1.2动量定理（课件）-2026-2027学年高二物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“动量定理”，通过船挂轮胎、苹果泡沫包装等生活现象导入，结合光滑水平面恒力作用、拉力与阻力共同作用两个问题情景，利用牛顿第二定律和运动学公式推导定理，构建从力与运动到动量变化的学习支架。 其亮点在于以生活实例激发兴趣，通过冲量与功对比表格、F-t图像面积分析等科学推理方法深化物理观念，应用安全气囊、缓冲垫等实例培养科学态度与责任。练习分层设计，教师可直接用于教学，助力学生理解规律，提升解决实际问题的能力。

选择性必修一 2.动量定理 第一章 动量守恒定律 授课教师：YANG 1 船悬挂一些老旧轮胎 苹果的泡沫包装 碰碰车充气囊 安全帽内衬 这些不同的生活现象中隐藏着怎样的物理规律？ 两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，那么一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢？ 问题 新课引入 问题情景1：在光滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v 变为v′. 可得Ft= mv′ - mv ，即Ft= p′ - p 【分析】如图所示,物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ , 由加速度的定义式: 由牛顿第二定律F = ma = 一、动量定理—问题1 问题情景2：假设在拉力 F 和阻力f 的共同作用下，质量为m的物块的速度由v1 变为v2 ，已知两力作用的时间为 t，试运用运动学公式和牛顿第二定律来表述加速度，联立两式消去加速度，找出力与质量和速度的关系。 冲量 动量 一、动量定理—问题2 １、定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I 3、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是N·s 4、矢量性：方向由力的方向决定，如果力的方向在作用时间内不变（恒定的力），冲量的方向就跟力的方向相同 2、定义式： I=F∆t 5、冲量的计算： 静止t时间 ——力对时间的累积效果 G N 一、动量定理—冲量(P6) 1.求某个恒力的冲量：用该力和力的作用时间的乘积． 2.求合冲量的两种方法（一维情况）： 可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合Δt求解． 思考：若F为变力，如何求其冲量？ 说明：冲量的计算要明确求哪个力的冲量，还是物体的合外力的冲量。 I = Ft 只能求恒力的冲量。 一、动量定理—冲量的计算 将该段时间 无限分割 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 8 t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F 一段时间内的变力 近似认为物体在每一时段以受到某一恒力 一段时间内的变力的冲量 微分求和 由图可知F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间t0内，力F0的冲量的大小。 图像法 10 一、动量定理—冲量的计算（图像法） 冲量 功 区 别 公式 标、矢量 意义 正负 作用效果 单位 N·S I=Ft W=Fxcos θ 矢量 标量 N·m（J） 力对时间的积累, 对应一段时间 在F-t图像中可以用面积表示 力对位移的积累, 对应一段位移 在F-x图像中可以用面积表示 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 改变物体的动量 改变物体的动能 一、动量定理—冲量与功的比较 某个力对物体有冲量,力对物体不一定做功； 某个力对物体做了功, 力对物体一定有冲量。 F t F △t 冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应 一、动量定理—冲量与功的比较 角度1　冲量、动量定理的理解 （2026•山东青岛期末）关于冲量，以下说法正确的是（　A　） A． 物体所受合力的冲量为零时，合力做功也为零 B． 物体沿水平面运动时，重力不做功，其冲量为零 C． 物体所受合力的冲量越大，则合力也越大 D． 只要物体受到了力的作用，一段时间内物体受到的总冲量就一定不为零 A 一、动量定理—练习 解析：合外力的冲量等于动量的变化量，如果合外力的冲量为零，则动量 的变化量为零，所以物体速度不变，动能变化量为零，合外力做功也为 零，故A正确；重力是恒力，则重力的冲量为mgt，与重力是否做功无关， 故B错误；物体所受合力的冲量越大，则动量变化量越大，所用时间Δt可 能很长，由F合=可知F合不一定很大，故C错误；物体受到了力的作用， 这个力一般指的是合力，但是如果力是变力，则一段时间内的总冲量也可 能为零，如匀速圆周运动中受到了力的作用，但在转一圈的过程中的总冲 量为零，故D错误。 一、动量定理—练习 角度2　恒力冲量的计算 如图所示，质量为2 kg的物体沿倾角为30°，高为5 m的光滑固定斜面 由静止从顶端下滑到底端的过程中，g取10 m/s2，求： （1）重力的冲量； 答案： 40 N•s，方向竖直向下 一、动量定理—练习 解析： 由于物体下滑过程中各个力均为恒力，所以只要求出物体下 滑的时间， 便可以用公式I=F•t逐个求出。 由牛顿第二定律得 a==gsin θ=5 m/s2 由x=at2， 得t===2 s 重力的冲量为IG=mg•t=2×10×2 N•s=40 N•s，方向竖直向下。 一、动量定理—练习 （2）支持力的冲量； 答案： 20 N•s，方向垂直于斜面向上 解析： ）支持力的冲量为IN=FN•t=mgcos θ•t=20 N•s，方向垂直于 斜面向上。 （3）合力的冲量。 答案： 20 N•s，方向沿斜面向下 解析： 合力的冲量为I合=F合•t=mgsin θ•t=20 N•s，方向沿斜面向下。 一、动量定理—练习 我们把力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化这样一个结论叫作动能定理。 即： 经过推导，我们发现力在一个过程中对所受力的冲量，等于物体在这个过程中始末动量变化量，这个结论我们把它叫作什么呢？ 即： F∆t = pʹ – p 类比一下我们是否发现有惊人的相似性呢？ 一、动量定理—思考 （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动量变化。 I=p'-p 动量定理 （2）公式： （3）注意： ①公式中的F为物体所受的合外力。 ②动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。 ③适用范围 : 动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。 F∆t =mv'-mv (1)合力的冲量 (2)各个力的冲量的矢量和 一、动量定理—核心(P7) （4）解题思路： ①确定研究对象及其运动过程，确定初、末点； ②若涉及两个方向，先规定一个正方向（题目中的方向与规定方向相同用“+”，与规定方向相反用“-”）； ③ 根据公式列出式子，式子左边表示合力的冲量，式子右边表示动量的变化量； ④第一步不可随意移项，列出式子后求解。 （5）考题猜想： 涉及力和时间的问题 一、动量定理—解题思路 【典例】一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？ 【解析】垒球的初动量为 p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5kg·m/s 垒球的末动量为 pˊ=mvˊ=(－0.18)×25 kg·m/s= － 8.1kg·m/s 由动量定理知垒球所受的平均作用力为 负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反 一、动量定理—典例 角度3　利用动量定理求变力的冲量 一质量为m=60 kg的运动员从下蹲状态竖直向上跳起，经t=0.2 s以大小 为v=1 m/s的速度离开地面，重力加速度g=10 m/s2，在这0.2 s内（　D　） A． 地面对运动员的冲量大小为0 B． 地面对运动员的冲量大小为60 N•s C． 地面对运动员做的功为30 J D． 地面对运动员做的功为0 D 一、动量定理—练习 解析：以竖直向上为正方向，设地面对运动员的冲量为I，由动量定理可得 I－mgt=mv，故地面对运动员的冲量为I=mv＋mgt=180 N•s，方向竖直向 上，故A、B错误；运动员在跳起过程中，支持力的作用点在支持力方向上 没有位移，地面对运动员的支持力不做功，故D正确，C错误。 一、动量定理—练习 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（　C　） A． 0~2 s时间内，合力F对物块的冲量为4 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2 N•s D. 3 s末，物块的速度为2 m/s C 一、动量定理—练习 解析：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错误；由题图可知，2~3 s时间内，合力F对物块的冲量为 I2=－1 N×1 s=－1 N•s，故B错误；由题图可知，0~3 s时间内，合力F对物 块的冲量为I3=I1＋I2=2 N•s，故C正确；3 s末，由动量定理有I3=mv－0，可 得v=1 m/s，D错误。 一、动量定理—练习 （2026•北京朝阳区期末）如图，质量为m的球以速度v沿光滑水平面向一 右端固定的轻质弹簧运动，从接触弹簧到与弹簧再度分离的过程中，弹簧 对球所施冲量I及对球做的功W大小分别为（　　） A． I=0，W=0 B． I=0，W=mv2 C． I=2mv，W=0 D． I=2mv，W=mv2 √ 一、动量定理—练习 解析： 　球与弹簧分离时的速度大小为v，方向水平向左；从接触弹簧到 与弹簧分离的过程中，根据动量定理可得I=mv－（－mv）=2mv，根据动能 定理可得W=mv2－mv2=0，故选C。 一、动量定理—练习 △p一定，Δt短则F大，t长则F小 由FΔt=Δp可知： 为什么鸡蛋落在水泥地面上会被摔碎而落到厚垫子上完好无损呢? 落地速度和物体质量一样时， 缓冲时间越短，撞击力越大； 二、动量定理的应用—生活应用 这些场景中的沙坑、垫子、轮胎的缓冲为什么可以保护好人和船不受到太大力的作用？ 由Ft=Δp可知： △p一定，t长则F小 二、动量定理的应用—生活应用 锤子钉钉子、棒球比赛、打高尔夫球这些场景中为什么物体可以获得更大的作用力呢？ 由Ft=Δp可知： △p一定，t短则F大 二、动量定理的应用—生活应用 （1）击打钉子时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻。 （　×　） （2）从同样的高度落下的两个相同的玻璃杯，掉在水泥地上的玻璃杯动 量变化大，掉在草地上的玻璃杯动量变化小。 （　×　） （3）汽车的安全气囊是通过增大作用时间来减小平均作用力，从而减少 对司乘人员的伤害。 （　√　） × × √ 二、动量定理的应用—练习 角度1　动量定理的定性分析 （2026•广东佛山期中）如图所示，在某次篮球训练中，某同学伸出 双手迎接水平飞来的篮球，触球后双手随篮球收缩至胸前，随后又将篮球 水平向右传出。若不计空气阻力，下列说法正确的是（　B　） B A． 接球时，双手收缩动作能减小篮球动量的变化量 B． 接球时，双手收缩动作能减小篮球对手的作用力 C． 传球时，手对篮球的冲量水平向右 D． 传球时，人与篮球组成的系统机械能守恒 二、动量定理的应用—练习 解析：在触球后双手随篮球收缩至胸前的过程中，动量的变化量为Δp=mv －mv0，接球时篮球的初、末速度相同，则篮球动量的变化量相同，故A错 误；对篮球，根据动量定理FΔt=Δp，可知接球时，双手收缩动作能延长作 用时间，动量变化量不变，所以手对篮球的作用力减小，则篮球对手的作 用力减小，故B正确；传球时，篮球的动量变化量方向水平向右，根据动 量定理，手对篮球的作用力与重力的合力的冲量水平向右，则手对篮球的 冲量不沿水平方向，故C错误；传球时，人的机械能不变，篮球的机械能 增加，所以，人与篮球组成的系统机械能增加，故D错误。 二、动量定理的应用—练习 角度2　动量定理的定量计算 （人教版选择性必修第一册P11•T3改编）建筑工人工作时，经常需要使用钉子制作构架，如图所示，某工人用0.6 kg的铁锤钉钉子。铁锤打到钉子之前铁锤的速度为5 m/s，打击时间为0.02 s，铁锤的重力忽略不计，取重力加速度g=10 m/s2。则铁锤击打钉子的过程中，下列说法正确的是（　D　） D 二、动量定理的应用—练习 A． 铁锤对钉子的平均作用力大小为200 N B． 铁锤动量的变化量大小为3 kg•m/s，方向竖直向下 C． 减小铁锤击打钉子的时间，其他条件不变，则铁锤对钉子的平均作用 力变小 D． 增大铁锤击打钉子之前的速度，其他条件不变，则铁锤对钉子的平均 作用力变大 二、动量定理的应用—练习 解析：以铁锤为研究对象，取竖直向上为正方向，其初速度v=－5 m/s，末 速度为0，则铁锤动量的变化量Δp=0－mv=3 kg•m/s，方向竖直向上。根据 动量定理可得FΔt=Δp，解得F=150 N，根据牛顿第三定律可得，铁锤钉钉 子的平均作用力大小为150 N，方向竖直向下，故A、B错误；由FΔt=Δp， 可知减小铁锤击打钉子的时间，其他条件不变，则钉子对铁锤的平均作用 力变大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的平均作用力也变大，同理，增 大铁锤击打钉子之前的速度，Δp增大，其他条件不变，则钉子对铁锤的平 均作用力变大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的平均作用力也变大，故 D正确，C错误。 二、动量定理的应用—练习 角度3　动量定理与动能定理的区别 一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B 处是一面竖直墙，如图所示。物块以v0=9 m/s的初速度从A点沿AB方向运 动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至 静止。g取10 m/s2。 （1）求物块与地面间的动摩擦因数μ； 答案： 0.32　 二、动量定理的应用—练习 解析： 对物块，由A点到与墙壁碰前瞬间的运动过程，根据动能 定理有 －μmgs=mv2－m 代入数值解得μ=0.32。 二、动量定理的应用—练习 （2）若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大 小F； 答案： 130 N　 解析： 选返回方向为正方向，根据动量定理有 FΔt=mv′－（－mv） 代入数据，解得F=130 N。 二、动量定理的应用—练习 （3）碰撞后物块克服摩擦力所做的功。 答案： 9 J 解析： 从碰撞后至物块停止运动的过程，由动能定理得，碰撞后物 块克服摩擦力所做的功 W=mv′2=9 J。 二、动量定理的应用—练习 1. （2026•江苏南通月考）如图所示，在码头和船边悬挂有旧轮胎，船以某一速度靠近并停靠在码头上。关于轮胎的作用说法正确的是（　　） A． 可以增大船与码头间的作用力 B． 可以增大船停靠过程的时间 C． 可以增大船停靠过程中的动能变化量 D． 可以增大船停靠过程中的动量变化量 √ 二、动量定理的应用—练习 解析： 　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B正确，A错误；轮船靠岸与码 头碰撞的过程中，轮船的初、末速度不会受轮胎影响，轮船的动量变化量 相同，动能变化量也相同，故C、D错误。 二、动量定理的应用—练习 2. （2026•河南焦作月考）如图所示为某蹦床运动员比赛时的情境。某次 运动过程，运动员从最高点由静止落下，下落到网面时的速度大小为8 m/s，弹起后离开网面瞬间的速度大小为6 m/s，此过程运动员与网接触的 时间为0.7 s，已知运动员的质量为60 kg，重力加速度为10 m/s2，则此过程 网对运动员的平均作用力大小为（　　） A． 771.4 N B． 1 200 N C． 1 440 N D． 1 800 N √ 解析： 　选择竖直向上为正方向，根据动量定理有（－mg）t=mv2－m （－v1），其中v1=8 m/s，v2=6 m/s，解得=1 800 N，故选D。 二、动量定理的应用—练习 　安全气囊与安全带 　　汽车安全气囊是辅助约束系统（SRS）的核心部件，需与安全带配合 使用，碰撞时快速充气，降低乘员头部、胸部等部位承受的伤害。 二、动量定理的应用—练习 〔多选〕（2026•新疆乌鲁木齐高二期末）现如今的街头“老头乐” 品牌层出不穷，给老年人带来了方便的同时，也存在着大量的交通安全问 题，例如许多廉价的电动车无安全气囊，在电动车事故中，安全气囊可防 止90%的头部受伤，大大减小损伤程度。设安全气囊的缓冲层与头部的撞 击时间延长至10 ms以上，人头部的质量约为2 kg，则下列说法正确的是 （　AC　） AC A． 气囊减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率 B． 气囊减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量 C． 事故中气囊对头部的冲量与头部对气囊的冲量大小相等 D． 若事故中头部以6 m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最 多为2 000 N 二、动量定理的应用—练习 解析：根据动量定理I=FΔt=Δp，可得F=，由于安全气囊的缓冲层与头部 的撞击时间Δt延长了，从而减小了气囊对头部的作用力F，即减小了驾驶 员头部撞击过程中的动量变化率，但撞击过程中撞击力的冲量I并未改 变，故A正确，B错误；事故中气囊对头部的作用力与头部对气囊的作用力 大小相等，方向相反，且作用时间相等，所以事故中气囊对头部的冲量与 头部对气囊的冲量大小相等，方向相反，故C正确；由题意，若事故中头 部以6 m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力大小最多为 F=== N=1 200 N，故D错误。 二、动量定理的应用—练习 动量定理 动量定理 利用牛顿第二定律推导动量定理 冲量 动量定理 动量定理的应用 动量定理的应用步骤 动量定理解释生活现象 课堂总结 　　 1. 如图，广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处，摩天轮由16个“水 晶”观光球舱组成，沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动，则坐于观光 球舱中的某游客的哪个物理量是不变的（　　） A. 向心加速度 B. 机械能 C. 动能 D. 动量 课堂练习 解析：　向心加速度是矢量，其方向时刻在变，故A错误；匀速 圆周运动，速度大小不变，则其动能不变，因为轨道倾斜，则高度 在发生变化，重力势能发生变化，所以其机械能变化，故B错误， C正确；匀速圆周运动虽然速度大小不变，但方向时刻在变，所以 动量时刻变化，故D错误。 课堂练习 2. （2023·辽宁大连高二期末）如图所示，学生正在练习用头颠球。 某一次足球从静止开始下落20 cm，被竖直顶起，离开头部后上升 的最大高度仍为20 cm。已知足球与头部的作用时间为0.1 s，足球 的质量为0.4 kg，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法 正确的是（　　） A. 下落到与头部刚接触时，足球动量大小为0 B. 与头部作用过程中，足球动量变化量的方向竖直向下 C. 与头部作用过程中，足球动量变化量的方向竖直向上 D. 与头部作用过程中，足球动量变化量大小为0.8 kg·m/s 课堂练习 解析：　下落到与头部刚接触时，足球速度v＝＝2 m/s，足 球动量大小为p0＝mv＝0.8 kg·m/s，故A错误；足球离开头部后上升 高度与下落高度相同，所以足球离开头部时动量大小为p1＝p0，方 向竖直向上，以向上为正方向，则动量变化量为Δp＝p1－（－p0） ＝1.6 kg·m/s，方向竖直向上，故B、D错误，C正确。 课堂练习 3. （多选）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2 N·s D. 0～3 s时间内合力F对物块的冲量为4 N·s 课堂练习 解析：　图像和时间轴所围成的面积表示物块受到的冲量，0～ 2 s时间内合力F对物块的冲量为 3 N·s，故A正确；2～3 s时间内合 力F对物块的冲量为－1 N·s，故B错误；0～3 s时间内合力F对物块 的冲量为2 N·s，故C正确，D错误。 课堂练习 4. “守株待兔”是我们熟悉的寓言故事。假设一只兔子质量为2 kg， 受到惊吓后从静止开始沿水平道路做匀加速直线运动，经过1.2 s速 度大小达到9 m/s，此后匀速奔跑，撞树后被水平弹回，反弹速度大 小为1 m/s，设兔子与树的作用时间为0.05 s，重力加速度g＝10 m/s2。下列说法正确的是（　　） A. 加速过程中兔子的加速度大小为180 m/s2 B. 加速过程中地面对兔子水平方向的平均作 用力大小为20 N C. 撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为320 N D. 撞树过程中树对兔子的平均作用力大小为400 N 课堂练习 解析：　兔子经过1.2 s速度由零均匀增加到9 m/s，根据匀变速直 线运动的速度公式可得，兔子的加速度大小为a＝＝7.5 m/s2，A错 误；加速过程中，设地面对兔子水平方向的平均作用力大小为Ff， 根据动量定理可得Fft＝mv－0，代入数据解得Ff＝15 N，B错误；撞 树过程中，以撞树前兔子的速度方向为正方向，则兔子撞树前的动 量为p＝mv＝2×9 kg·m/s＝18 kg·m/s，撞树后的动量为p'＝mv'＝2× （－1）kg·m/s＝－2 kg·m/s，动量变化量为Δp＝p'－p＝－2 kg·m/s －18 kg·m/s＝－20 kg·m/s，由动量定理得FΔt＝Δp＝－20 kg·m/s＝ －20 N·s，解得兔子受到树对它的平均作用力为F＝－400 N，大小 为400 N，C错误，D正确。 课堂练习 5. 人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现 手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120 g，从离人眼约20 cm的高 度无初速掉落，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，取重力加速度g＝10 m/s2。下列分析正确的是（　　） A. 手机与眼睛作用过程中手机动量变化约 为0.48 kg·m/s B. 手机对眼睛的冲量大小约为0.48 N·s C. 手机对眼睛的冲量方向竖直向上 D. 手机对眼睛的作用力大小约为0.24 N 课堂练习 解析：　根据自由落体运动得手机掉落到人眼睛位置时的速度为v ＝＝2 m/s。手机与眼睛作用后手机的速度变为0，选取向下为 正方向，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为Δp＝0－mv＝－ 0.24 kg·m/s，故A错误；对手机由动量定理得mgt＋I＝Δp，代入数 据可得I＝－0.48 N·s，负号表示方向竖直向上，因为力的作用是相 互的，所以手机对眼睛的冲量大小约为0.48 N·s，故B正确；因为手 机对眼睛的力的方向是竖直向下，所以手机对眼睛的冲量方向竖直 向下，故C错误；根据冲量定义得手机对眼睛的作用力大小约为F＝ ＝2.4 N，故D错误。 课堂练习 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $