1.1 动量和动量定理 （word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

第1节　动量和动量定理 学习目标 素养提炼 1.掌握动量的概念，会计算一维情况下物体动量的变化量。 2.知道冲量的概念，知道冲量是矢量。 3.知道动量定理的确切含义，掌握其表达式。 4.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象。 物理观念：动量、冲量 科学思维：动量定理 科学探究：验证动量定理 科学态度与责任：用动量定理解释生活中的现象 授课提示：对应学生用书第1页 一、动量 1．定义：物理学中，把物体质量与速度的乘积mv称为物体的动量，用字母p表示。 2．表达式：p＝mv。 3．单位：千克米每秒，符号为kg·m/s。 4．方向：动量是矢量，它的方向与物体速度的方向相同。 5．动量的变化量：物体的末动量p2与初动量p1的矢量差，即Δp＝p2－p1。动量的变化量也是矢量。 [思考] 物体做匀速圆周运动时，其动量是否变化？ 提示：变化。动量是矢量，方向与速度方向相同，物体做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向时刻变化，其动量发生变化。 二、动量定理 1．冲量 (1)定义：把力和力的作用时间的乘积称为这个力的冲量，用符号I表示。 (2)公式：I＝Ft。 (3)单位：牛·秒，符号为N·s。 (4)矢量性：方向与力的方向相同。 (5)物理意义：反映了力对时间的积累效应。 2．动量定理 (1)内容：物体在一过程中所受合外力的冲量等于该物体在此过程中动量的变化量。 (2)公式：Ft＝mv2－mv1或I＝mv2－mv1。 [判断正误] (1)冲量是矢量，其方向与力的方向相同。(√) (2)力越大，力对物体的冲量越大。(×) (3)若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这段时间内的合外力一定不为零。(√) 三、碰撞与缓冲的实例分析 物体间的相互作用力与物体动量的变化和作用时间有关。 (1)增大相互作用力的方法：增大物体动量变化量、缩短相互作用时间； (2)减小相互作用力的方法：减小物体动量变化量、延长相互作用时间。 [思考] 在日常生活中，有不少这样的例子：跳高时在下落处要放厚厚的海绵垫子，跳远时要跳在沙坑中。这样做的目的是什么？ 提示：这样做可以延长作用的时间，以减小地面对人的冲击力。 授课提示：对应学生用书第2页 要点一　动量及动量的变化量 　如图所示，质量为m、速度为v的小球与挡板发生碰撞，碰后以大小不变的速度反向弹回。小球碰撞挡板前后的动量是否相同？小球碰撞挡板过程中动量变化量的大小是多少？小球碰撞挡板前后的动能是否相同？ 提示：不相同。碰撞前后小球的动量大小相等，方向相反。动量变化量的大小为2mv。小球碰撞挡板前后的动能相同。 1．对动量的认识 (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．动量的变化量 物体动量的变化量是矢量，其表达式Δp＝p2－p1为矢量式，运算时遵循平行四边形定则。当p1、p2在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算。 3．动量和动能的区别与联系 物理量 动量 动能 区别 标矢性 矢量 标量 大小 p＝mv Ek＝mv2 变化情况 v变化，p一定变化 v变化，ΔEk可能为零 联系 p＝，Ek＝ 　羽毛球是速度最快的球类运动之一，我国运动员林丹扣杀羽毛球的速度可达342 km/h。某次训练中，羽毛球飞来的速度为90 km/h，被林丹以342 km/h的速度反向击回。设羽毛球质量为5 g，试求： (1)林丹击球过程中羽毛球的动量变化量。 (2)在林丹的这次扣杀中，羽毛球的速度变化量、动能变化量各是多大？ [解析]　(1)以羽毛球被击回的方向为正方向，则 p1＝mv1＝5×10－3× kg·m/s ＝－0.125 kg·m/s p2＝mv2＝5×10－3× kg·m/s＝0.475 kg·m/s 所以羽毛球的动量变化量为 Δp＝p2－p1＝0.475 kg·m/s－(－0.125 kg·m/s)＝0.600 kg·m/s 即羽毛球的动量变化量大小为0.600 kg·m/s，方向与羽毛球被击回的方向相同。 (2)羽毛球的初速度为v1＝－25 m/s，羽毛球的末速度为v2＝95 m/s 所以Δv＝v2－v1＝95 m/s－(－25 m/s)＝120 m/s 羽毛球的初动能Ek＝×5×10－3×(－25)2 J＝1.562 5 J＝mv 羽毛球的末动能Ek′＝×5×10－3×952 J＝22.562 5 J＝mv 所以ΔEk＝Ek′－Ek＝21 J。 [答案]　(1)0.600 kg·m/s，方向与羽毛球被击回的方向相同　(2)120 m/s　21 J 理解动量的四点