第1章 1,2 动量～动量定理-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册人教版（教师用书）

1　动　量 2　动量定理 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．通过实验寻求碰撞中的不变量。 2．理解动量概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量。 3．理解冲量的概念，知道冲量是矢量；理解动量定理及其表达式。 能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。 一、动量 阅读教材，并回答： 1．对于教材图1.1­1所示实验现象你有何猜想？ 答　略 2．分析图1.1­2实验表中记录的数据，你可得出什么结论？ 答　略 [概念·规律] 1．定义：物体的__质量__和__速度__的乘积叫作物体的动量。用字母p表示，单位：　千克米每秒(或kg·m/s)　。 2．动量的矢量性：动量是__矢__(填“矢”或“标”)量，方向与__速度的方向__相同，运算遵循平行四边形定则。 二、动量定理 阅读教材，并回答： 根据教材图1.2­1，试探究物体动量的变化与外力F的关系式。 答　见教材 [概念·规律] 1．冲量 (1)定义：力与力的作用时间的__乘积__叫作力的冲量。 (2)定义式：__I＝FΔt__。 (3)冲量是__矢__(填“矢”或“标”)量，若是恒力的冲量，则冲量的方向与__力F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)表达式：__I＝p′－p__或F(t′－t)＝__mv′－mv__。 探究点一　动量及动量的变化量 [交流讨论] 1．动量：(1)当两个物体的动量相同时，其动能一定相同吗？ (2)当两个物体的动能相同时，其动量一定相同吗？ 答　(1)不一定　(2)不一定 2．动量的变化量：(1)动量的变化量也是矢量，动量变化量的方向与初状态的动量方向一定相同吗？ (2)如何确定动量变化量的大小和方向？ 答　(1)不一定　(2)选取正方向进行矢量合成 [归纳总结] 1．动量的变化量 (1)动量的变化量是矢量。 Δp＝p′－p是矢量式，运算遵循平行四边形定则。 (2)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。 2．动量与动能的比较 (1)区别：动量是矢量，动能是标量。 (2)联系：动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，大小关系为Ek＝或p＝。 　一质量m＝0.2 kg的皮球从高H＝0.8 m处自由落下，与地面相碰后反弹的最大高度h＝0.45 m。(g＝10 m/s2)试求：球与地面相互作用前、后时刻的动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化。 [解析]　以向下的方向为正，则由mgH＝mv得 与地面接触时的速度v1＝4 m/s 此时的动量大小p1＝mv1＝0.8 kg·m/s，方向向下，为正。 由mhg＝mv可得球刚离开地面时的速度v2＝3 m/s 此时的动量大小p2＝mv2＝0.6 kg·m/s，方向向上，为负。 所以Δp＝p2－p1＝(－0.6 kg·m/s)－0.8 kg·m/s＝－1.4 kg·m/s，负号表示方向向上。 [答案]　p1＝0.8 kg·m/s，方向向下　p2＝0.6 kg·m/s，方向向上　Δp＝1.4 kg·m/s，方向向上 1．羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s，假设羽毛球飞来的速度为50 m/s，运动员将羽毛球以100 m/s的速度反向击回。设羽毛球的质量为10 g，试求： (1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量； (2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量。 解析　(1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则 p1＝mv1＝10×10－3×50 kg·m/s＝0.5 kg·m/s， p2＝mv2＝－10×10－3×100 kg·m/s＝－1 kg·m/s， 所以动量的变化量 Δp＝p2－p1＝－1 kg·m/s－0.5 kg·m/s＝－1.5 kg·m/s， 即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反。 (2)羽毛球的初动能：Ek＝mv＝12.5 J， 羽毛球的末动能：Ek′＝mv＝50 J， 所以ΔEk＝Ek′－Ek＝37.5 J。 答案　(1)1.5 kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反　(2)37.5 J 探究点二　冲量及冲量的计算 [交流讨论] 若给出了力随时间变化的图像如教材图1.2­2所示，怎样求变力的冲量？ 答　面积法 [归纳总结] 1．冲量的计算 (1)求某个恒力的冲量：用该力和力的作用时间的乘积来求。 (2)求合冲量的两种方法： 可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合Δt求解。 2．冲量与功的区别 (1)若某个力在一段时间内，做的功为零，冲量不一定为零。 (2)