第一章 第一、二节 冲量 动量 动量定理(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

　第一章　动量和动量守恒定律 第一、二节　冲量 动量 动量定理 核心素养导学 物理观念 (1)通过分析碰撞中的不变量，掌握动量的概念，会计算一维情况下的动量变化量。 (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。 科学思维 理解动量定理的推导过程，能分析与动量变化相关的问题。 科学态度与责任 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生产生活中的有关现象，有将所学知识应用于生活实际的意识，有主动进行科学普及的兴趣。 一、冲量和动量 1．冲量 (1)定义：作用力在时间上的积累。 (2)公式：I＝Ft。 (3)单位：牛秒，符号是N·s。 (4)矢量性：方向与力的方向相同。 2．动量 (1)定义：物体的质量和速度的乘积。 (2)公式：p＝mv。 (3)单位：千克米每秒，符号：kg·m/s。 (4)矢量性：方向与速度的方向相同，运算遵守平行四边形定则。 (1)物体速度的大小不变而方向变化时，动量一定发生变化。 (2)动量和冲量的正负不代表其大小，只代表动量和冲量的方向。　　 二、动量定理 1．动量定理的推导 (1)如图所示，一个质量为m的物体在恒定合力F的作用下，经过时间t，速度由v0变为vt，由牛顿第二定律可得：F＝ma。 由运动学公式可得a＝，Ft＝mvt－mv0。 (2)内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。 (1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系。 (2)动量定理表达式是矢量式，式中的等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。　　 (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＝。 2．动量定理的应用 (1)通过缩短作用时间来得到很大的力，如冲床冲压钢板、在木板或者墙上钉钉子、球棒打击垒球等。 (2)通过延长作用时间来减小作用力，如轮渡码头的橡皮轮胎、安全带和安全气囊等。 (3)避免一些生命财产安全的损失，如飞机驱赶鸟类、严禁高空抛物等。 1．如图所示，有一质量m＝50 kg 的人在水平路面上行走了5分钟，其重力的冲量为多少？(g＝10 m/s2) 提示：I＝mgt＝50×10×5×60 N·s＝1.5×105 N·s，方向竖直向下。 2．摩天轮是一种大型转轮状的机械游乐设施。小刚搭乘挂在摩天轮边缘的座舱随摩天轮在竖直面内做匀速圆周运动。 (1)不同时刻小刚的动量相同吗？ (2)不同时刻小刚的动能相同吗？ 提示：(1)因为小刚速度方向时刻改变，故小刚的动量不相同； (2)动能是标量，没有方向，所以小刚的动能时刻相同。 3．如图所示，背越式跳高时，为什么在杆下放上厚厚的海绵垫？ 提示：根据动量定理FΔt＝Δp，动量变化量Δp一定时，作用时间Δt越长，则作用力F越小。厚厚的海绵垫是为了保护运动员免受伤害的，跳高运动员过杆后落在厚厚的海绵垫上与直接落到硬地面上相比较，延长了作用时间，减小了运动员所受的冲击力。 新知学习(一)|对动量的理解 [任务驱动] 如图所示，某足球运动员踢一个质量为0.4 kg的足球。 若足球以10 m/s的速度撞向球门门柱，然后以3 m/s 的速度反向弹回，则足球的初动量、末动量以及与球门门柱碰撞过程中动量的变化量各是多少？ 提示：取向右为正方向，则足球的初、末动量分别为p1＝mv1＝0.4×10 kg·m/s＝4 kg·m/s，方向向右，p2＝mv2＝0.4×(－3)kg·m/s＝－1.2 kg·m/s，即方向向左，足球动量的变化量为Δp′＝p2－p1＝－5.2 kg·m/s，即方向向左。 [重点释解] 1．对动量的认识 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 矢量性 动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同 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 (1)动量的变化量是过程量，分析计算时，要明确是物体在哪一个过程的动量变化。 (2)动量的变化量Δp＝p′－p是矢量式，Δp、p′、p间遵循平行四边形定则，如图所示。 (3)Δp的计算 ①当p′、p在同一直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数运算； ②当p′、p不在同一直线上时，应依据平行四边形定则运算。 3．动量和动能的比较 比较项 动量 动能 物理意义 描述机械运动状态的物理量 定义式 p＝mv Ek＝mv2 标矢性 矢量 标量 换算关系 p＝，Ek＝ [典例体验] [典例]　(2022·深圳高二检测)羽毛球是速度最快的球类运动，在一场羽毛球比赛中，假设球的速度为90 km/h，羽毛球运动员将球以342 km/h的速度反向击回。设羽毛球质量为5 g，试求： (1)羽毛球运动员击球过程中羽毛球的动量变化量； (2)在羽毛球运动员