第一节 冲量和动量（导学案）物理粤教版2019选择性必修第一册

第一节 冲量和动量 1.物理观念：知道动量的概念、表达式和单位，会计算动量的变化量，理解动量是矢量。知道冲量的概念，了解冲量的物理意义。 2.科学思维：培养学生能够将生活和生产中实际问题的对象和过程转化为物理模型，并对常见的碰撞现象进行合理的分析和推理。 3.科学探究：通过定性探究和定量计算，初步建立冲量和动量的概念；应用冲量和动量观念，分析、处理信息进而描述、解释生产和生活中的碰撞现象，并能提出建设性意见。 4.科学态度与责任：感知冲量和动量概念建立的过程，深化运动与相互作用的观念，认识到历史上人类对自然现象的描述和解释付出的巨大努力。 1.理解动量及其矢量性，知道动量的方向跟速度方向相同(重点)。 2.知道动量的变化量是矢量，掌握一维情况下的动量变化量的计算(难点)。 3.建立冲量的概念，理解冲量是矢量，会计算某力的冲量(重点)。 【知识回顾】 1.功 (1)定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 (2)公式：W=Flcos α。  (3)功是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。 (3)功描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应。 2.动能 (1)定义：物体由于运动而具有的能量。 (2)表达式：Ek＝mv2。 (3)单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。 【自主预习】 第一节　冲量和动量 一、冲量 1.定义：力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量，用字母I表示。 2.公式：I＝FΔt。 3.单位：牛秒，符号：N·s。 4.矢量性：方向与力的方向相同。 5.物理意义：反映了力的作用对时间的累积效应。 二、动量 (1)定义：质量和速度的乘积mv定义为物体的动量，用字母p表示。 (2)公式：p＝mv。 (3)单位：千克米每秒，符号是kg·m/s。 (4)矢量性：方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则。 (5)动量的变化量：Δp＝p2－p1。 思考与讨论1 一、冲量 1.请大家仔细观察会有什么现象呢? 如图所示是某次实验获得的钢球从同一高度落下碰撞不同材质垫块的实验结果。 答案　质量一定，速度变化量一定，有海绵的作用时间较长，无海绵的作用时间短，说明作用时间长短会影响合外力的大小。碰撞效果与作用力和作用时间有关系。 2.为什么体操运动员落地瞬间要弯一下腿？为什么拍篮球时，要回一下手？ 答案　延迟作用时间，减小受力大小。 【典例1】关于冲量，下列说法中正确的是（　C　） A．作用在物体上的力越大，力的冲量越大 B．力的作用时间越长，冲量越大 C．冲量是矢量 D．物体静止不动，受到重力的冲量为零 【典例2】质量为m的物体在倾角为θ的光滑固定斜面顶端由静止释放，经时间t，物体从斜面顶端滑到斜面底端，在此过程中（　C　） A．物体所受支持力的冲量为零 B．物体所受重力的冲量方向沿斜面向下 C．物体所受合外力的冲量大小为mgtsinθ D．物体所受重力的冲量大小为mgtsinθ 思考与讨论2 二、动量 1.设钢球的质量为m，从高处下落至与海绵垫块相碰前的速度为v ，碰撞t秒后静止，碰撞过程中平均作用力为F。视碰撞过程为匀减速直线运动，请用牛顿运动定律和运动学公式，探究钢球下落到海绵垫块时相互作用力、作用时间、质量和速度的关系。 答案　根据牛顿第二定律得：F＝ma 根据运动学公式得：vt=v-at 钢球与海绵垫块相碰最终的速度为零，可以得到：Ft＝mv 2.类比速度变化量：Δv＝v2－v1，动量的变化ΔP要如何表示呢？ΔP是矢量还是标量？ 答案　ΔP＝P2－P1；ΔP是矢量。 3.物体的动量改变，其动能是否一定改变？物体的动能改变，其动量是否一定改变？ 答案　动能是标量，动量是矢量。动量改变，动能不一定改变；动能改变动量不一定改变。 【典例3】关于物体的动量，下列说法中正确的是（　B　） A．不同物体中动量越大，速度一定越大 B．（-8kg·m/s）的动量大于（+6kg·m/s）的动量 C．物体的动能不变，其动量一定不变 D．物体的动量越大，动量的改变量一定越大 【典例4】一个质量为m=1kg的钢球，以v1=3m/s的速度水平向右运动，碰到障碍物后被弹回，沿着同一直线以v2=3m/s的水平速度向左运动。设钢球碰前的动量为p1，碰后的动量为p2，取碰撞后弹回的方向为正方向，关于钢球动量变化的下列计算式，正确的是（　B　） A． B． C． D． 【典例5】冬奥会速滑比赛中，甲、乙两运动员的质量分别为和，若他们的动能相等，则甲、乙动量大小之比是（　C　） A． B． C． D． 课堂小结： 本节课通过实例分析，让学生深刻认识动量的矢量性，对动量这一概念的物理意义有更深刻的了解。运用实验探究让学生认识到力在时间上的累积效果就是冲量，同时引导学生将冲量和功进行了对比学习。 1.如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。下列说法正确的是(　　) A.物体所受拉力F的冲量方向水平向右 B.物体所受拉力F的冲量大小是Ftcos θ C.物体所受支持力的冲量大小为0 D.物体所受合力的冲量大小为0 答案　D 解析　物体所受拉力F的冲量方向与F方向相同，物体所受拉力F斜向上，则F的冲量方向斜向上，故A错误；根据恒力冲量的定义可知，冲量等于力与时间的乘积，故物体所受拉力冲量大小为I＝Ft，故B错误；根据恒力冲量的定义可知，物体所受支持力的冲量大小为I＝(mg－Fsin θ)t，故C错误；物体所受合力为零，故合力的冲量大小为0，故D正确。 2. 一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则(　　) A.0～2 s时间内合力F对物块的冲量为3 N·s B.2～3 s时间内合力F对物块的冲量为1 N·s C.0～3 s时间内合力F对物块的冲量为0 D.0～3 s时间内合力F对物块的冲量为4 N·s 答案　A 解析　由图可知，0～2 s时间内合力F对物块的冲量为图线与横轴所围的面积，即I1＝(1＋2)×2 N·s＝3 N·s，故A正确；由图可知，2～3 s时间内合力F对物块的冲量为I2＝Ft＝－1 N×1 s＝－1 N·s，故B错误；由图可知，0～3 s时间内合力F对物块的冲量为I3＝N·s＝2 N·s，故C、D错误。 3.下列关于动量的说法正确的是(　　) A.质量越大的物体动量一定越大 B.质量和速率都相同的物体动量一定相同 C.一个物体的加速度不变，其动量一定不变 D.一个物体所受的合外力不为零，它的动量一定改变 答案　D 解析　物体的动量p＝mv，质量m越大，如果速度较小，则动量不一定越大，故A错误；质量和速率都相同的物体，动量大小相同，方向不一定相同，故B错误；物体的加速度不变，但物体的速度一定是变化的，所以动量一定变化，故C错误；一个物体所受的合外力不为零，则速度发生变化，根据p＝mv知，动量一定改变，故D正确。 4.关于动量和动能，下列说法正确的是(　　) A.惯性越大的物体，动量也越大 B.动量大的物体它的速度不一定大 C.如果物体的速度改变，那么物体的动能和动量一定都改变 D.如果物体的速率改变，质量不变，那么物体的动能和动量可能都不变化 答案　B 解析　质量是惯性的唯一量度，惯性越大的物体，质量越大，但动量p＝mv不仅与质量有关，还与速度有关，惯性大的物体，动量不一定大，故A错误；动量大只说明了质量与速度的乘积大，但速度不一定大，故B正确；速度是矢量，速度大小不变，方向变化时，动能不变，而动量一定改变，故C错误；如果物体的质量不变，速率改变，即速度大小改变，那么物体的动能和动量都变化，故D错误。 5.如图所示，p、p′分别表示物体受到外力作用前、后的动量，短线表示的动量大小为15 kg·m/s，长线表示的动量大小为30 kg·m/s，箭头表示动量的方向。在下列所给的四种情况中，物体动量变化量相同的是(　　) A.①④ B.①③ C.②④ D.②③ 答案　C 解析　取向右为正方向；①中初动量p＝15 kg·m/s，末动量p′＝30 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝15 kg·m/s；②中初动量p＝15 kg·m/s，末动量p′＝－30 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝－45 kg·m/s；③中动初量p＝30 kg·m/s，末动量p′＝15 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝－15 kg·m/s；④中初动量p＝30 kg·m/s，末动量p＝－15 kg·m/s，则动量变化量为Δp＝p′－p＝－45 kg·m/s。故C正确。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 冲量和动量 1.物理观念：知道动量的概念、表达式和单位，会计算动量的变化量，理解动量是矢量。知道冲量的概念，了解冲量的物理意义。 2.科学思维：培养学生能够将生活和生产中实际问题的对象和过程转化为物理模型，并对常见的碰撞现象进行合理的分析和推理。 3.科学探究：通过定性探究和定量计算，初步建立冲量和动量的概念；应用冲量和动量观念，分析、处理信息进而描述、解释生产和生活中的碰撞现象，并能提出建设性意见。 4.科学态度与责任：感知冲量和动量概念建立的过程，深化运动与相互作用的观念，认识到历史上人类对自然现象的描述和解释付出的巨大努力。 1.理解动量及其矢量性，知道动量的方向跟速度方向相同(重点)。 2.知道动量的变化量是矢量，掌握一维情况下的动量变化量的计算(难点)。 3.建立冲量的概念，理解冲量是矢量，会计算某力的冲量(重点)。 【知识回顾】 1.功 (1)定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的 。 (2)公式：W= 。  (3)功是 量。在国际单位制中，功的单位是 ，符号是 。 (3)功描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的 。 2.动能 (1)定义：物体由于 而具有的能量。 (2)表达式：Ek＝ 。 (3)单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是 ，符号为 。 【自主预习】 第一节　冲量和动量 一、冲量 1.定义：力与力的作用时间的 叫作力的冲量，用字母I表示。 2.公式：I＝ 。 3.单位： ，符号： 。 4.矢量性：方向与力的方向 。 5.物理意义：反映了力的作用对时间的 。 二、动量 (1)定义：质量和速度的 定义为物体的动量，用字母p表示。 (2)公式：p＝ 。 (3)单位： ，符号是 。 (4)矢量性：方向与 的方向相同，运算遵循平行四边形定则。 (5)动量的变化量：Δp＝ 。 思考与讨论1 一、冲量 1.请大家仔细观察会有什么现象呢? 如图所示是某次实验获得的钢球从同一高度落下碰撞不同材质垫块的实验结果。 2.为什么体操运动员落地瞬间要弯一下腿？为什么拍篮球时，要回一下手？ 【典例1】关于冲量，下列说法中正确的是（　　） A．作用在物体上的力越大，力的冲量越大 B．力的作用时间越长，冲量越大 C．冲量是矢量 D．物体静止不动，受到重力的冲量为零 【典例2】质量为m的物体在倾角为θ的光滑固定斜面顶端由静止释放，经时间t，物体从斜面顶端滑到斜面底端，在此过程中（　　） A．物体所受支持力的冲量为零 B．物体所受重力的冲量方向沿斜面向下 C．物体所受合外力的冲量大小为mgtsinθ D．物体所受重力的冲量大小为mgtsinθ 思考与讨论2 二、动量 1.设钢球的质量为m，从高处下落至与海绵垫块相碰前的速度为v ，碰撞t秒后静止，碰撞过程中平均作用力为F。视碰撞过程为匀减速直线运动，请用牛顿运动定律和运动学公式，探究钢球下落到海绵垫块时相互作用力、作用时间、质量和速度的关系。 2.类比速度变化量：Δv＝v2－v1，动量的变化ΔP要如何表示呢？ΔP是矢量还是标量？ 3.物体的动量改变，其动能是否一定改变？物体的动能改变，其动量是否一定改变？ 【典例3】关于物体的动量，下列说法中正确的是（　　） A．不同物体中动量越大，速度一定越大 B．（-8kg·m/s）的动量大于（+6kg·m/s）的动量 C．物体的动能不变，其动量一定不变 D．物体的动量越大，动量的改变量一定越大 【典例4】一个质量为m=1kg的钢球，以v1=3m/s的速度水平向右运动，碰到障碍物后被弹回，沿着同一直线以v2=3m/s的水平速度向左运动。设钢球碰前的动量为p1，碰后的动量为p2，取碰撞后弹回的方向为正方向，关于钢球动量变化的下列计算式，正确的是（　　） A． B． C． D． 【典例5】冬奥会速滑比赛中，甲、乙两运动员的质量分别为和，若他们的动能相等，则甲、乙动量大小之比是（　　） A． B． C． D． 课堂小结： 本节课通过实例分析，让学生深刻认识动量的矢量性，对动量这一概念的物理意义有更深刻的了解。运用实验探究让学生认识到力在时间上的累积效果就是冲量，同时引导学生将冲量和功进行了对比学习。 1.如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。下列说法正确的是(　　) A.物体所受拉力F的冲量方向水平向右 B.物体所受拉力F的冲量大小是Ftcos θ C.物体所受支持力的冲量大小为0 D.物体所受合力的冲量大小为0 2. 一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则(　　) A.0～2 s时间内合力F对物块的冲量为3 N·s B.2～3 s时间内合力F对物块的冲量为1 N·s C.0～3 s时间内合力F对物块的冲量为0 D.0～3 s时间内合力F对物块的冲量为4 N·s 3.下列关于动量的说法正确的是(　　) A.质量越大的物体动量一定越大 B.质量和速率都相同的物体动量一定相同 C.一个物体的加速度不变，其动量一定不变 D.一个物体所受的合外力不为零，它的动量一定改变 4.关于动量和动能，下列说法正确的是(　　) A.惯性越大的物体，动量也越大 B.动量大的物体它的速度不一定大 C.如果物体的速度改变，那么物体的动能和动量一定都改变 D.如果物体的速率改变，质量不变，那么物体的动能和动量可能都不变化 5.如图所示，p、p′分别表示物体受到外力作用前、后的动量，短线表示的动量大小为15 kg·m/s，长线表示的动量大小为30 kg·m/s，箭头表示动量的方向。在下列所给的四种情况中，物体动量变化量相同的是(　　) A.①④ B.①③ C.②④ D.②③ 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $