第1章 2 动量定理-【精彩三年】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

2　动量定理 第一章　动量守恒定律 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 命题整体感知 尝试与研析 01 02 课标要点 学科素养 链接浙江选考 1．通过日常生活现象，理解冲量的定义及动量定理的确切含义。 2．能分析生活中的缓冲现象 物理观念：理解冲量的概念。 科学思维：领会利用“微元法”求变力冲量的极限思想，能推导出动量定理。 科学态度与责任：能在实际生活中应用缓冲来解除危机，提高安全意识与社会责任 1．理解冲量的概念，掌握动量定理。 2．会用动量定理解释相关现象和解决实际问题 教材整体初识 构建与探源 01 1．概念：力与力的____________的乘积。 2．定义式：I＝FΔt(F为恒力)。 3．物理意义：反映了力的作用对时间的累积效应。力越大，作用时间________，冲量就越大。 4．单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号为__________。 5．矢量性：如果力的方向不变，则冲量I的方向与力的方向________。 知识点一　冲量 作用时间 越长 N·s 相同 6．冲量与功的比较 知识点一　冲量 比较项目 冲量 功 区别 公式 I＝FΔt W＝Fx 标、矢量 矢量 标量 意义 力对时间的累积，在F-t图像中可以用图线下的面积表示 力对位移的累积，在F-x图像中可以用图线下的面积表示 正、负 正、负表示与正方向相同或相反 正、负表示动力做功或阻力做功 作用效果 改变物体的动量 改变物体的动能 相同点 都是过程量 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)作用在静止物体上的力，其冲量一定为0。(　　) (2)力的作用时间越短，物体受到的冲量越大。　(　　) (3)力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同。(　　) (4)恒力的冲量方向与恒力的方向一致。(　　) (5)冲量是反映力对时间的累积效应的物理量。(　　) 知识点一　冲量 × × √ √ √ 2．思考题：在图甲、乙所示两种情况中，人用相同大小的恒定拉力拉绳子，使人和船A均向右运动，经过相同的时间t，图甲中船A没有到岸，图乙中船A没有与船B相碰，则在时间t内，图甲中人对绳子拉力的冲量与图乙中人对绳子拉力的冲量有什么样的关系？ 知识点一　冲量 答案：题图甲、乙中两种情况下，人对绳子的拉力大小相等、方向相同，由冲量的定义式I＝FΔt可知，两种情况下拉力的冲量相等。 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________变化量。 2．公式：F(t′－t)＝mv′－mv或I＝p′－p。 知识点二　动量定理 动量 [思辨] 1．判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)冲量是物体动量变化的原因。(　　) (2)某一时刻动量越大的物体受到的冲量越大。(　　) (3)物体受到的冲量与物体在某时刻的动量的大小无关。(　　) (4)动量定理F(t′－t)＝mv′－mv中的F指的是物体受的合力。(　　) 知识点二　动量定理 √ × √ √ 2．思考题：“守株待兔”是众所周知的寓言故事。若兔子的头部受到大小等于自身体重大小的打击力时即可致死，兔子与树桩发生碰撞的作用时间为0.2 s，则撞死的兔子奔跑速度至少是多少？重力加速度g取 10 m/s2。　 知识点二　动量定理 知识点二　动量定理 命题整体感知 尝试与研析 02 类型一　冲量的求解 角度1：求解冲量的注意事项 1．冲量是过程量，是力在一段时间内的积累，它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。冲量的运算遵循平行四边形定则，合冲量等于各力冲量的矢量和。若整个过程中，物体在不同阶段受力不同，则合冲量为各阶段冲量的矢量和。 类型一　冲量的求解 3．某个力的冲量由该力和力的作用时间决定，与其他力是否存在及物体的运动状态无关。 4．由于力和时间均与参考系的选取无关，所以力的冲量也与参考系的选取无关。 类型一　冲量的求解 例1 (多选)如图所示，质量为m的物体在一个与水平方向成θ角的拉力F作用下，一直沿水平面向右匀速运动，则下列关于物体在时间t内所受力的冲量，正确的是(　 　) A．拉力F的冲量大小为Ft cos θ B．摩擦力的冲量大小为Ft sin θ C．重力的冲量大小为mgt D．物体所受合力的冲量大小为0 CD 类型一　冲量的求解 【解析】 拉力F的冲量大小IF＝Ft，故A错误；物体做匀速直线运动，可知摩擦力Ff＝F cos θ，摩擦力的冲量大小为Ft cos θ，故B错误；重力的冲量大小IG＝mgt，故C正确；物体所受合力为0，所以物体所受合力的冲量大小为0，D正确。 活学活用 [2023·缙云中学检测] 如图所示，质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动，经过时间t1速度变为0后又沿斜面下滑，再经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff，重力加速度为g。在整个过程中，重力对滑块的总冲量为(　　) A．mg(t1＋t2)sin θ B．mg(t1－t2)sin θ C．mg(t1＋t2) D．0 【解析】 根据冲量的定义式I＝FΔt，可知重力对滑块的冲量为重力与作用时间的乘积，所以IG＝mg(t1＋t2)，故选C。 C 类型一　冲量的求解 角度2：对变力的冲量的求解 类型一　冲量的求解 例2 如图甲所示，我国研制的全球最大两栖飞机“鲲龙”AG600在平静的水面上由静止开始沿水平方向做直线运动。若飞机运动过程中受到的阻力不变，水平方向的动力F随运动时间t的变化关系如图乙所示。t＝ 50 s后，飞机以20 m/s的速度做匀速直线运动。下列说法正确的是(　　) B 类型一　冲量的求解 A．飞机所受阻力的大小为2.0×104 N B．0～50 s内，飞机所受动力F的冲量大小为1.0×106 N·s C．0～50 s内，飞机所受阻力的冲量大小为1.0×106 N·s D．0～50 s内，飞机所受合力的冲量大小为1.0×106 N·s 【解析】 t＝50 s后，飞机做匀速直线运动，根据题图乙所示图像可知飞机所受阻力的大小为1.0×104 N，故A错误；0～50 s内，飞机所受动力F的冲量大小等于F-t图像与时间轴围成的“面积”，为1.0×106 N·s，故B正确；0～50 s内，飞机所受阻力的冲量大小为Fft＝5.0×105 N·s，故C错误；0～50 s内，飞机所受合力的冲量大小I＝Ft－Fft，代入数据可得I＝5.0×105 N·s，故D错误。 活学活用 物体受到方向不变的力F作用，力F的大小随时间变化的规律如图所示，则力F在4 s内的冲量大小为(　　) A．2 N·s B．4 N·s C．6 N·s D．8 N·s C 类型二　对动量定理的理解 角度1：对动量定理的理解 1．公式F(t′－t)＝mv′－mv中的F是物体所受的合力，若合力是变化的力，则F应是合力在作用时间内的平均值。 2．动量定理反映了合力的冲量是动量变化的原因。 3．合力冲量的方向与相应时间内物体动量变化的方向相同。 类型二　对动量定理的理解 例3 [2023·茂名中学检测] 随着电子产品的快速发展，人们对手机的依赖性越来越强。许多人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示，若手机质量为120 g ，从离人眼睛约20 cm 的高度无初速度跌落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.2 s，重力加速度g取10 m/s2。下列分析正确的是(　　) A．手机接触眼睛之前的速度约为1 m/s B．手机对眼睛的冲量大小约为0.48 N·s C．手机对眼睛的作用力大小约为1.2 N D．手机与眼睛作用过程中，手机的动量变化量大小约为0.48 kg·m/s B 类型二　对动量定理的理解 活学活用 运动员挥拍将质量为m的网球击出。如果网球被球拍击打前、后瞬间速度的大小分别为v1、v2，v1与v2方向相反，且v2>v1，重力影响可忽略，则此过程中球拍对网球作用力的冲量(　　) A．大小为mv2 B．大小为m(v2－v1) C．方向与v1方向相同 D．方向与v2方向相同 【解析】 以v1的方向为正方向，则球拍对网球作用力的冲量为I＝－mv2－mv1＝－m(v1＋v2)，即冲量的大小为m(v1＋v2)，方向与v1方向相反，与v2方向相同，故D正确。 D 类型二　对动量定理的理解 角度2：应用动量定理定性分析生活现象 由动量定理FΔt＝Δp可知： 1．Δp一定时，Δt越小，F越大；反之，Δt越大，F越小。即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。 2．Δp越大，而Δt越小，则F越大；反之Δp越小，而Δt越大，则F越小。 类型二　对动量定理的理解 例4 [2023·青岛一中检测] (多选)如图所示，在轮船的船舷和码头的岸边一般都固定有橡胶轮胎，轮船驶向码头停靠时，会与码头发生碰撞。关于这些轮胎的作用，下列说法正确的是(　 　) A．增大轮船与码头碰撞过程中所受的冲量 B．减小轮船与码头碰撞过程中动量的变化量 C．延长轮船与码头碰撞过程中的作用时间 D．减小轮船与码头碰撞过程中受到的作用力 CD 类型二　对动量定理的理解 【解析】 在轮船靠岸与码头碰撞的过程，轮船的初、末速度不会受轮胎影响，轮船的动量变化量不变，根据动量定理，轮船受到的冲量也不变，故A、B错误；轮胎可以起到缓冲作用，延长轮船与码头碰撞过程中的作用时间，从而减小轮船因碰撞受到的作用力，故C、D正确。 活学活用 如图所示，某同学要把压在水杯下的纸抽出来。第一次他将纸迅速抽出，水杯几乎不动；第二次他将纸较慢地抽出，水杯却被拉动了。请解释此现象。 活学活用 答案：第一次将纸迅速抽出，水杯受到摩擦力作用的时间非常短，摩擦力对水杯的冲量小，由动量定理知水杯动量的改变量小，所以水杯几乎不动；第二次将纸较慢抽出，水杯受到摩擦力作用的时间长，水杯受到的冲量大，则动量改变量大，水杯运动。 课后请完成高效作业2 感谢聆听，再见！ 　 答案：设兔子与树桩之间的撞击力为F，根据题意F＝mg。兔子撞击树桩后速度为0，选初速度方向为正方向，根据动量定理有－Ft＝0－mv，所以v＝＝＝gt＝10×0.2 m/s＝2 m/s。 1．若力的方向不变且大小随时间均匀变化，则该力的冲量可以用平均力来计算，其公式为I＝Δt。 2．利用F-t图像中的“面积”求变力的冲量。F-t图线与时间轴所围图形面积的大小表示冲量的大小，在时间轴上方的图形面积为正，表示冲量沿正方向，在时间轴下方的图形面积为负，表示冲量沿负方向。某力F随时间t变化的图像(F-t图像)如图所示，则图中阴影部分的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量。 　 【解析】 根据I＝FΔt可知，力F的冲量等于F-t图像与时间轴围成的“面积”，则力F在4 s内的冲量大小I＝×(2＋4)×2 N·s＝6 N·s，故选C。 【解析】 手机掉落后做自由落体运动，故手机接触眼睛之前的速度v＝＝ m/s＝2 m/s，A错误；设眼睛对手机的作用力为F，因为手机落在眼睛上没反弹，所以末速度为0，以竖直向上为正方向，由动量定理得(F－mg)t＝0－(－mv)，解得F＝2.4 N，根据牛顿第三定律可知，手机对眼睛的作用力F′的大小也是2.4 N，作用时间是0.2 s，故手机对眼睛的冲量大小为I＝F′t＝2.4×0.2 N·s＝0.48 N·s，B正确，C错误；手机的动量变化量为Δp＝0－(－mv)＝0.12×2 kg·m/s＝0.24 kg·m/s，D错误。 $$