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文檔簡介
1、第一章動量守恒定律物理觀念:理解沖量和動量掌握動量定理和動量守恒定律知道動量守恒定律的普適性定量分析一維碰撞問題并能解釋生產生活中的彈性碰撞和非彈性碰撞現象知道火箭的發射利用了反沖現象科學思維:通過理論推導和實驗,理解動量定理和動量守恒定律,能用其解釋生產生活中的有關現象體會用守恒定律分析物理問題的方法,體會自然科學的奧妙科學探究:通過實驗,探究碰撞中的不變量通過實驗,了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點科學態度與責任:制作“水火箭”收集資料,了解中子的發現過程,討論動量守恒定律在其中的作用查閱資料,了解太空物體的碰撞和微觀粒子的碰撞等相關信息觀察臺球碰撞前后的運動情況,嘗試用動量知識定性解釋本章在
2、學生初步形成的運動與相互作用觀念和能量觀念的基礎上,進行學習能從理論推導和實驗驗證的角度,理解動量守恒定律,深化對物體之間相互作用規律的理解能用動量和機械能的知識分析和解釋機械運動現象,解決一維碰撞問題通過對動量守恒定律等內容的學習,認識到物理規律的內在一致性和適用范圍,認識到物理研究是建立在觀察和實驗基礎上的一項創造性工作,在研究中必須堅持實事求是的態度本章重點知道動量、沖量等概念;了解彈性碰撞和非彈性碰撞的特點;掌握動量定理、動量守恒定律等知識本章難點理解沖量和動量;理解動量定理和動量守恒定律,能用其解釋生產生活中的有關現象;動量守恒定律的實驗1動量2動量定理學習目標1知道動量的概念,知道
3、動量和動量變化量均為矢量,會計算一維情況下的動量變化量2知道沖量的概念,知道沖量是矢量3知道動量定理的確切含義,掌握其表達式4會用動量定理解釋碰撞、緩沖等生活中的現象學法指導1通過定義、公式、實例加深體會動量、沖量等物理量的意義2認真做實驗,仔細觀察物體間的相互作用過程,結合數據分析,理解動量定理,及其適用的情境,靈活運用公式,求解未知量知識導圖預習導學 | 新知領悟1動量(1)定義:物體的_與_的乘積,即p_.(2)單位:動量的單位是_,符號是_(3)方向:動量是_量,它的方向與_的方向相同動量及動量的變化量質量速度mv千克米每秒kgm/s矢速度2動量的變化量(1)定義:物體在某段時間內_與
4、_的矢量差(也是矢量),p_(矢量式)(2)動量始終保持在一條直線上時的矢量運算:選定一個正方向,動量、動量的變化量用帶正、負號的數值表示,從而將矢量運算簡化為_運算(此時的正、負號僅表示方向,不表示大小)不在同一直線上的動量運算遵循_末動量初動量pp代數平行四邊形定則1物體做勻速圓周運動時,其動量是否變化?【答案】變化動量是矢量,方向與速度方向相同,物體做勻速圓周運動時,速度大小不變,方向時刻變化,其動量發生變化2在一維運動中,動量正、負的含義是什么?【答案】正、負號僅表示方向,不表示大小正號表示動量的方向與規定的正方向相同;負號表示動量的方向與規定的正方向相反關于動量,下列說法中正確的是(
5、)A質量大的物體,動量一定大B速度大的物體,動量一定大C兩物體的質量與其速度大小的乘積相同,兩物體的動量一定相同D兩物體的動能相同,它們的動量可能不同【答案】D1沖量【答案】時間Ns力時間沖量和動量定理2動量定理(1)內容:物體在一個過程中所受力的沖量等于它在這個過程始末的_(2)表達式:_或_動量變化量F(tt)mvmvIpp在跳高比賽時,在運動員的落地處為什么要放很厚的海綿墊子?【答案】跳過橫桿后,落地時速度較大人落到海綿墊子上時,可經過較長的時間使速度減小到零,在動量變化量相同的情況下,人受到的沖力減小,對運動員起到保護作用質量為m的木箱放置在光滑的水平地面上,在與水平方向成角的恒定拉力
6、F作用下由靜止開始運動,經過時間t速度變為v,則在這段時間內拉力F與重力的沖量大小分別為()AFt0BFtcos 0CmvmgtDFtmgt【答案】D【解析】力F的沖量就是F與時間t的乘積,即IFFt;重力的沖量就是重力與時間t的乘積,即IGmgt,故選D多維課堂 | 素養初培如圖所示,質量為m,速度為v的小球與擋板發生碰撞,碰后以大小不變的速度反向彈回問題(1)小球碰撞擋板前后的動量是否相同?(2)小球碰撞擋板前后的動能是否相同?(3)小球碰撞擋板過程中動量變化量大小是多少?【答案】(1) 不相同碰撞前后小球的動量大小相等,方向相反(2) 相同(3) 2mv對動量和動量變化量的理解1對動量的
7、認識(1)瞬時性:通常說物體的動量是物體在某一時刻或某一位置的動量,動量的大小可用pmv表示(2)矢量性:動量的方向與物體的瞬時速度的方向相同(3)相對性:因物體的速度與參考系的選取有關,故物體的動量也與參考系的選取有關探究總結2動量的變化量是矢量,其表達式pp2p1為矢量式,運算遵循平行四邊形定則,當p2、p1在同一條直線上時,可規定正方向,將矢量運算轉化為代數運算3動量和動能的區別與聯系素養點評:本探究通過對動量和動量變化量的理解,培養“物理觀念”素養對動量概念的理解精練1(多選)關于動量的概念,下列說法正確的是()A動量大的物體,慣性不一定大B動量大的物體,運動一定快C動量相同的物體,運
8、動方向一定相同D動量相同的物體,動能也一定相同【答案】AC【答案】B對動量變化的理解精練2(多選)關于動量的變化,下列說法中正確的是()A做直線運動的物體速度增大時,動量的增量p與速度的方向相同B做直線運動的物體速度減小時,動量的增量p與運動的方向相反C物體的速度大小不變時,動量的增量p為零D物體做曲線運動時,動量的增量p一般不為零【答案】ABD【解析】當做直線運動的物體速度增大時,其末動量p2大于初動量p1,由矢量的運算法則可知pp2p10,與速度方向相同,如圖甲所示,A正確;當做直線運動的物體速度減小時,pp2p10,即p2p1,如圖乙所示,此時p與物體的運動方向相反,B正確;當物體的速度
9、大小不變時,動量可能不變化,即p0,也有可能動量大小不變而方向變化,此種情況p0,C錯誤;物體做曲線運動時,速度的方向不斷變化,故動量不斷變化,p一般不為零,如圖丙所示,D正確故選ABD變式2質量m2 kg的物體,在光滑水平面上以v04 m/s的速度向右運動,受到一個水平向左的力作用一段時間后,速度大小變為4 m/s,方向水平向左設向右的方向為正,則在這個過程中物體動量的變化為()A0B16 kgm/sC8 kgm/sD16 kgm/s【答案】D【解析】根據動量變化pmvtmv0代入數據可得p2(4)24 kgm/s16 kgm/s.負號表示動量變化的方向向左動量和動能的理解誤區1動量pmv,
10、大小由m和v共同決定2動量p和動量的變化p均為矢量,計算時要注意其方向性3動能是標量,動能的變化量等于末動能與初動能大小之差4物體的動量變化時動能不一定變化,動能變化時動量一定變化如圖所示,一個質量為m的物體,在動摩擦因數為的水平面上運動,受到一個與運動方向相同的恒力F作用,經過時間t,速度由v增加到v.對動量定理的理解和應用問題(1)在時間t內拉力F的沖量和合外力的沖量各是多大?(2)在此過程中,物體動量的變化量是多大?(3)恒力F的沖量與物體動量的變化量相等嗎?【答案】(1)Ft(Fmg)t(2)mvmv(3)不相等合外力的沖量(Fmg)t與動量的變化量才相等1沖量的理解(1)沖量是過程量
11、,它描述的是力作用在物體上的時間積累效應,求沖量時一定要明確所求的是哪一個力在哪一段時間內的沖量(2)沖量是矢量,沖量的方向與力的方向相同探究總結2沖量的計算(1)求某個恒力的沖量:力和力的作用時間的乘積(2)求合沖量的兩種方法:可分別求每一個力的沖量,再求各沖量的矢量和;另外,如果各個力的作用時間相同,也可以先求合力,再用公式I合F合t求解(3)求變力的沖量:若力與時間呈線性關系變化,則可用平均力求變力的沖量若給出了力隨時間變化的圖像如圖所示,可用面積法求變力的沖量利用動量定理求解3動量定理的理解(1)動量定理的表達式Ftmvmv是矢量式,等號包含了大小相等、方向相同兩方面的含義(2)動量定
12、理反映了合外力的沖量是動量變化的原因(3)公式中的F是物體所受的合外力,若合外力是變力,則F應是合外力在作用時間內的平均值4動量定理的應用(1)定性分析有關現象:物體的動量變化量一定時,力的作用時間越短,力就越大;力的作用時間越長,力就越小作用力一定時,力的作用時間越長,動量變化量越大;力的作用時間越短,動量變化量越小(2)應用動量定理定量計算的一般步驟:選定研究對象,明確運動過程進行受力分析和運動的初、末狀態分析選定正方向,根據動量定理列方程求解素養點評:本探究通過“動量定理”,培養“科學思維”素養對動量定理的理解精練3(多選)將質量為0.5 kg的小球以20 m/s的初速度豎直向上拋出,不
13、計空氣阻力,g取10 m/s2以下判斷正確的是()A小球從拋出至最高點受到的沖量大小為10 NsB小球從拋出至落回出發點動量的改變量大小為0C小球從拋出至落回出發點受到的沖量大小為0D小球從拋出至落回出發點受到的沖量大小為20 Ns【答案】AD【解析】小球僅受重力,選豎直向上為正方向,由動量定理,上升過程中小球的沖量I0mv10 Ns,故A正確全過程動量的改變量p2mv20 Ns,沖量大小為20 Ns,故D正確【答案】C【解析】子彈射穿木塊的過程時間很短,忽略地面摩擦力的沖量,應用動量定理,對子彈穿過第一、第二木塊的兩個過程,得Ft2mv1,Ftmv2mv1,由兩式可得v1v213動量定理的應
14、用精練4據統計,人在運動過程中,腳底在接觸地面瞬間受到的沖擊力是人體自身重力的數倍為探究這個問題,實驗小組的同學利用落錘沖擊的方式進行了實驗,即通過使一定質量的重物從某一高度自由下落沖擊地面來模擬人體落地時的情況重物與地面的形變很小,可忽略不計g取10 m/s2下表為一次實驗過程中的相關數據.重物(包括傳感器)的質量m/kg8.5重物下落高度H/cm45重物反彈高度h/cm20最大沖擊力Fm/N850重物與地面接觸時間t/s0.1(1)請你選擇所需數據,通過計算回答下列問題:重物受到地面的沖擊力最大時的加速度為多大?在重物與地面接觸過程中,重物受到地面施加的平均作用力是重物所受重力的多少倍?(
15、2)如果人從某一確定高度由靜止豎直跳下,為減小腳底在與地面接觸過程中受到的沖擊力,可采取什么具體措施?請你提供一種可行的方法并說明理由【答案】(1)90 m/s26倍(2)略變式4一輛轎車強行超車時,與另一輛迎面駛來的轎車相撞,兩車相撞后,兩車車身因相互擠壓,皆縮短了0.5 m,據測算兩車相撞前速度均約為30 m/s,則:(1)假設兩車相撞時人與車一起做勻減速運動,試求車禍中車內質量約為60 kg的人受到的平均沖力是多大;(2)若此人系有安全帶,安全帶在車禍過程中與人體的作用時間是1 s,這時人體受到的平均沖力為多大?【答案】(1)5.4104 N(2)1.8103 N動量定理應用的三點提醒1
16、若物體在運動過程中所受的力不是同時的,可將受力情況分成若干階段來求解,也可當成一個全過程來求解2在用動量定理解題時,一定要認真進行受力分析,不可有遺漏,比如易漏掉的物體的重力3列方程時一定要先選定正方向,將矢量運算轉化為代數運算核心素養微專題水滴石穿的典故宋朝時,張乖崖在崇陽當縣令當時,常有軍卒侮辱將帥、小吏侵犯長官的事張乖崖認為這是一種反常的事,下決心要整治這種現象一天,他在衙門周圍巡行突然,他看見一個小吏從府庫中慌慌張張地走出來張乖崖喝住小吏,發現他頭巾下藏著一文錢那個小吏支吾了半天,才承認是從府庫中偷來的張乖崖把那個小吏帶回大堂,下令拷打那小吏不服氣:“一文錢算得了什么!你也只能打我,不
17、能殺我!”張乖崖大怒,判道:“一日一錢,千日千錢,繩鋸木斷,水滴石穿”為了懲罰這種行為,張乖崖當堂斬了這個小吏【考題延伸】人們常說“滴水穿石”,請你根據下面所提供的信息,估算水對石頭的沖擊力的大小一瀑布落差為h20 m,水流量為Q0.10 m3/s,水的密度1.0103 kg/m3,水在最高點和落至石頭后的速度都認為是零(落在石頭上的水立即流走,在討論石頭對水的作用時可以不考慮水的重力,g取10 m/s2)【答案】2.0103 N素養點評:本題通過對動量定理應用的考查,培養學生的“科學思維”素養課堂小練 | 素養達成1(2021屆銀川一中期中)對一定質量的物體,下列說法不正確的是()A物體的動
18、能發生變化,其動量一定變化B物體的動量發生變化,其動能一定變化C物體所受的合外力不為零,物體的動量一定變化,但物體的動能不一定變化D物體所受的合外力為零時,物體的動量變化量一定為零【答案】B【解析】對于一定質量的物體,物體的動能發生變化,則速度的大小一定變化,則動量一定變化,選項A正確;物體的動量發生變化,可能是速度的方向發生變化,若大小不變,則動能不變,選項B錯誤;物體所受的合外力不為零,物體的動量一定變化,但物體的動能不一定變化,如勻速圓周運動的速度大小不變,速度方向不斷變化,物體的動能不變而動量變化,選項C正確;物體所受的合外力為零時,物體將保持靜止或勻速直線運動的狀態,速度不變,所以物
19、體的動量一定不發生變化,選項D正確故選B2一顆子彈沿水平方向射向木塊,第一次木塊被固定在水平地面上,第二次木塊靜止放在光滑的水平面上,兩次子彈都能射穿木塊而繼續飛行這兩次相比較()A第一次子彈的動量變化較大B第二次子彈的動量變化較大C兩次子彈的動量變化相等D無法比較兩次子彈的動量變化大小【答案】B【解析】子彈在同一塊木塊中穿行過程中受到的阻力大小是相等的,因此子彈的加速度大小是不變的當木塊被固定時,子彈在木塊中運動的位移等于木塊的寬度,而木塊靜止放在光滑的水平面上時,子彈在木塊中運動的過程中,木塊也要運動,則子彈在木塊中運動的位移大于木塊的寬度(對地面參考系而言),因此第二次子彈在木塊中運動的時間較長,因此子彈受到的阻力的沖量較大,它的動量變化也較大故選B3(2020年遼寧六校期中)質量相同的甲、乙兩小球,自同一高度以相同的速率拋出,甲做平拋運動,乙做豎直上拋運動,則從拋出到落地的過程中(空氣阻力不計)()A兩球動量的變化相同B兩球所受重力的沖量相同C兩球動量的變化率相同D甲球動量的變化大于乙球動量的變
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