1.1冲量动量 学案-2021年粤教版(新教材)物理选择性必修第一册
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1、第一节第一节 冲量冲量 动量动量 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.了解冲量的概念,能区分冲量和功。 2.理解动量的概念及其矢量性,会计算一维 情况下的动量变化量。 3.知道动能和动量的区别和联系。 1.物理观念 (1)乘积定义法定义冲量、动量。 (2)区分不同的运动量度:动量和动能。 2.关键能力 将复杂运动简化成理想运动模型的能力。 一、冲量 1.定义:在物理学中,将 Ft 定义为冲量,用 I 表示,即 IFt。 2.矢量性:冲量是矢量,它的方向由力的方向决定。 3.单位:牛秒,符号是 N s。 判一判 (1)作用力大,力的冲量一定大。() (2)作用力作用的时间长,力的冲量一定大。(
2、) (3)冲量的方向与力的方向一致。() (4)重力对静止的物体不可能有冲量的作用。() 二、动量 1.定义:在物理学中,将质量和速度的乘积 mv 叫作物体的动量,用符号 p 表示,即 pmv。 2.矢量性:动量也是一个矢量,它的方向与速度的方向相同。 3.单位:千克米每秒,符号是 kg m/s。 判一判 (1)质量大的物体动量一定大。() (2)速度大的物体动量一定大。() (3)动量的方向与速度方向一致。() (4)一个物体(质量不变)的动量改变,它的动能一定改变。() 探究 1 冲量的理解和计算 情境导入 如图甲所示让两只鸡蛋从相同高处自由落下,分别落在海绵垫上和塑料盘中,用力的传感器记
3、 录弹力随时间的变化关系,发现 Ft 图线与坐标轴围成的图形的面积近似相等。 (1)这个面积表示什么? (2)在碰撞过程中延长作用时间,作用力如何变化? 甲 乙 答案 (1)冲量,即力对时间的积累效应 (2)作用力将变小 归纳拓展 1.对冲量的理解 (1)冲量是过程量:冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应,与某一过程相对应。 (2)冲量的矢量性:冲量是矢量,在作用时间内力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同。 互成角度的冲量的合成与分解满足平行四边形定则。 2.冲量的计算 (1)计算冲量的大小时,一定要注意是哪个力在哪一段时间内的冲量。 (2)若给出了力 F 随时间 t 变化的图像,
4、可用 Ft 图线与两坐标轴所围的面积求冲量。如图所 示,力 F 在 1 s 内的冲量 I1F1t1201 N s20 N s,力 F 在 6 s 内的冲量为 I201 N s 105 N s30 N s。 (3)合冲量的计算方法 分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和。 如果各力的作用时间相同,也可以先求合力,再用 I合F合t 求解。 【例 1】 如图所示,在倾角为 37 的固定斜面上有一质量 m5 kg 的物体沿斜面下滑,物 体与斜面间的动摩擦因数0.2, 求物体下滑 2 s 的时间内物体所受外力与合力的冲量。 (sin 37 0.6,cos 37 0.8,g10 m/s2) 答案 重力的
5、冲量为 100 N s,方向竖直向下 弹力的冲量为 80 N s,方向垂直斜面向上 摩 擦力的冲量 为 16 N s,方向沿斜面向上 合力的冲量为 44 N s,方向沿斜面向下 解析 重力的冲量 IGmgt100 N s,方向竖直向下 弹力的冲量 INmgtcos 37 80 N s,方向垂直斜面向上 摩擦力的冲量 Ifmgtcos 37 16 N s,方向沿斜面向上 合力的冲量 I合(mgsin37 mgcos 37 )t44 N s,方向沿斜面向下 【训练 1】 (2020 首都师范大学附属中学高一期末)如图所示,两个互相垂直的力 F1和 F2作 用在同一物体上,使物体沿虚线方向运动,经过
6、某段时间后,F1对物体的冲量为 4 N s,F2对 物体的冲量为 3 N s,则 F1和 F2的合力对物体的冲量为( ) A.1 N s B.3.5 N s C.5 N s D.7 N s 答案 C 解析 冲量是矢量,矢量的合成遵循平行四边形定则,两个力的合冲量为 I I21I225 N s, 故 A、B、D 错误,C 正确。 探究 2 动量和动量变化量 情境导入 如图甲所示,把小板凳平放在细沙表面,分别用不同质量的钢球从同一高度落下碰撞小板凳, 观察小板凳两次陷入细沙中的深度。如图乙所示,把小板凳平放在细沙表面,相同的钢球分别 从不同高度落下碰撞小板凳,观察小板凳两次陷入细沙中的深度。 (1
7、)该探究实验用到什么物理方法? (2)碰撞效果与什么因素有关? 答案 (1)控制变量法。 (2)小球的质量和速度。 归纳拓展 1.动量的性质 (1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量可用 pmv 表示。 (2)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。 (3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系的选取有关。 2.动量的变化量 (1)表达式:pp2p1。 该式为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当 p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢 量运算转化为代数运算。 (2)方向:方向与速度变化量的方向相同,在合力为恒力的情况下,物体动量变
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