内容正文:
新高考课程标准
知识网络构建
1.理解冲量和动量。
2.通过理论推导和实验,理解动量定理,能用其解释生产生活中的有关现象。
3.理解动量守恒定律,能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。
4.定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
5.体会用守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐与统一。
实验八:验证动量守恒定律。
第1讲 动量、动量定理及其应用
授课提示:对应学生用书第132页
[主干知识·梳理]
一、动量
1.定义:运动物体的质量和速度的乘积叫作物体的动量,通常用p来表示。
2.表达式:p=mv。
3.单位:kg·m/s。
4.标矢性:动量是矢量,其方向和速度方向相同。
5.动量、动能、动量变化量的比较
名称
动量
动能
动量变化量
定义
物体的质量和速度的乘积
物体由于运动而具有的能量
物体末动量与初动量的矢量差
定义式
p=mv
Ek=mv2
Δp=p′-p
矢标性
矢量
标量
矢量
特点
状态量
状态量
过程量
关联方程
Ek=,Ek=pv,p=,p=
二、动量定理
1.冲量
(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫作这个力的冲量。
公式:I=Ft。
(2)单位:冲量的单位是牛秒,符号是 N·s。
(3)方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向相同。
2.动量定理
(1)内容:物体所受合力的冲量等于物体动量的变化量。
(2)表达式:Ft=Δp=p′-p。
(3)矢量性:动量变化量的方向与合力的冲量的方向相同,可以在某一方向上用动量定理。
[易错易混·诊断]
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
一个质量为m的物体,在粗糙的水平面上运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ。
(1)动量越大的物体,其速度越大。(×)
(2)物体的动量越大,其惯性也越大。(×)
(3)物体所受合力不变,则动量也不改变。(×)
(4)物体沿水平面运动时,重力不做功,其冲量为零。(×)
(5)物体所受合力的冲量的方向与物体末动量的方向相同。(×)
(6)物体所受合力的冲量的方向与物体动量变化量的方向是一致的。(√)
(7)若物体的初速度为v0,则物体停止后,动量的变化量为-mv0。(×)
(8)若物体的初速度为v0,则物体停止所用时间可利用μmg·t=mv0计算。(√)
授课提示:对应学生用书第133页
自主探究
1.动能、动量、动量变化量的比较
项目
动能
动量
动量变化量
定义
物体由于运动而具有的能量
物体的质量和速度的乘积
物体末动量与初动量的矢量差
定义式
Ek=mv2
p=mv
Δp=p′-p
标矢性
标量
矢量
矢量
特点
状态量
状态量
过程量
关联方程
Ek=,Ek=pv,p=,p=
联系
(1)都是相对量,与参考系的选取有关,通常选取地面为参考系
(2)若物体的动能发生变化,则动量一定也发生变化;但动量发生变化时动能不一定发生变化
2.冲量的计算
(1)恒力的冲量:直接用定义式I=Ft计算。
(2)变力的冲量
①方向不变的变力的冲量,若力的大小随时间均匀变化,即力为时间的一次函数,则力F在某段时间t内的冲量I=t,其中F1、F2为该段时间内初、末两时刻力的大小。
②作出F-t图线,图线与t轴所围的面积即变力的冲量,如图所示。
③对于易确定始、末时刻动量的情况,可用动量定理求解,即通过求Δp间接求出冲量。
1.(多选)关于动量、冲量和动能,下列说法正确的是( )
A.物体的动量越大,表明它受到的冲量越大
B.物体的动量变化,其动能有可能不变
C.物体受到合力的冲量作用,则其动能一定变化
D.物体动量变化的方向可能与初动量的方向不在同一直线上
解析:根据动量定理可知,动量的改变量越大,冲量越大,动量和冲量无直接联系,故A错误;匀速圆周运动的速度方向时刻在变化,但速度大小不变,所以动量变化,但动能不变,故B正确;匀速圆周运动的合力的冲量不为零,但动能不变,故C错误;由公式Δp=p′-p可知,由于动量和动量变化量为矢量,遵循平行四边形定则,则物体动量变化的方向可能与初动量的方向不在同一直线上,故D正确。
答案:BD
2.(多选)(2023·广东深圳市模拟)如图所示,物体从t=0时刻开始由静止做直线运动,0~4 s内其合力随时间变化的关系图线为正弦曲线,下列表述正确的是( )
A.0~2 s内合力的冲量一直增大
B.0~4 s内合力的冲量为零
C.2 s末物体的动量方向发生变化
D.0~4 s内物体动量的方向一直不变
解析:由F-t图像中图线与t轴围成的面积表示冲量,可知在0~2 s内合力的冲量一直增大,故A正确;0~4 s内合力的冲量为零