第一章 第二节 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（粤教版2019）

第二节　动量定理 课程内容要求 核心素养提炼 1.掌握动量定理，理解动量定理的物理意义． 2．学会应用动量定理分析物理现象，应用动量定理解决生产、生活中的实际问题. 1.物理观念：动量定理的内容和公式． 2．科学思维：应用动量定理解析物理现象，建立模型求解打击过程的平均作用力等． 3．科学态度与责任：关注动量定理在生活实际、体育运动、科学实验中的应用. 一、动量定理的推导 1．推导过程：根据牛顿第二定律，F＝ma.由运动学公式a＝可得Ft＝mvt－mv0. 2．动量定理 (1)内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量． (2)公式：Ft＝mvt－mv0. [判断] (1)物体动量的变化量越大，物体受到的作用力越大．(×) (2)由F＝可知，当F为恒量时，物体动量的变化与作用时间成正比．(√) (3)在发生交通事故时，系上安全带起缓冲作用，可以减轻对车内人员的伤害．(√) 二、动量定理的应用 1．动量的变化量一定时，作用时间短，物体受的力就大，作用时间长，物体受的力就小． 2．当作用力是变力时，根据动量定理，可以求解变力作用过程中平均作用力的大小． [思考] 在地面上垫一块较厚的软垫(如枕头)，手拿一枚鸡蛋轻轻地释放让它落到软垫上，鸡蛋会不会破？动手试一试，并用本节知识进行解释． 提示　鸡蛋不会破，因为软垫延长了与鸡蛋的作用时间，根据动量定理得F＝，即鸡蛋受到的冲击力减小，故不会破． 探究点一　动量定理的理解和定性分析 高空坠物已成为危害极大的社会安全问题．请你观察方框中的实例分析从高楼上落下的鸡蛋为什么会对人有如此巨大的伤害？ 提示　鸡蛋落在人头上、作用时间很短，而楼层越高，砸中人的头部时动量变化越大，从而对人的作用力越大． 1．对动量定理的理解 (1)适用对象：动量定理的研究对象为单个物体或可视为单个物体的系统． (2)动量定理中的Ft指的是合外力的冲量，或是外力冲量的矢量和，还可以是外力在不同阶段冲量的矢量和． (3)公式中的Δp指的是动量的变化，Δp的方向跟合外力冲量的方向相同． (4)动量定理F合t ＝p2－p1是一个矢量式，运算遵循平行四边形定则． 2．定性分析两类现象 类型一：物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之力就越小．例如，易碎物品包装箱内为防碎而放置碎纸、刨花、塑料泡沫等填充物． 类型二：作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大，反之动量变化量就越小．例如，杂耍中，用铁锤猛击“气功师”身上的石板令其碎裂，作用时间很短，铁锤对石板的冲量很小，石板的动量几乎不变，“气功师”才不会受伤害． (多选)如图所示，铁块压着一张纸条放在水平桌面上，第一次以速度v抽出纸条后，铁块落在水平地面上的P点，第二次以速度2v抽出纸条，则(　　) A．铁块落地点在P点左边 B．铁块落地点在P点右边 C．第二次纸条与铁块的作用时间比第一次短 D．第二次纸条与铁块的作用时间比第一次长 [思路点拨]　(1)第一次与第二次铁块和纸条间的摩擦力是相同的． (2)第二次速度快，铁块和纸条相互作用的时间短，摩擦力的冲量较小． AC　[以不同的速度抽出纸条时，铁块所受摩擦力相同，抽出纸条的速度越大，铁块与纸条相互作用的时间越短，铁块受到合力的冲量越小，故铁块获得的速度越小，铁块平抛的水平位移越小，所以选项A、C正确．] [训练1]　我们都有这样的经验，玻璃杯落在水泥地面上会破碎，而从相同的高度落在地毯上不会破碎，对这一现象的解释，正确的是(　　) A．玻璃杯落到水泥地面上的动量较大 B．玻璃杯落到水泥地面上的冲量较大 C．玻璃杯落到地毯上动量的变化量较小 D．玻璃杯落到地毯上，减速时间较长，受到的冲击力较小 D　[杯子从同一高度掉下，与水泥地或地毯接触前瞬间速度相同，动量相同，与水泥地或地毯作用后速度均变为零，杯子动量的变化相同．由动量定理可知，杯子受到合外力的冲量相同．故A、B、C错误．杯子与水泥地作用时间短，减速时间短．杯子与地毯作用时间长，减速时间长，由动量定理Δp＝Ft，Δp相同，可判断出D正确．] 探究点二　动量定理的实际应用 现代切割技术常用一种“水刀”．它将水从高压水枪中高速射出，形成很细的水束，用来切割钢板等物体．已知水束的横截面积为S，速度为v，并垂直射向钢板，若水射上钢板后的速度视为0，水的密度为ρ，求水对钢板的平均冲击力． 提示　设经过Δt时间，高压水枪中射出水的质量 m＝ρ Sv·Δt. 根据动量定理． ·Δt＝mv＝ρSv2·Δt 可得＝ρSv2. 1．三种类型的问题 (1)应用动量定理可以计算某力或合力的冲量，通常多用于计算变力的冲量． (2)应用动量定理可以计算某一过程中的平均作用力，通常多用于计算持续作用的变力的平均大小． (3)应用动量定理可以计算物体的初、末动量，尤