1.1 冲量 动量 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

第一章 动量和动量守恒定律 冲量 动量 Physics 理解动量及其矢量性，知道动量的变化是矢量，掌握一维情况下的动量变化的计算。 建立冲量的概念，理解冲量是矢量，并会进行简单计算。 02 01 重点 重难点 能区分动量和动能，知道它们之间的关系。 03 重点 01 冲量的理解与计算 小鸟能将飞机机头撞破，为什么看似柔弱的小鸟比重锤破坏性更大？ 情境导入 跳远的落点铺满细沙 跳高的落点是海绵垫 快递常用空气垫包装 生活中这些常识蕴含了哪些与碰撞有关的物理知识？ 情境导入 使小车以相同的速度撞击DIS系统的力传感器： 一次用泡沫缓冲，另一次没有缓冲，两次撞击后小车均停止运动。 请观察DIS系统显示两次撞击的时间长短和撞击力的大小。 观察与思考 观察与思考 (1)两次碰撞前后小车速度的变化是否相同？ 答案　两次碰撞前后小车速度的变化是相同的。 (2)分析实验数据，两次碰撞的碰撞时间和碰撞力之间有什么关联？ 答案　两次碰撞的时间越短，碰撞力越大，碰撞时间与碰撞力的积分(乘积)近似相等。 在物理学中，将Ft定义为冲量，用I表示。 2.公式 3.方向 1.定义 冲 量 公式：I=Ft，单位是牛秒，符号是N·s； 冲量是过程量，是力作用在物体上的时间累积效应； 求冲量时一定要明确是哪个力在哪段时间内的冲量。 冲量是矢量，它的方向由力的方向决定，如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向与力的方向相同。 核心知识 请结合上述实验，分析如何求一个随时间变化的力冲量大小？ 对一个随时间变化的力来说，冲量的大小等于F－t图像下方的阴影面积。 F O t F O t 无限细分 采用微元法，整个过程中F的冲量大小近似等于所有小矩形面积之和。 讨论与交流 1.(2023·潮州市期末)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，重力加速度为g。关于物体在时间t内所受力的冲量，下列说法正确的是 A.重力的冲量大小为mgt B.物体所受合力的冲量为Ft C.拉力F的冲量大小为Ftcos θ D.摩擦力的冲量大小为Ftsin θ √ 例题 由冲量的定义可知重力的冲量大小IG=mgt，A正确； 物体做匀速直线运动，故所受合力为0，则合力的冲量为0，B错误； 拉力F的冲量大小IF=Ft，C错误； 由平衡条件可得摩擦力的大小f=Fcos θ， 则摩擦力的冲量大小为If=ft=Ftcos θ，D错误。 拓展　在上述过程中，拉力F的冲量方向如何？ 答案　拉力F的冲量方向与F方向相同，与水平方向成θ角斜向右上方。 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 √ 例题 由题图可知，0~2 s时间内合力F对物块的冲量为 I1=×(1+2)×2 N·s=3 N·s，故A正确； 由题图可知，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； 0~3 s时间内合力F对物块的冲量为I3=I1+I2=2 N·s，故C、D错误。 1.冲量是过程量，要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量，与物体是否运动、在该力的方向上是否有位移无关。 2.求合力的冲量 (1)分别求出每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和。 (2)如果各力的作用时间相同，可先求出各力的合力，再由I=F合Δt 求合力的冲量。 总结提升 3.求变力的冲量 (1)如图所示，若力F是变力，但力与时间成线性变化关系，则可用平均力求变力的冲量。 (2)若给出了力随时间变化的F-t图像，则图像与横坐标轴所围的面积表示力在这段时间内的冲量，需注意各部分面积对应力的冲量方向是否相同。 3.(多选)(2024·广州市第六中学期中)自动流水线中有实现货物转弯的水平传送带，质量为m的货物从传送带A位置传送到B位置，传送过程中传送速率保持不变，货物相对传送带静止，则货物在此过程中 A.所受支持力的冲量为零 B.支持力对货物做功为零 C.所受合外力做功不为零 D.所受合外力的冲量不为零 √ √ 例题 货物所受支持力的冲量I=FNt，不为零，故A错误； 支持力方向与货物运动方向垂直，不做功，B正确； 货物动能不变，则所受合外力做功为零，故C错误； 货物所受合外力的冲量I合=Ft≠0，故D正确。 1.区别：(1)冲量是矢量，功是标量，有力一定有冲量，不一定有功，但有功就一定有冲量。 (2)一对作用力和反作用力的冲量大小一定相等，方向一定相反；但它们所做的功大小不一定相等，符号也不一定相反。 (3)合力的冲量为0，总功不一定为0。 2.相同点：功与冲量都是过程量。 总结提升 02 动量 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。试分析钢球碰撞海绵垫块时的相互作用力、作用时间、质量和速度之间的关系？ 答案　根据牛顿第二定律，有F=ma， 由运动学公式，有vt=v-at， 其中vt=0，可得Ft=mv。 观察与思考 物体的质量和速度的乘积 2.公式 3.性质 1.定义 动量 p=mv，单位是千克米每秒，符号是kg·m/s。 ①矢量性：动量是矢量，方向与速度的方向相同。 ②瞬时性：动量是状态量，v是瞬时速度。 ③相对性：与参考系有关，一般以地面为参考系。 核心知识 (1)动量始终保持在一条直线上时，先选定一个正方向，动量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化成代数运算，此时的正、负号仅表示方向。 (2)若初、末动量不在一条直线上，则遵循矢量运算的平行四边形定则(或三角形定则) p p′ Δp p p′ Δp p p′ Δp p p′ Δp 当动量变化时，我们如何来求动量的变化量Δp呢？ 动量的变化量：物体在某段时间内末动量p′与初动量p的矢量差， 即Δp＝p′－p＝mΔv，方向与速度变化量的方向相同。 核心知识 4.(来自人教教材改编)一个质量为0.1 kg的钢球以6 m/s的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以6 m/s的速度水平向左运动。 (1)求钢球与墙壁碰撞前的初动量及碰撞后的末动量。 (2)求碰撞前后钢球的动量变化量。 答案　 (1)初动量大小0.6 kg·m/s，方向水平向右　 末动量大小0.6 kg·m/s，方向水平向左 　 (2)1.2 kg·m/s，方向水平向左 例题 (1)取水平向右为正方向 钢球的初动量p=mv=0.1×6 kg·m/s=0.6 kg·m/s，方向水平向右 钢球的末动量p'=mv'=0.1×(-6) kg·m/s=-0.6 kg·m/s， 即大小为0.6 kg·m/s，方向水平向左 (2)钢球动量的变化量Δp=p'-p=-1.2 kg·m/s 即钢球的动量变化了1.2 kg·m/s，变化量的方向水平向左。 03 动量与动能 1.动量 2.动能 ①动能是一个与力在空间上的积累有关的物理量②是标量 ③它表示物体做功的本领 ①动量是一个与力在时间上的积累有关的物理量 ②具有方向性，是矢量 ③它表示传递机械运动的本领 核心知识 1.根据动量定义式p=mv和动能的定义式Ek=mv2，找出动量p和动能Ek之间的换算关系。 答案　p=，Ek= 讨论与交流 2.坐在匀速旋转的摩天轮上的一个乘客。(乘客的质量为m，速率为v) (1)在任何一个时刻乘客的动量相同吗？任何一个时刻的动能相同吗？ 答案　乘客做匀速圆周运动，乘客速度的方向时刻变化，所以动量时刻变化，速度的大小不变，所以动能不变。 (2)摩天轮转过圆周的过程中乘客动量的变化量是多少？动能的变化量是多少？ 答案　以初始时速度方向为正方向，动量的变化量Δp=-mv-mv=-2mv，动能的变化量ΔEk=0。 p p′ Δp (3)摩天轮转过圆周的过程中，乘客动量的变化量大小为多少？动能的变化量是多少？ 答案　转过圆周的过程中速度的变化量大小为v，则动量的变化量大小Δp'=m·Δv=mv，动能的变化量为0。 p p′ Δp (1)物体的动量发生改变，其动能可能不变。(　　) (2)物体的动能发生改变，其动量可能不变。(　　) (3)若两个物体的动量相同，它们的动能也一定相同。(　　) √ × × 辨析 5.甲、乙两个物体，它们的质量之比m甲∶m乙=2∶1，当它们的速度相同时，它们的动量之比为______；当它们的动能相同时，它们的动量之比为_______；当它们的动量相同时，它们的动能之比为______。  2∶1 ∶1 1∶2 例题 由动量p=mv可知,当它们的速度相同时,它们的动量之比p甲∶p乙=m甲∶m乙=2∶1；由p=可知,当它们的动能相同时,它们的动量之比p甲∶p乙=∶=∶1；由Ek=可知，当它们的动量相同时，它们的动能之比Ek1∶Ek2=∶=1∶2。 1.对同一个物体，动量是否变化既要看速率是否变化，还要看速度的方向是否变化，而动能只看速率是否变化。 2.对不同的物体，动量是否相同既要看质量与速度的乘积是否相等， 还要看方向是否相同；而动能是否相等只需看mv2的值是否相等。 3.常用p=、Ek=来快速求解有关比例问题。 总结提升 Ek= 课堂小结 动量 矢量 p=mv 动能 标量   冲量 矢量 I = Ft 功 标量 W= Fs 本 课 结 束 Keep Thinking! $碰撞对比实验。实验数据分析，图甲中碰撞力的最大值为12.799牛，研究过程经历的时间为32.5毫秒，该过程的积分值为0.195牛。淼图乙中碰撞力的最大值为48.444牛，研究过程经历的时间为7.5毫秒，该过程的积分值为0.197牛。淼实验表明，在有缓冲物的情况下，碰撞时间明显延长，碰撞力的最大值和平均值要小得多。