1.2 动量定理（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第一章　动量守恒定律 第2节　动量定理 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 [学习目标] 1. 知道冲量的概念，知道冲量是矢量（物理观念）.2.能 在恒力作用下进行理论推导，得出动量定理及其表达式（科学 探究）.3.会用动量定理解释生产生活中的相关现象和解决实 际问题（科学思维）. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（二） 1. 定义：力与力的 的乘积叫作力的冲量. 2. 表达式：I＝ ⁠. 3. 单位：在国际单位制中，冲量的单位是 ，符号 是 ⁠. 4. 矢量性：冲量是 量，方向与 的方向相同. 5. 物理意义：反映力的作用对 的累积效应. 作用时间　 FΔt　 牛·秒　 N·s　 矢　 力　 时间　 课前　教材预案 知识点1　冲量 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 内容：物体在一个过程中所受力的 ⁠等于它在这个 过程始末的 变化量. 2. 表达式：FΔt＝ ，或I＝ ⁠. 3. 适用条件：动量定理不仅适用于恒力，也适用于 ⁠. 4. 说明：对于变力的冲量，动量定理中的F应理解为变力在作 用时间t内的 值. 冲量　 动量　 mv'－mv　 p'－p　 变力　 平均　 知识点2　动量定理 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. Δp一定时，F的作用时间越短，力就越 ；作用时间越 长，力就越 ⁠. 2. F一定时，F的作用时间越长，Δp就越 ；作用时间越 短，Δp就越 ⁠. 大　 小　 大　 小　 知识点3　动量定理的理解 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 判断下列说法的正误. （1）冲量是矢量，其方向与力的方向相同. （　√　） （2）力越大，力对物体的冲量就越大. （　×　） （3）若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这 段时间内的合外力一定不为零. （　√　） （4）合外力对物体不做功，则物体的动量一定不变. （　×　） √ × √ × 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 水平地面上有一木块，质量为m，它与地面间的动摩擦因数 为μ，在水平恒力作用下由静止开始运动，经过时间2t，撤去 此力，木块又向前滑行一段时间3t后才停止，重力加速度为 g，此恒力的大小为F＝ ⁠. 2.5μmg　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【情境导学】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，用力的传感器记录弹力 随时间的变化关系，发现F－t图线与坐标轴围成的图形的面 积近似相等. 课堂　深度探究 考点1　冲量的理解与计算 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 　 （1）这个面积表示什么？ 答案：（1）弹力的冲量 （2）在碰撞过程中延长作用时间，作用力如何变化？ 答案：（2）减小 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 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积累效应，取决于力和时间这两 个因素，所以求冲量时一定要明确是求哪一个力在哪段时间内 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一致，如果力是 变化的，则冲量的方向应与对应时间内的动量变化量的方向 一致. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 冲量的计算 （1）计算恒力的冲量 直接由公式I＝FΔt计算，冲量的数值等于力的大小与作用时间 的乘积，方向与力的方向一致. （2）计算变力的冲量 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 ①若力与时间呈线性关系，则利用平均力计算变力的冲量，如 上图所示. ②若给出了力随时间变化的图像，则图线与坐标轴围成的面积 表示某段时间内变力的冲量. ③利用动量定理计算. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题1】如图所示，质量为2 kg的物体在倾角为30°、高为5 m的光滑斜面上由静止从顶端下滑到底端的过程中，g取10 m/s，求： （1）重力的冲量； 解析：（1）由牛顿第二定律知，mgsin α＝ma， 解得a＝5 m/s2，由匀变速直线运动公式知h＝gt2，解得t＝2 s，重力的冲量IG＝G·t＝mgt＝2×10×2 N·s＝40 N·s，方向竖 直向下； 答案：（1）40 N·s，方向竖直向下　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）支持力的冲量； 解析：（2）支持力的冲量IN＝N·t＝mgcos α·t＝2×10××2 N·s＝20 N·s，方向垂直斜面向上. 答案：（2）20 N·s，方向垂直斜面向上　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （3）合力的冲量. 解析：（3）合力的冲量等于各个力冲量的矢量和，遵循矢量合成的平行四边形定则. 解法一　利用正交分解法求各个力冲量的矢量和： 在沿斜面方向和垂直斜面方向建立坐标系xOy，则x轴方向上， 各个力冲量的矢量和为Ix＝IGsin α＝20 N·s， y轴方向上，各个力冲量的矢量和为Iy＝IN－IGcos α＝0， 则合力的冲量I＝＝20 N·s，方向沿斜面向下. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解法二　先求合力，再由I＝Ft求合力的冲量： 由题意可知，合力F＝mgsin α＝10 N，方向沿斜面向下，则合 力的冲量I＝Ft＝20 N·s，方向沿斜面向下. 答案：（3）20 N·s，方向沿斜面向下 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：物体下滑过程中所受的各力与合力均为恒力，都可 直接利用公式I＝FΔt求解. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式1】质量m＝1 kg的物体在合外力F的作用下从静止开始 做直线运动.物体所受的合外力F随时间t变化图像如图所示.求 6 s内合外力的冲量大小. 解析：由图像可知2～4 s和4～6 s时冲量等大反向，冲量和为 零.0～2 s的冲量为合外力的冲量，I＝Ft＝2×2 N·s＝4 N·s. 答案：4 N·s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 考点2　用动量定理定性分析生活情境 【情境导学】在现在的交通规则中，都要求汽车驾驶员要系好 安全带，骑摩托带好头盔.那么，你知道交通法规这样规定主 要是为了什么吗？ 答案：为了保护汽车驾驶员和摩托车手的生命安全，在发生交 通事故时，安全带和头盔可以延长人体和头部受到撞击的时 间，从而减小撞击力，保护驾驶员和车手. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 物体的动量变化量一定时，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. 作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力 的作用时间越短，动量变化量越小. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题2】减震性跑步鞋通常有较柔软且弹性好的夹层鞋底帮 助足部减震.如图是某品牌跑鞋结构示意图，关于减震的分析 下列说法正确的是（　　） A. 减震跑步鞋减小了脚掌受力时间 B. 减震跑步鞋减小了人脚与地面作用前后动量的变化量 C. 减震跑步鞋减小了人脚与地面作用过程的作用力 D. 减震跑步鞋减震部分吸收的能量不能再释放出来 答案：C　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：脚在落地前的速度大小相等，脚落地后最后的速度均为 零，说明动量的变化量一定相等；减震跑步鞋主要是延长了与 人相互作用的时间，根据动量定理可知，减小了人与地面的作 用力，且弹性较好，吸收的部分能量可再次回弹给跑步者，选 项A、B、D错误，C正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式2】2024年全国冬季两项锦标赛于1月在内蒙古举行，其 中孟繁棋以34分19秒的成绩取得10公里追逐冠军.运动员从高 处滑行而下，通过起跳台起跳，完成各种空翻、转体、抓板等 技术动作后落地.运动员在落地时都会做向下蹲的动作，这样 做是为了（　　） A. 减小动量的变化量 B. 减小速度的变化量 C. 延长时间，减小冲击力 D. 减小受到的冲量 答案：C　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：运动员从高处落到地面上，速度的变化量不能减小，则 动量的变化量也不能减小.选项A、B错误；由动量定理可得， 受到的冲量不能减小，选项D错误；运动员向下蹲，延长了滑 板与地面的作用时间，由冲量的计算公式I＝FΔt可得，冲量I 一定时，Δt越大，运动员受到的冲击力就越小，选项C正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【情境导学】如图所示，一个质量为m的物体在碰撞时受到另 一个物体对它的恒力F，在F作用下，经过时间t，速度从v变为 v'，应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量Δp 与恒力F及作用时间t的关系. 考点3　动量定理的理解及应用 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 答案：这个物体在恒力F作用过程中的加速度a＝， 根据牛顿第二定律得F＝ma， 联立得F＝m， 整理得Ft＝m（v'－v）＝mv'－mv， 即Ft＝Δp. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 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FΔt＝mv2－mv1是矢量式，运用动量定 理解题时，要注意规定正方向. （3）公式中F是物体所受的合外力，若合外力是随时间均匀变 化的力，则合外力F应是在作用时间内的平均值. （4）动量定理不仅适用于宏观低速运动的物体，也适用于微 观高速运动的粒子. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 动量定理I＝p'－p中，合力的冲量与动量变化量Δp大小相 等，方向相同，常用于求解以下问题： （1）应用I＝Δp求变力的冲量； （2）应用Δp＝FΔt求恒力作用下曲线运动中物体动量的变化； （3）应用Δp＝FΔt求某一段过程的平均作用力. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 3. 应用动量定理解题的基本思路与应用技巧 （1）基本思路 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）应用技巧：对过程较复杂的运动，可分段应用动量定 理，也可整个过程应用动量定理. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题3】在第19届杭州亚运会上，16岁的中国姑娘全红婵最 后一跳逆天反超，获得评委们的四个满分，从而获得女子10米 跳台冠军.如图所示，在比赛中质量为m的全红婵，从跳台上 以初速度v0竖直向上跳起，从跳台上起跳到入水前重心下降了 H. 入水后由于水的阻力使速度减为零，全红婵从接触水面到 下沉到最低点经历的时间为t，重力加速度为g，不计空气阻 力.求； 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （1）全红婵入水瞬间的动量； 解析：（1）全红婵起跳后在空中运动过程，由动能定理得 mgH＝mv2－m， 解得v＝， 所以p＝mv＝m，方向竖直向下. 答案：（1）m，方向竖直向下　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：（2）全红婵从接触水面到下沉到最低点，根据动量定理有mgt－Fft＝0－mv， 解得Ff＝mg＋. （2）全红婵入水后，水的平均阻力大小. 答案：（2）mg＋ 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：先由动能定理计算出入水瞬间的速度，再由动量的 计算公式和动量定理求解动量及阻力大小. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式3】一高空作业的工人重为600 N，系一条长为L＝5 m的 安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t＝1 s，则安全 带受到的平均冲力是多少？（g取10 m/s2） 解析：解法一　分段法： 依题意作图，如图所示， 设工人刚要拉紧安全带时的速度为v1， 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 则＝2gL，解得v1＝. 经缓冲时间t＝1 s后速度变为零，取竖直向下为正方向，对工 人由动量定理知，工人受两个力作用，即平均拉力F和重力 mg，则有（mg－F）t＝0－mv1， 解得F＝， 将数值代入得F＝1 200 N. 由牛顿第三定律知安全带受的平均冲力F'为1 200 N，方向竖直 向下. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解法二　全过程法： 在整个下落过程中对工人应用动量定理，在整个下落过程中， 重力的冲量大小为mg，平均拉力F的冲量大小为Ft. 初、末动量都是零，取竖直向下为正方向，由动量定理得 mg－Ft＝0， 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解得F＝＝1 200 N. 由牛顿第三定律知安全带受到的平均冲力F'＝F＝1 200 N，方 向竖直向下. 答案：1 200 N　方向竖直向下 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. （对冲量的理解）放在水平桌面上的物体质量为m，用一个 大小为F的水平推力推它t秒，物体始终不动，那么t秒内，推力 对物体的冲量大小是（　　） A. Ft B. mgt C. 0 D. 无法计算 答案：A　 解析：根据冲量的定义，推力对物体的冲量大小是推力与其作 用时间的乘积，与重力无关，选项A正确. 课末　随堂演练 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. （利用动量定理定性分析实际问题）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成汽车的动能 D. 延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 答案：D　 解析：行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内安全气囊被弹出 并瞬间充满气体，增大了司机的受力面积，减少了司机单位面 积的受力大小，延长了司机的受力时间，选项A错误，D正 确；碰撞前司机的动量等于其质量与速度的乘积，碰撞后司机 的动量为零，所以安全气囊不能减少碰撞前后司机动量的变化 量，选项B错误；司机与气囊的碰撞有能量损失，司机的动能 未完全转换成汽车的动能，选项C错误. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 3. （动量定理的应用）（多选）古时有“守株待兔”的寓 言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致 死.若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2 s，则被撞死的兔 子奔跑的速度可能是（重力加速度g取10 m/s2）（　　） A. 1 m/s B. 1.5 m/s C. 2 m/s D. 2.5 m/s 答案：CD　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：根据题意建立模型，设兔子与树桩的撞击力为F，兔子 撞击树桩后速度为零，根据动量定理有Ft＝mv，所以v＝， 被撞死的兔子的奔跑速度满足v≥＝gt＝10×0.2 m/s＝ 2m/s，选项C、D正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 4. 我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气 式客机C919首飞成功，拉开了全面试验试飞的新征程.假设飞 机在平直跑道上从静止开始自西向东做加速运动，经过时间t ＝30 s后达到起飞所要求的速度v＝80 m/s，此时滑行距离为x ＝1.8×103 m.已知飞机质量m＝7.5×104 kg，牵引力恒为F＝ 2.5×105 N，加速过程中受到的阻力随速度变化，重力加速度 g取10 m/s2，求飞机加速过程中： 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （1）飞机达到起飞要求时的动量大小； 解析：（1）根据动量的定义p＝mv， 代入数据可得p＝6×106 kg·m/s. 答案：（1）6×106 kg·m/s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）牵引力的平均功率； 解析：（2）由W＝Fx，＝， 代入数据可得＝＝ W＝1.5×107 W. 答案：（2）1.5×107 W 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （3）飞机所受阻力的冲量. 解析：（3）取向东为正方向，对飞机加速过程， 由动量定理Ft－If＝mv 解得If＝1.5×106 N·s，方向向西. 答案：（3）1.5×106 N·s，方向向西 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（二） （建议用时：40分钟） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（二） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$