第一章 第二节 动量定理-2021-2022学年高二物理【创新设计】同步学考笔记（粤教版2019选择性必修1）word

第二节　动量定理 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.理解动量定理的确切含义。 2.会应用动量定理解释缓冲、碰撞等现象，并进行有关的分析和计算。 3.能用动量定理分析流体模型。 1.物理思维 类比动能定理理解动量定理。 2.关键能力 (1)建模能力。 (2)理论联系实际、应用物理知识解决实际问题的能力。 一、动量定理的推导 1.动量定理：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。 2.公式：Ft＝mvt－mv0。 [做一做] 在一条直线上运动的物体，其初动量为8 kg·m/s，它在1 s内受到的冲量为－3 N·s，它在1 s末的动量为(　　) A.5 kg·m/s B.11 kg·m/s C.－5 kg·m/s D.－11 kg·m/s 答案　A 解析　根据动量定理得：Ft＝p－mv0，则p＝Ft＋mv0＝(－3＋8) kg·m/s＝5 kg·m/s，故选A。 二、动量定理的应用 1.冲压钢板时通过缩短作用时间来得到很大的作用力。 2.轮胎作为缓冲装置，延长作用时间，可以减小轮船停靠时所受的作用力。 3.动量定理只考虑物体相互作用的始末状态，不考虑具体过程和细节。 [判一判] 观察图片，判断下列说法的的正误。 (1)跳远时落入沙坑，可延长作用时间，减小作用力。(√) (2)用锤子迅速敲击铁钉，减少作用时间，可增大作用力。(√) (3)敲打瓷砖时用个头大的橡胶锤而不是铁锤，是为了增大作用力。(×) (4)长途运输鸡蛋时，将鸡蛋放入泡沫中，可以减小鸡蛋的动量变化量。(×) 探究1　动量定理的理解 1.动量定理的推导 如图所示，一个物体的质量为m，初速度为v0。在恒定合外力F的作用下，经过一段时间t，速度从v0变为vt 物体在这个过程中的加速度a＝ 根据牛顿第二定律F＝ma 可得F＝m 整理得：Ft＝m(vt－v0)＝mvt－mv0 即Ft＝mvt－mv0 2.动量定理的理解 (1)由I＝pt－p0＝Δp可知合外力的冲量是动量变化的原因，I与Δp大小相等，方向相同。 (2)动量定理的表达式Ft＝mvt－mv0是矢量式，运用动量定理解题时，要注意规定正方向。 (3)公式中的F是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F应是合外力在作用时间内的平均值。 【例1】 (2021·临沂周考)关于动量定理，下列说法正确的是(　　) A.动量越大，合外力的冲量越大 B.动量变化越大，合外力的冲量越大 C.动量变化越快，合外力的冲量越大 D.冲量的方向与动量的方向相同 答案　B 解析　由动量定理可知合外力的冲量等于动量的变化量，故A项错误，B项正确；动量变化越快，物体受到的合外力越大，故C项错误；冲量的方向与动量变化量的方向相同，故D项错误。 【训练1】 (2021·山西师大附中月考)竖直上抛一质量为m的小球，经时间t小球重新回到抛出点，若取竖直向上为正方向，那么从抛出到重新回到抛出点的过程中，小球动量变化量为(　　) A.－mgt B.mgt C.0 D. 答案　A 解析　由动量定理得－mgt＝Δp，故A正确。 探究2　动量定理的简单应用 ■情境导入 2020年全国两会审议民法典草案成为一大亮点，其中高空抛物入法引发关注。近年来，高空抛物事件时有发生，成为“悬在城市上空的痛”。从19楼抛鸡蛋落地相当于“20千克秤砣”，能把厚度为3.5毫米的钢化玻璃砸碎，落下的鸡蛋为什么有这样大的威力？ 答案　鸡蛋由19楼落下时速度很大，动量很大，与玻璃接触时，这个很大的动量在瞬间内减小为零，鸡蛋对玻璃产生了相当于“20千克秤砣”产生的冲击力，使玻璃破碎。 ■归纳拓展 1.用动量定理定性分析生活中的现象 (1)由动量定理Ft＝Δp可知F＝。此式说明作用力F等于动量的变化率，动量变化得越快，物体所受合外力越大。Δp一定时，减少作用时间，可增大作用力，延长作用时间，可减少作用力。 (2)动量定理除用来解决在恒力持续作用下的问题外，尤其适合用来解决作用时间短，而力的变化又十分复杂的问题，如冲击、碰撞等。应用时只需知道运动物体的始、末状态，无需深究其中间过程的细节，只要动量的变化量确定，就可以用动量定理求冲力或平均冲力，而这是用牛顿第二定律很难解决的。因此，从某种意义上说，应用动量定理解题比牛顿第二定律更为直接，更加简单。 2.应用动量定理解题的一般步骤 【例2】 (2021·辽宁葫芦岛月考)一辆质量为2 200 kg的汽车正在以26 m/s的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在3.8 s内使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在0.22 s内停下，下列判断正确的是(　　) A.汽车紧急制动过程动量的变化量大 B.汽车撞到坚固的墙上动量的变化量大 C.汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为15 000 N D.汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为15 0