第1章 关键能力提升1 动量定理的应用（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理导学案聚焦动量定理的应用，通过鸡蛋落地、跳高海绵垫等生活情境导入，引导学生从缓冲现象等具体实例过渡到冲量、动量变化的抽象原理，搭建从生活到物理的学习支架，衔接动量概念与实际问题分析。 资料特色在于考情与核心素养深度融合，以“问题导入-思考讨论-典例分析-对标训练”的探究链，培养科学思维（微元建模）和科学探究能力，习题涵盖基础理解与流体冲击等复杂问题，助力学生形成“力对时间累积效应”的物理观念，树立理论联系实际的科学态度。

关键能力提升1 动量定理的应用 【定标-核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 动量定理的理解与应用；计算冲量、动 量变化，分析物体受力. 1. 信息获取能力：从碰撞、打击等瞬时作用情境中提取力、时间、速度变化等关键信息. 2. 建模能力：将流体冲击、连续碰撞等问题抽象为“质量微元”模型，并应用动量定理. 3. 科学探究能力：通过动量定理解释缓冲等物理现象. 1. 物理观念：形成“力对时间的累积效应”观念，深化对运动与相互作用关系的理解. 2. 科学思维：掌握用动量定理解决复杂动力学问题的思维路径，培养微元建模等科学方法. 3. 科学探究：经历从理论分析到解决实际问题的完整探究过程，体会模型建构的价值. 4. 科学态度与责任：认识动量定理在交通安全、工程防护中的应用，树立理论联系实际的科学态度. 重点及难点 重点：利用动量定理解决打击、碰撞、流体问题等瞬时作用过程； 难点：矢量性的应用；对连续流体/粒子流问题的微元法建模. 题型及难度 选择题、计算题均有出现，难度中等. 【本课时主要内容】 动量定理及其应用 【答案】　mv　kg·m/s　正方向　Ek=　Ft　N·s　变化　I=p'-p　F(t'-t)=mv'-mv　物 动量变化量　原因　结果　合力　矢量　F越大　F越小　Δp越大　Δp越小　ρvSΔt　 探究1　对动量和冲量的理解 【问题导入】 从高处下落的鸡蛋落在软垫上不易碎，但是砸在水泥地上会碎掉，用动量和冲量知识如何解释？ 【思考与讨论】 1.鸡蛋落在水泥地和软垫上动量变化是否相同？ 2.软垫延长作用时间，冲量和作用力有何变化？ 3.冲量、动量变化、作用力、作用时间的关系是怎样的？ 【典例1】如图所示,表面光滑的楔形物块ABC固定在水平地面上,∠ABC<∠ACB,质量相同的物块a和b分别从斜面顶端沿AB、AC由静止自由滑下.在两物块到达斜面底端的过程中,下列说法正确的是(　　) 　典例1 A. 两物块所受重力的冲量相同 B. 两物块动量的改变量相同 C. 两物块动能的改变量相同 D. 两物块到达斜面底端时重力的瞬时功率相同 【必备知识】冲量的概念,动量定理的应用,动能定理的应用,瞬时功率的概念. 【关键能力】 【答案】C　 【解题思路】 　 冲量的计算方法如下: 1. 恒力的冲量:直接用定义式I=Ft计算. 2. 变力的冲量. (1) 图像法:作出F-t图像,图像与t轴所围的面积即为变力的冲量,如图所示. (2) 动量定理法:对于易确定初、末时刻动量的情况,可用动量定理求解. 【对标训练1】如图所示,在光滑的水平桌面上,质量为m的小球在轻绳的作用下,绕O点以速率v做匀速圆周运动,轻绳的拉力大小为F.AB连线为直径,由经过A点时开始计时,经过时间t小球在B点.关于此过程,下列说法正确的是(　　) 　对标训练1 A. 圆周运动的周期可能为 t B. 小球重力的冲量大小为0 C. 轻绳拉力的冲量大小为Ft D. 小球动量的变化量大小为0 【答案】A　 【解题思路】 【易错提醒】动量的方向性. 探究2　动量定理的理解及应用 【问题导入】体育课上，小明从高处跳下时，屈膝落地比直膝落地感觉更安全；搬运玻璃制品时，会在包装盒内填充泡沫。请思考： 【思考与讨论】 1. 两种场景中，物体的动量变化、受力时间有何关联？ 2. 直膝与屈膝落地时，哪个过程的受力时间更长？合外力更小的原因是什么？ 【典例2】在跳高比赛中,横杆下方有一个海绵垫,海绵垫的作用是 (　　) A. 减少运动员的重力 B. 减少运动员的动量变化量 C. 减少运动员的冲量 D. 减少运动员的动量变化率 【必备知识】动量定理,冲量和动量变化的关系,力和作用时间的关系. 【关键能力】 【答案】D　 【解题思路】 　 用动量定理解释实际问题时,一般从两个方面分析: 1. Δp一定时,F的作用时间越短,力就越大;时间越长,力就越小. 2. F一定,此时力的作用时间越长,Δp就越大;力的作用时间越短,Δp就越小. 【对标训练2】如图所示,篮球运动员接传过来的篮球时,通常要先伸出双臂迎接篮球,手接触到篮球后,双手迅速后撤将篮球引至胸前.运用你所学的物理规律分析,这样做可以 (　　) 　对标训练2 A. 减小手对篮球的冲量 B. 减小篮球的动量变化量 C. 减小篮球对手的作用力 D. 缩短篮球对手的作用时间 【答案】C　 【解题思路】 【典例3】蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处,已知运动员与网接触的时间为1.2 s,在运动员与网接触过程中(g取10 m/s2),求: (1) 重力的冲量; (2) 运动员对网的平均作用力大小. 【必备知识】自由落体/竖直上抛速度的计算,动量定理矢量性的应用,牛顿第三定律的应用. 【关键能力】　 　【答案】(1) 720 N·s,方向竖直向下　(2) 1 500 N 【解题思路】 　 处理动量定理的基本思路如下: 【对标训练3】浙江安吉云上草原景区推出“窝囊版”蹦极,很多网友纷纷前往景区打卡.为了研究蹦极过程,做以下简化:忽略阻力,将游客视为质点,运动始终沿竖直方向,游客从O点自由下落,至A点弹性绳自然伸直,经过合力为零的B点到达最低点C,然后弹起,整个过程中弹性绳始终在弹性限度内.下列说法正确的是(　　) 　对标训练3 A. 在O→B过程和在B→C过程中蹦极者动量的变化量相等 B. 在O→A→B→C过程中蹦极者受到的重力冲量等于弹性绳弹力冲量 C. 在A→B→C过程中任意一段时间内,蹦极者受到合力的冲量方向始终向上 D. 在O→A过程中蹦极者受到的重力冲量等于动量的改变量 【答案】D　 【解题思路】 【易错提醒】在动量定理中,速度、力都是矢量,必须严格注意方向(正负号).同时,不要遗漏重力. 探究3　应用动量定理处理流体模型 【问题导入】消防水枪喷水时，水流冲击墙面会产生推力，为何水压越大、喷口越粗，墙面受到的冲击力越强？如何用动量定理定量分析？ 【思考与讨论】 1. 分析该问题时，应选取哪部分流体作为研究对象？ 2. 水流冲击墙面前后的速度矢量如何变化？如何结合流量计算单位时间内流体的动量改变量？ 3. 墙面对水流的作用力与水流对墙面的冲击力是什么关系？应用动量定理时需注意哪些矢量方向问题？ 【典例4】如图所示,一玩具水枪的枪口直径为d,水的密度为ρ,水平出射速度为v,垂直击中竖直目标后以大小为0.2v 的速度反向溅回,则水柱水平击中目标的平均冲击力大小为(　　) 　典例4 A. 1.2πd2ρv2 B. 0.3πd2ρv2 C. 1.2πd2ρv D. 0.3πd2ρv 【必备知识】流体微元选取,动量变化分析,流量与连续性方程应用. 【关键能力】　 【答案】B　 【解题思路】 　 对于连续质点系发生持续作用(如机枪连续发射子弹、水柱持续冲击),物体动量(或其他量)连续发生变化的这类问题,可选取很短时间Δt内动量(或其他量)发生变化的那部分物体作为研究对象,建立柱状模型. 研究对象 流体类:液体流、气体流等,通常已知密度ρ 微粒类:电子流、光子流、尘埃等,通常给出单位体积内的粒子数n 分析 步骤 ① 构建柱状模型:沿流速v的方向选取一段小柱体,其横截面积为S ② 微元研究 小柱体的体积ΔV=vSΔt 流体类小柱体的质量m=ρΔV=ρvSΔt 流体类小柱体的动量p=mv=ρv2SΔt 微粒类小柱体的粒子数N=nvSΔt ③ 建立方程,应用动量定理FΔt=Δp研究 【典例4】2024年1月19日,我国研制的朱雀三号可重复使用垂直起降回收验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成试验任务.点火升空1分钟后,火箭从三百多米的高空垂直返回,着陆平稳,落点准确,状态良好,标志着国内起飞规模最大垂直起降试验火箭试验成功.如图所示,在距离地面高度约1 m时,该火箭底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气,使火箭在竖直方向上的速度在0.2 s内由8 m/s降到2 m/s.已知反推发动机喷气过程中火箭受到的平均推力大小为F,喷出气体的密度为ρ,4台发动机喷气口的直径均为d,喷出气体的重力忽略不计,喷出气体的速度远大于火箭的速度.则喷出气体的速度大小为 (　　) 　对标训练4 A. B. C. D. 【答案】D　 【解题思路】 【典例5】科幻小说《三体》中描绘了三体舰队通过尘埃区被动减速的场景,若要匀速通过尘埃区,就需要飞船提供足够的动力.假设尘埃区密度ρ=6.0×10-10 kg/m3,飞船进入尘埃区的速度为v=2.5×106 m/s,飞船垂直于运动方向上的最大横截面积S=10 m2,尘埃微粒与飞船相碰后都附着在飞船上,计算时,取尘埃微粒的初速度为0,忽略微粒间的相互作用,则 (　　) A. 单位时间内附着在飞船上的微粒质量为0.15 kg B. 单位时间内附着在飞船上的微粒质量为1.5 kg C. 飞船要保持速度不变,所需推力大小为1.50×104 N D. 飞船要保持速度不变,所需推力大小为3.75×104 N 【答案】D　 【解题思路】 【易错提醒】 1. 研究对象:取Δt内冲击/被排出的流体微元. 2. 动量变化:初、末状态速度方向与关系不能混淆. 3. 作用力漏项:遗漏重力、压力、固体对流体的反作用力. 学科网（北京）股份有限公司 $