第一章 第2节 动量定理（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第2节　动量定理 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.知道冲量的概念及其矢量性。 2．知道动量定理适用于变力的情况。 1.通过理论推导，掌握动量定理，理解其确切含义。 2．领会求变力冲量时的极限思想。 通过用动量定理解释生活、生产中的相关现象，形成用科学的眼光去看待问题的态度。 [对应学生用书P5] 一、冲量的理解与计算 　(1)定义：力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量，用字母I表示。 (2)公式：I＝FΔt。 (3)单位：牛秒，符号：N·s。 (4)矢量性：方向与力的方向相同。 (5)物理意义：反映了力的作用对时间的积累效应。 二、动量定理及其应用 (1)内容：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)公式：I＝p′－p＝mv′－mv。 (3)牛顿第二定律的另一种表述：作用在物体上的合力等于物体动量的变化率，即F＝。 1.(物理与体育)某次体育运动会上，一位运动员的跳远比赛照片如图所示，请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)运动员在起跳时踏地的力越大，力对运动员的冲量就越大。(　　×　　) (2)运动员起跳后在空中运动过程中，由于其速度方向不断发生变化，所以不同时间段内其动量变化量的方向也在不断发生变化。(　　×　　) 2．(教材拓展P9)“科学漫步” 体会动量定理反映了力对时间的累积效应，动能定理反映了力对空间的累积效应。 [对应学生用书P5] 探究点一___冲量的理解与计算 如图甲所示，让两只鸡蛋从相同高处自由落下，分别落在海绵垫上和塑料盘中，用力传感器记录弹力随时间的变化关系，发现Ft图线与坐标轴围成的图形的面积近似相等。 [问题设计] (1)这个面积表示什么？ (2)由图乙可以看出，在碰撞过程中延长作用时间，作用力如何变化？ 提示：(1)力对时间的积累效果。 (2)作用力将变小。 1．冲量与功的比较 冲量 功 公式 I＝FΔt W＝Fx 标、矢量 矢量 标量 意义 力对时间的积累，在Ft图像中可以用图线下的面积表示 力对位移的积累，在Fx图像中可以用图线下的面积表示 正、负 正、负表示与正方向相同或相反 正、负表示动力做功或阻力做功 作用效果 改变物体的动量 改变物体的动能 2.冲量的求解方法 (1)恒力冲量的求解 用公式I＝FΔt计算，这时冲量的数值等于力的大小与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力的方向一致。 (2)变力冲量的求解 ①若力的方向不变而大小随时间均匀变化，则该力的冲量可以用平均力来计算，其公式为I＝Δt。 ②利用Ft图像中的“面积”求变力的冲量。面积大小表示冲量的大小，面积的正负表示冲量的方向。 某力F随时间t变化的图像(Ft图像)如图所示，则图中阴影部分的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量。 【例1】 下列关于冲量的说法正确的是(　　) A．物体受到很大的冲力时，其冲量一定很大 B．当力与位移方向垂直时，该力的冲量为零 C．不管物体做什么运动，在相同时间内该物体所受重力的冲量都相同 D．只要力的大小恒定，在相同时间内的冲量就恒定 C　解析：冲量是力与时间的乘积，是矢量，力大，冲量不一定大，A错误；冲量是力对时间的累积，与力和位移方向是否垂直无关，B错误；不管物体做什么运动，在相同时间内该物体所受重力的冲量都相同，C正确；力的大小恒定，但相同时间内冲量的方向不一定相同，D错误。 [练1] (多选)质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，如图所示，经时间t，下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　) A．重力对物体的冲量大小为mgt sin θ B．支持力对物体的冲量大小为零 C．摩擦力对物体的冲量大小为mgt sin θ D．合力对物体的冲量大小为零 CD　解析：根据冲量的定义可知，重力对物体的冲量大小为mgt，A错误；对物体进行受力分析可知支持力大小FN＝mg cos θ，则支持力对物体的冲量大小为mgt cos θ，B错误；摩擦力Ff＝mg sin θ，所以摩擦力对物体的冲量大小为mgt sin θ，C正确；因物体静止，合力为零，则合力对物体的冲量大小为零，D正确。 探究点二___动量定理及其应用 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，跳远时要落在沙坑中…… [问题设计] 以上例子中这样做的目的是什么？ 提示：这样做可以延长作用的时间，以减小接触面对人的冲击力。 1．对动量定理的理解 (1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因； (2)动量定理的表达式Ft＝mv′－mv是矢量式，在一维情况下运用动量定理解题时，要注意规定正方向； (3)公式中的F是物体所受的合外力，若合外力F与时间成线性关系，则F应是合外力在作用时间内的平均值； (4)动量定理不仅适用于