内容正文:
1.1 探究动量变化与冲量的关系
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
知能优化训练
1.1
课标定位
学习目标:1.理解动量与冲量的概念.
2.理解动量定理及其表达式.
3.会应用动量定理处理变力的冲量,求平均作用力.
重点难点:动量定理的理解与应用.动量与冲量的区别与联系,动量定理的应用.
课标定位
一、动量和冲量 动量定理
1.冲量
(1)概念:力和______________的乘积Ft叫做冲量.
(2)公式:I=Ft.
(3)单位:国际单位制中是________,符号是N·s.
(4)矢量性:冲量是矢量,它的方向与______的方向相同.
力的作用时间
牛顿秒
力
课前自主学案
思考感悟
1.一个物体静止在水平面上一段时间,物体重力的冲量为零吗?
提示:不为零,尽管物体静止,但物体受到重力,且作用了一段时间,所以重力冲量不为零.
2.动量
(1)定义:物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量.
(2)公式:p=mv.
(3)单位:国际单位制中是千克米每秒,符号是_____________.
(4)矢量性:动量是矢量,它的方向与_______的方向相同,动量运算服从______________________法则.
kg·m/s
速度
矢量的合成和分解
3.动量定理
(1)内容:物体所受合力的冲量等于物体的__________.
(2)公式:I=Δp或Ft=________.
动量变化
p′-p
思考感悟
2.能否应用动量定理求解变力的冲量?
提示:能.
二、动量定理的应用
理论分析:由动量定理可知,如果物体的动量变化一定,那么它受到的冲量也一定.因此作用时间越短,力就越大;作用时间越长,力就越小.
思考感悟
3.在进行跳高比赛时,为什么要放上很厚的海绵垫子?
提示:人跳过横杆后,可认为人做自由落体运动,落地时速度较大,人落到海绵垫子上时,可经过较长的时间速度减小为零,在动量变化相同的情况下,人受到的冲力减小,对运动员起到保护作用.
一、对冲量的理解和计算
1.某个力的冲量仅由力和作用时间共同决定,与其他力是否存在及物体的运动状态无关.
2.冲量是过程量,它反映的是力在一段时间内的积累效果.所以,它取决于力和时间两个因素.较大的力在较短时间内的积累效果,可以和较小的力在较长时间内的积累效果相同.
核心要点突破
3.冲量是矢量,对恒力的冲量可直接用I=Ft计算,方向就是力的方向.如果力是变力,特别是力的方向发生变化,冲量的方向就不再是力的方向了,应该是平均作用力的方向.
4.求合冲量的两种方法:
(1)可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;
(2)如果各力的作用时间相同,也可以先求合力,再用 I合=F合t 求解.
5.用图像法求解变力的冲量
F-t 图像中,两坐标轴所围成的“面积”表示 t 时间内力 F 的冲量,如图1-1-1所示.
图1-1-1
特别提醒:求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量,这个力是变力还是恒力.
即时应用 (即时突破,小试牛刀)
1.用20 N的拉力竖直向上拉重为15 N的物体,2 s内物体所受合力的冲量大小为( )
A.70 N·s B.5 N·s
C.40 N·s D.10 N·s
解析:选D.先求合力,再求冲量,D项正确.
二、对动量和动量变化的理解
1.对动量的理解
(1)动量是状态量.在谈及动量时,必须明确是物体在哪个时刻或哪个状态所具有的动量.
(2)动量的矢量性:动量是矢量,大小为 mv,方向与 v 的方向相同,服从矢量运算法则.
(3)动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选择有关,因此物体的动量也与参考系的选择有关.在中学阶段,动量表达式中的速度一般是以地球为参照物的.
(4)动量与动能大小的关系Ek=或p2=2mEk
2.动量的变化
(1)定义:动量变化 Δp 等于物体的末动量 p′ 与初动量 p 的差,即 Δp= p′ -p .
(2)动量变化的方向:动量变化是矢量,动量变化的方向就是速度变化的方向.
(3)动量变化的计算
①动量变化是矢量,其大小和方向可由 p′ 与 p 的矢量差决定,而计算矢量差要用平行四边形定则;
②共线的动量运算,先选定一个方向为正方向,可转化为代数运算,若Δp>0,说明Δp的方向与选取的正方向相同,若Δp<0,说明Δp的方向与选取的正方向相反.
特别提醒:动量变化与速度变化在物理概念表示方法上相似.
即时应用 (即时突破,小试牛刀)
2.质量为10 kg的物体,当其速率由3 m/s变为4 m/s时,它的动量变化Δp的大小不可能是( )
A.10 kg·m/s B.50 kg·m/s
C.70 kg·m/s D.90 kg·m/s
解析:选D.根据动量变化Δp=mv2-mv1知,当v1和v2的方向相