第1章 第1节 动量和动量定理（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册【金版新学案】同步导学（鲁科版2019）

第1节　动量和动量定理 【核心素养目标】 物理观念 理解动量和动量的变化量的概念。理解冲量的概念，知道冲量是矢量。理解动量定理的确切含义，掌握其表达式。 科学思维 会计算一维情况下的动量变化量。会用动量定理定性、定量分析问题。 科学探究 合外力的冲量与物体动量变化量的关系。 科学态度与责任 利用动量定理解释生活现象。 一、动量 1．定义：把物体质量和速度的乘积mv称为物体的动量，用字母p表示。 2．表达式：p＝mv。 3．单位：在SI制中是千克米每秒，符号是kg·m/s。 4．方向：动量是矢量，动量的方向与速度的方向相同。 5．动量变化量 物体动量的变化量Δp等于物体的末动量p2与初动量p1的矢量差，即Δp＝p2－p1。 二、动量定理 1．冲量 (1)定义：力和力的作用时间的乘积称为这个力的冲量，用字母I表示冲量。 (2)表达式：I＝Ft。 (3)单位：冲量的单位是牛·秒，符号是N·s。 (4)矢量性：冲量是矢量，其方向与力的方向相同。 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。这称为动量定理。 (2)表达式 ①Ft＝mv2－mv1。 ②I＝mv2－mv1。 (3)牛顿第二定律的另一种表述：作用在物体上的合外力等于物体动量的变化率，即F＝。 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。可通过增大物体动量变化量、缩短相互作用时间来增大相互作用力，也可通过减小物体动量变化量、延长相互作用时间来减小相互作用力。 1．判断正误 (1)物质的质量越大，其动量一定越大。(　　) (2)动量的方向与速度方向一定相同。(　　) (3)动量变化量的方向与初动量的方向一定相同。(　　) (4)冲量是矢量，其方向与力的方向相同。(　　) (5)力越大，力对物体的冲量越大。(　　) (6)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。(　　) 答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 2．链接实景 如图所示，运动员跳高比赛时落在厚厚的海绵垫上；跳远比赛时跳入沙坑中；拳击运动员比赛时带着厚软的手套及头套……为什么要这样做？ 提示：　根据动量定理FΔt＝Δp，可知当动量变化量Δp一定时，作用时间Δt越长，则作用力F越小。运动员跳高比赛时落在厚厚的海绵垫上；跳远比赛时跳入沙坑中；拳击运动员比赛时带着厚软的手套及头套，都是为了延长作用时间，减小运动员的受力，避免受到伤害。 知识点一　对动量的理解及计算 2021年11月30日，在2021休斯敦世乒赛男子单打决赛中樊振东首度斩获世乒赛男单冠军，中国乒乓球队实现世乒赛男单9连冠。假设在某次对战中，乒乓球的来球速度大小v1＝10 m/s，樊振东以v2＝15 m/s速度反向扣杀回去，乒乓球的质量m＝2.70 g。 (1)乒乓球的来球动量大小p1为多大？乒乓球的回球动量大小p2为多大？二者的方向是什么关系？ (2)过程中乒乓球的动量变化量Δp的大小为多大？方向如何？ 提示：　(1)p1＝mv1＝2.70×10－2kg·m/s，p2＝mv2＝4.05×10－2kg·m/s，二者的方向相反。 (2)取v1的方向为正方向，Δp＝p2－p1＝－4.05×10－2kg·m/s－2.70×10－2kg·m/s＝－6.75×10－2kg·m/s，负号说明Δp的方向与来球速度v1反向。 1．动量的“三性” (1)矢量性：有关动量的运算一定要规定正方向。 (2)瞬时性：动量是描述物体运动状态的物理量，是针对某时刻而言的。 (3)相对性：大小与参考系的选择有关，通常情况是指相对地面的动量。 2．动量变化量Δp 的计算方法 (1)当初、末状态动量不在一条直线上时：可按平行四边形定则求Δp 的大小和方向。 (2)当物体做直线运动时：若Δp 是正值，说明Δp 的方向与所选正方向相同；若Δp 是负值，则说明Δp 的方向与所选正方向相反。 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，Ek可能不变 联系 p＝，Ek＝ 2021年8月2日，中国选手陈雨菲在东京奥运会羽毛球女子单打决赛中获得冠军。假设在比赛中陈雨菲某次扣杀羽毛球的速度达到342 km/h，假设球飞来的速度为90 km/h，陈雨菲将球以342 km/h的速度反向击回。设羽毛球质量为5 g, 试求： (1)陈雨菲击球过程中羽毛球的动量变化量； (2)在陈雨菲的这次扣杀中，羽毛球的速度变化、动能变化各是多少？ 解析：　(1)以羽毛球飞来的方向为正方向，由题知羽毛球的初速度v＝25 m/s，羽毛球的末速度v