(教用word)第1章 2 动量定理-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

2　动量定理 核心素养目标 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 理解冲量的概念，掌握冲量的表达式、单位 理解动量定理的内容，掌握其表达式，并能利用动量定理分析问题 探究汽车碰撞中的安全性能 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象 一、动量定理 1．冲量 (1)定义：力与力的作用时间的乘积。 (2)公式：I＝F(t′－t)＝FΔt。 (3)单位：牛秒，符号是N·s。 (4)矢量性：方向与力的方向相同。 (5)物理意义：反映力的作用对时间的累积效应。 2．动量定理 (1)物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。 (2)表达式：I＝p′－p或F(t′－t)＝mv′－mv。 注意：冲量的大小与物体是否运动无关。 二、动量定理的应用 根据动量定理可知：如果物体的动量发生的变化是一定的，那么作用的时间短，物体受的力就大；作用的时间长，物体受的力就小。 判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)冲量是矢量，其方向与力的方向相同。 (√) (2)力越大，力对物体的冲量就越大。 (×) (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0。 (√) (4)合外力对物体不做功，则物体的动量一定不变。 (×) (5)物体在一个过程中动量变化量的方向与它在这个过程中速度变化量的方向相同。 (√) (6)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，这样做的目的是延长力作用的时间，以减小地面对人的冲击力。 (√) 　 　　对冲量的理解 如图所示，文具盒静止一段时间，重力对它做功一定为0，而这一段时间内重力的冲量为0吗？ 提示：文具盒静止一段时间，其位移为0，故重力做功为0，而冲量是指力与时间的乘积，所以重力的冲量不为0。 1．对冲量的理解 (1)冲量是过程量：冲量描述的是作用在物体上的力对时间的累积效应，与某一过程相对应。 (2)冲量的矢量性：冲量是矢量，在作用时间内力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同，如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。 (3)冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性。 (4)冲量的单位：冲量与动量的单位关系是1 N·s＝1 kg·m/s。 2．冲量的计算 (1)计算冲量的大小时，一定要注意是哪个力在哪一段时间内的冲量，只要力不为0，一段时间内的冲量就不为0。 (2)公式I＝FΔt只适用于计算恒力的冲量，若是变力的冲量，可考虑用以下方法求解： ①用动量定理I＝mv′－mv求冲量。 ②若力随时间均匀变化，则可用平均力求冲量。 ③若给出了力F随时间t变化的图像，可用F­t图像与t轴所围的面积求冲量。如图所示，力F在 0～1 s内的冲量I1＝F1t1＝20×1 N·s＝20 N·s，力F在 0～6 s内的冲量I＝20×1 N·s－10×5 N·s＝－30 N·s。 (3)合冲量计算的三种方法 ①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。 ③用动量定理I＝p′－p求解。 在倾角为37°、足够长的斜面上，有一质量为5 kg的物体沿斜面滑下，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体下滑2 s的时间内，物体所受各力的冲量。(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 解析：物体沿斜面下滑的过程中，受重力、支持力和摩擦力的作用。 重力的冲量IG＝Gt＝mgt＝5×10×2 N·s＝100 N·s，方向竖直向下。 支持力的冲量IN＝FNt＝mgcos α·t＝5×10×0.8×2 N·s＝80 N·s，方向垂直于斜面斜向上。 摩擦力的冲量If＝Fft＝μmgcos α·t＝0.2×5×10×0.8×2 N·s＝16 N·s，方向沿斜面向上。 答案：见解析 (1)在求力的冲量时，首先明确是求哪个力的冲量，是恒力还是变力。 (2)注意不要忘记说明冲量的方向。 如图所示，质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动，经过时间t1速度变为0，然后又下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff。在整个过程中，重力对滑块的总冲量为(　　) A. mgsin θ(t1＋t2) B. mgsin θ(t1－t2) C. mg(t1＋t2) D. 0 C　解析：根据冲量的定义式I＝FΔt，重力对滑块的冲量应为重力与作用时间的乘积，所以IG＝mg(t1＋t2)，故C正确。 　 　　动量定理的理解及应用 把一篮子鸡蛋放在摩托车上运输，结果会怎么样呢？可能多数会被打碎。现在，把鸡蛋放到海绵盒子中，如图所示，即使是长途运输也不会破碎，你能解释这种现象吗？ 提示：物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越