此，選項(xiàng)C是正確的。 ④由于在物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，合力方向都向下。所以在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，合力的沖量方向總是向下的，因此，選項(xiàng)D是正確的。 2.?900 N 【解析】從安全帶對(duì)人有作用力到人開始靜止的過程中，人受到豎直向下的重力和安全帶的平均拉力(向上)。取豎直向下的方向?yàn)檎?，此過程的初速度就是人自由下落h=3.?2 m時(shí)的末速度，所以v0==8 m/s，末速度v=0。因此該過程人的初動(dòng)量為p0=mv0=508 kgm/s=400 kgm/s，末動(dòng)量p=0 由動(dòng)量定理有：mgt-t=0-mv0 可解得安全帶對(duì)消防員的平均作用力大小為： =+mg=900 N。