1.2动量定理-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第一章 动量守恒定律 1.2 动量定理 【核心素养目标】 1.物理观念 理解冲量的概念，知道其矢量性。 2. 科学思维 通过理论推导掌握动量定理的表达式，理解其确切含义。 3. 科学探究 探究变力冲量的计算方法，体会微分思想的应用。 4. 科学态度与责任 通过对缓冲现象的分析，体会物理规律在生产、生活中的应用。 【预习探究】 知识点一　动量定理 1．冲量 (1)概念：力与力的作用时间的乘积。 (2)定义式：I＝FΔt(F为恒力)(填“变力”或“恒力”)。 (3)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量。 (4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号为N·s。 (5)矢量性：如果力的方向恒定，则冲量I的方向与力的方向相同。 2．动量定理 (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或F(t′－t)＝mv′－mv。 上式也可写成 FΔt= Δp 即F= 物体所受的合外力等于物体动量变化率。这是用动量表示的牛顿第二定律。 【特别提醒】　与动量的变化量相关的因素是：力与力的作用时间。 知识点二　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，那么作用时间越短，物体受的力就越大；作用时间越长，物体受的力就越小。 【思考】 　物体动量的变化大，物体所受的作用力就一定大吗？ 【情景探究1】 如图中文具盒静止一段时间，在这一段时间内重力的冲量为零吗？为什么？ 1．对冲量的理解 (1)冲量是过程量 冲量是力作用在物体上的时间累积效应，取决于力和时间这两个因素，所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量。 (2)冲量是矢量 在力的方向不变时，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。 2．冲量的计算 (1)求恒力的冲量 冲量等于力和力的作用时间的乘积(无论物体是否运动，无论物体在该力的方向上是否有位移)。 (2)求变力的冲量 ①若力与时间成线性关系，则可用平均力求变力的冲量。 ②若给出了力随时间变化的图像如图所示，可用面积法求变力的冲量。 ③利用动量定理求解。 【典例1】质量相同的子弹、橡皮泥和钢球以相同的水平速度射向竖直墙壁，结果子弹穿墙而过，橡皮泥粘在墙上，钢球被弹回．不计空气阻力，关于它们对墙的水平冲量的大小，下列说法正确的是(　　) A．子弹对墙的冲量最小 B．橡皮泥对墙的冲量最小 C．钢球对墙的冲量最小 D．子弹、橡皮泥和钢球对墙的冲量大小相等 【典例2】如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d四个点位于同一圆周上，a在圆周最高点，d在圆周最低点，每根杆上都套着质量相等的小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c三个点同时由静止释放．关于它们下滑的过程，下列说法正确的是(　　) A．重力对它们的冲量相同 B．弹力对它们的冲量相同 C．合外力对它们的冲量相同 D．它们动能的增量相同 　【方法归纳】 (1)定义式I＝Ft仅限于恒力的冲量，且无需考虑物体的运动状态。 (2)求合力的冲量时可以先求每个力的冲量，再求各力冲量的矢量和或先求合力，再求其冲量。 (3)若力为一般变力，不能直接计算冲量，要灵活应用图像法或动量定理。 【情景探究2】 快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。请运用所学物理知识分析说明这样做的道理。 1．动量定理的理解： (1)物理意义：合外力的冲量是动量变化的原因。 (2)矢量性：合外力的冲量方向物体动量变化量方向相同。 (3)相等性：物体在时间Δt内所受合外力的冲量等于物体在这段时间Δt内动量的变化量。 (4)独立性：某方向的冲量只改变该方向上物体的动量。 (5)适用范围： ①动量定理不仅适用于恒力，而且适用于随时间而变化的力。 ②对于变力，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。 ③不仅适用于单个物体，而且也适用于物体系统。 2．动量定理的应用 (1)用动量定理解释现象 ①物体的动量变化一定，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小。 ②作用力一定，此时力的作用时间越长，物体的动量变化越大；力的作用时间越短，物体的动量变化越小。 (2)应用I＝Δp求变力的冲量。 (3)应用Δp＝F·Δt求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化量。 【典例3】　(2020·全国Ⅰ卷，14)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是(　　) A．增加了司机单位面积的受力大小 B．减少了碰撞前后司机动量的变化量 C．将司机的动能全部转换