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

第1节　动量和动量定理 学业要求＋核心素养 1．能在具体情境中写出物体的动量和冲量及动量的变化量的表达式、单位和性质。(物理观念) 2．知道冲量的概念，知道冲量是矢量。(物理观念) 3．能在具体情境中写出动量定理。(科学思维) 4．会用动量定理解释和处理生活中的简单问题。(科学态度与责任) 一、动量 1．基础梳理 (1)物体的质量与速度的乘积称为物体的动量。公式：p＝mv，单位：kg·m/s，读作“千克米每秒”。 (2)动量的特征是什么？ 提示：①动量是状态量，它与某一时刻对应。 ②动量是矢量，其方向与物体的速度方向相同。 (3)动量的物理意义是什么？ 提示：速度从运动学角度量化了机械运动的状态，动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。 (4)什么是动量的变化量？ 提示：物体在某段时间内末动量p2与初动量p1的矢量差(也是矢量)，Δp＝p2－p1(矢量式)。 2．尝试探究 一个质量为m＝40 g的乒乓球自某一高处落下，以速度v＝1 m/s碰地，碰后竖直向上弹回，弹回时的速度大小为v′＝0.5 m/s，碰撞时间极短。试写出： (1)乒乓球落地时的动量； 提示：取竖直向下为正方向，则乒乓球落地时的动量为p＝mv＝0.04×1 kg·m/s＝0.04 kg·m/s。 (2)乒乓球与地面碰撞结束时的动量； 提示：取竖直向下为正方向，乒乓球与地面碰撞结束时的动量为p′＝mv′＝0.04×(－0.5) kg·m/s＝－0.02 kg·m/s，负号表示p′的方向与所取的正方向相反，即竖直向上。 (3)在碰撞过程中乒乓球的动量变化量。 提示：乒乓球的动量变化量为Δp＝p′－p＝－0.02 kg·m/s－0.04 kg·m/s＝－0.06 kg·m/s，负号表示Δp的方向与所取的正方向相反，即竖直向上。 二、动量定理 1．基础梳理 (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。 ②表达式：I＝Ft，国际单位：N·s。 ③矢量性：冲量是矢量，恒力的冲量方向跟力的方向相同。 (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：Ft＝mv2－mv1或I＝p2－p1。 ③说明：对于变力的冲量，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。 2．尝试探究 在跳高比赛中，质量m＝70 kg的撑竿跳高运动员从h＝5 m高处落到海绵垫上，经Δt＝1 s后停止运动。(g取10 m/s2) (1)运动员从接触海绵垫到停止，动量的变化量是多少？ 提示：取竖直向下为正方向，运动员接触海绵垫时的速度v＝＝10 m/s，初动量p1＝mv＝700 kg·m/s，末动量p2＝0，动量的变化量Δp＝p2－p1＝－700 kg·m/s，方向竖直向上。 (2)海绵垫对运动员的平均冲力为多大？ 提示：从接触海绵垫到停止，由动量定理得(mg－F)Δt＝Δp，解得F＝1400 N。 (3)为什么要在运动员落地处放很厚的海绵垫子？ 提示：人落到海绵垫子上时，可经过较长的时间使速度减小为0，在动量的变化量相同的情况下，会使运动员受到的冲击力减小，从而对运动员起到保护作用。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)动量相同的物体，运动方向不一定相同。 (　　) ×　提示：动量相同是指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体运动方向一定相同。 (2)动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力。 (　　) √　提示：如果物体受到变力的作用则不能直接用Ft求变力的冲量，可以先求出该力作用下物体动量的变化量Δp，然后利用动量定理求变力的冲量I。 2．关于冲量，下列说法正确的是(　　) A．冲量是物体动量变化的原因 B．作用在静止的物体上的力的冲量一定为0 C．动量越大的物体受到的冲量越大 D．冲量的方向就是物体运动的方向 A　解析：力作用一段时间便有了冲量，而力作用一段时间后，物体的运动状态发生了变化，物体的动量也发生了变化，因此说冲量使物体的动量发生了变化，选项A正确；只要有力作用在物体上经历一段时间，这个力便有了冲量I＝Ft，与物体处于什么状态无关，物体运动状态的变化情况是所有作用在物体上的力共同产生的效果，选项B错误；物体所受冲量I＝Ft与物体动量的大小无关，选项C错误；冲量的方向与物体运动的变化方向有关，与物体运动的方向无关，选项D错误。 3．(多选)如图所示是大家熟悉的“守株待兔”的寓言故事。假设兔子的头部受到大小等于自身重力的打击力时即可致死，若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则被撞死的兔子的奔跑速度大小可能是(g取10 m/s2)(　　)　 A．1 m/s B．1.5 m/s C．2 m/s D．2.5 m/s CD　解析：根据题意建立模型，设兔子与