物理選擇性必修 第一冊(cè)第二節(jié) 動(dòng)量定理教案配套ppt課件

這是一份物理選擇性必修 第一冊(cè)第二節(jié) 動(dòng)量定理教案配套ppt課件，共45頁。PPT課件主要包含了N·s，力的方向，千克米每秒，kg·ms，平行四邊形，mvt－mv0，動(dòng)量的改變量等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、沖量與動(dòng)量1．填一填(1)沖量①定義：作用力在 上的積累。②公式：I＝ 。③單位： ，符號(hào)是____。④矢量性：方向與 相同。
(2)動(dòng)量①定義：物體的 和 的乘積。②公式：p＝ 。③單位： ，符號(hào)： 。④矢量性：方向與 的方向相同，運(yùn)算遵守 定則。2．判一判(1)動(dòng)量的方向與物體運(yùn)動(dòng)速度方向一定相同。( )(2)沖量是矢量，其方向與力的方向相同。( )(3)力越大，力對(duì)物體的沖量越大。( )
3．想一想在一維運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)量正負(fù)的含義是什么？提示：正負(fù)號(hào)僅表示方向，不表示大小。正號(hào)表示動(dòng)量的方向與規(guī)定的正方向相同；負(fù)號(hào)表示動(dòng)量的方向與規(guī)定的正方向相反。
2．判一判(1)合力越大，物體動(dòng)量變化量越大。( )(2)合力的方向與物體動(dòng)量變化量方向一致。( )(3)若物體在一段時(shí)間內(nèi)，其動(dòng)量發(fā)生了變化，則物體在這段時(shí)間內(nèi)的合外力一定不為零。( )
3．選一選跳遠(yuǎn)時(shí)，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全(如圖)，這是由于(　　)A．人跳在沙坑的動(dòng)量比跳在水泥地上小B．人跳在沙坑的動(dòng)量變化比跳在水泥地上小C．人跳在沙坑受到的沖量比跳在水泥地上小D．人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上小解析：人跳遠(yuǎn)從一定高度落下，落地前的速度一定，則初動(dòng)量相同，落地后靜止，末動(dòng)量一定，所以人下落過程的動(dòng)量變化量Δp一定，因落在沙坑上作用的時(shí)間長，落在水泥地上作用時(shí)間短，根據(jù)動(dòng)量定理Ft＝Δp，t大則F小，故D正確。答案： D
探究(一)　動(dòng)量的理解[問題驅(qū)動(dòng)]如圖所示，質(zhì)量為m、速度為v的小球與擋板發(fā)生碰撞，碰后以大小不變的速度反向彈回。(1)小球碰撞擋板前后的動(dòng)量是否相同？(2)小球碰撞擋板前后的動(dòng)能是否相同？(3)小球碰撞擋板過程中動(dòng)量變化量大小是多少？提示：(1)不相同。碰撞前后小球的動(dòng)量大小相等，方向相反。(2)相同。 (3)2mv?！　　　?
[重難釋解]1．對(duì)動(dòng)量的認(rèn)識(shí)
2．動(dòng)量的變化量其表達(dá)式Δp＝p2－p1為矢量式，運(yùn)算遵循平行四邊形定則。當(dāng)p2、p1在同一條直線上時(shí)，可規(guī)定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。3．動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系
典例1 羽毛球是速度最快的球類運(yùn)動(dòng)之一，在一場羽毛球比賽中，假設(shè)球的速度為90 km/h，羽毛球運(yùn)動(dòng)員將球以342 km/h的速度反向擊回。設(shè)羽毛球質(zhì)量為5 g，試求：(1)羽毛球運(yùn)動(dòng)員擊球過程中羽毛球的動(dòng)量變化量；(2)在羽毛球運(yùn)動(dòng)員的這次扣殺中，羽毛球的速度變化、動(dòng)能變化各是多少？
對(duì)動(dòng)量和動(dòng)量變化量的提醒(1)動(dòng)量是矢量，比較兩個(gè)物體的動(dòng)量時(shí)，不能僅比較大小，還要比較方向，只有大小相等、方向相同的兩個(gè)動(dòng)量才能相等。(2)計(jì)算動(dòng)量變化量時(shí)，應(yīng)利用矢量運(yùn)算法則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于在同一直線上的矢量運(yùn)算，要注意選取正方向。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)關(guān)于動(dòng)量的概念，下列說法正確的是(　　)A．動(dòng)量大的物體，慣性不一定大B．動(dòng)量大的物體，運(yùn)動(dòng)一定快C．動(dòng)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)方向一定相同D．動(dòng)量相同的物體，動(dòng)能也一定相同
2．(多選)關(guān)于動(dòng)量的變化，下列說法中正確的是(　　)A．做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，動(dòng)量的變化量Δp與速度的方向相同B．做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，動(dòng)量的變化量Δp與運(yùn)動(dòng)的方向相反C．物體的速度大小不變時(shí)，動(dòng)量的變化量Δp為零D．物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量的變化量Δp不為零
探究(二)　沖量的理解與計(jì)算[問題驅(qū)動(dòng)]如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ的水平面上運(yùn)動(dòng)，受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F作用。在時(shí)間t內(nèi)恒力F的沖量和合外力的沖量各是多大？提示：恒力F的沖量為Ft；合外力的沖量為(F－μmg)t?！　　　?
[重難釋解]1．沖量的性質(zhì)(1)過程量：沖量描述的是力的作用對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)，取決于力和時(shí)間這兩個(gè)因素，所以求沖量時(shí)一定要明確所求的是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量。(2)矢量性：沖量的方向與力的方向相同，與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量變化量的方向相同。2．沖量的計(jì)算(1)求某個(gè)恒力的沖量：①該恒力和力的作用時(shí)間的乘積。②利用動(dòng)量定理求解。
(2)求多個(gè)力的沖量：①可分別求每一個(gè)力的沖量，再求各沖量的矢量和。②如果各個(gè)力的作用時(shí)間相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合Δt求解。③利用動(dòng)量定理求解。(3)求變力的沖量：①若力與時(shí)間成線性關(guān)系變化，則可用平均力求變力的沖量。②若給出了力隨時(shí)間變化的圖像，如圖所示，可用面積法求變力的沖量。③利用動(dòng)量定理求解。
典例2 如圖所示，質(zhì)量為2 kg的物體沿傾角θ＝30°、高為5 m的光滑斜面由靜止從頂端下滑到底端的過程中，g 取10 m/s2，求：(1)重力的沖量；(2)支持力的沖量；(3)合力的沖量。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．關(guān)于沖量，下列說法正確的是(　　)A．沖量是物體動(dòng)量變化的原因B．作用在靜止的物體上的力的沖量一定為零C．動(dòng)量越大的物體受到的沖量越大D．沖量的方向就是物體速度的方向
解析：力作用一段時(shí)間便有了沖量，而力作用一段時(shí)間后，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，物體的動(dòng)量也發(fā)生了變化，因此沖量使物體的動(dòng)量發(fā)生了變化，A選項(xiàng)正確；只要有力作用在物體上，經(jīng)歷一段時(shí)間，這個(gè)力便有了沖量I＝Ft，與物體處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況，是所有作用在物體上的力共同產(chǎn)生的效果，B選項(xiàng)不正確；物體所受沖量I＝Ft與物體動(dòng)量的大小p＝mv無關(guān)，C選項(xiàng)不正確；沖量的方向與物體速度變化的方向相同，D選項(xiàng)不正確。答案：A
2.用電鉆給建筑物鉆孔，鉆頭所受的阻力與深度成正比。如圖為阻力f與時(shí)間t關(guān)系的圖像，若鉆頭勻速鉆進(jìn)時(shí)第1 s內(nèi)所受的阻力的沖量為100 N·s，求5 s內(nèi)阻力的沖量的大小。
探究(三)　動(dòng)量定理的理解與應(yīng)用[問題驅(qū)動(dòng)]為保證駕駛安全，交規(guī)規(guī)定駕駛員以及乘客在行駛的車輛上必須系安全帶，安全帶具有很好的松緊作用，避免緊急剎車時(shí)對(duì)人員造成傷害。(1)動(dòng)量定理的適用條件是什么？(2)安全帶如果采用剛性繩是否可以？為什么？
提示：(1)動(dòng)量定理不僅適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子，具有普遍性。不論物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線還是曲線，作用力不論是恒力還是變力，幾個(gè)力作用時(shí)間是否相同，動(dòng)量定理都適用。(2)對(duì)于確定的人員從行駛到靜止，動(dòng)量的變化量是確定的，采用彈性繩可以延緩力作用的時(shí)間，減小安全帶對(duì)人的作用力，如果采用剛性繩，作用時(shí)間不延長，安全帶對(duì)人的作用力較大。　　　　
[重難釋解]1．對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理的表達(dá)式FΔt＝mv′－mv是矢量式，等號(hào)包含了大小相等、方向相同兩方面的含義。(2)動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)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(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。2．動(dòng)量定理的定性應(yīng)用(1)物體的動(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間越短，力就越大；力的作用時(shí)間越長，力就越小。(2)作用力一定時(shí)，力的作用時(shí)間越長，動(dòng)量變化量越大；力的作用時(shí)間越短，動(dòng)量變化量越小。
典例3 質(zhì)量為0.5 kg的彈性小球，從1.25 m高處自由下落，與地板碰撞后回彈高度為0.8 m。設(shè)碰撞時(shí)間為0.1 s，回彈的速度方向豎直向上，g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力。求小球?qū)Φ匕宓钠骄饔昧Α?br/>應(yīng)用動(dòng)量定理的四點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)明確物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果是導(dǎo)致物體動(dòng)量發(fā)生變化。沖量和動(dòng)量都是矢量，它們的加、減運(yùn)算都遵循平行四邊形定則。(2)列方程前首先要選取正方向，與規(guī)定的正方向一致的力或動(dòng)量取正值，反之取負(fù)值。(3)分析速度時(shí)一定要選取同一個(gè)參考系，未加說明時(shí)一般是選地面為參考系，同一道題目中一般不要選取不同的參考系。(4)公式中的沖量應(yīng)是合外力的沖量，求動(dòng)量的變化量時(shí)要嚴(yán)格按公式，且要注意是末動(dòng)量減去初動(dòng)量。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1.2021年3月31日，長征四號(hào)丙運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功將高分十二號(hào)02星送入預(yù)定軌道。最初靜止的運(yùn)載火箭點(diǎn)火后噴出質(zhì)量為M的氣體后，質(zhì)量為m的衛(wèi)星的速度大小為v，則在上述過程中，衛(wèi)星所受合外力的沖量大小為 (　　)A．Mv　　　　　　　　　B．(M＋m)vC．(M－m)v D．mv解析：衛(wèi)星獲得的速度為v，故根據(jù)動(dòng)量定理I＝Ft＝mΔv，可得衛(wèi)星受到的沖量大小為I＝mv，D正確。答案：D　
2.如圖所示，為某運(yùn)動(dòng)員正在用頭顛球。若足球用頭頂起，每次上升高度為80 cm，足球的重量為400 g，與頭頂作用時(shí)間Δt＝0.1 s，空氣阻力不計(jì)，g取10 m/s2，求：(1)足球在空中往返一次的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。(2)足球?qū)\(yùn)動(dòng)員頭部的作用力FN。
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1．為估算池中睡蓮葉面承受雨滴撞擊產(chǎn)生的平均壓強(qiáng)，小明在雨天將一圓柱形水杯置于露臺(tái)，測得1小時(shí)內(nèi)杯中水位上升了45 mm。查詢得知，當(dāng)時(shí)雨滴豎直下落的速度約為12 m/s。據(jù)此估算該壓強(qiáng)約為(設(shè)雨滴撞擊睡蓮后無反彈，不計(jì)雨滴重力，雨水的密度為1×103 kg/m3)(　　)A．0.15 Pa　　　　　B．0.54 PaC．1.5 Pa D．5.4 Pa
2．一輛轎車強(qiáng)行超車時(shí)，與另一輛迎面駛來的轎車相撞，兩車相撞后，車身因相互擠壓皆縮短了0.5 m，根據(jù)測算，兩車相撞前速度大小均為30 m/s。(1)車禍中車內(nèi)質(zhì)量約 60 kg的人受到的平均沖力是多大？(2)若此人系有安全帶，安全帶在車碰撞過程中與人體的作用時(shí)間是1 s，這時(shí)人體受到的平均沖力為多大？
二、注重學(xué)以致用和思維建模動(dòng)量定理分析流體類平均沖力問題1．基本思路(1)建立“柱體”模型。對(duì)于流體，可沿流速v的方向選取一段柱形流體，設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)通過某一橫截面積為S的流體長度為Δl，如圖所示，若流體的密度為ρ，那么，在這段時(shí)間內(nèi)流過該截面的流體的質(zhì)量為Δm＝ρSΔl＝ρSvΔt。(2)掌握“微元”方法。當(dāng)所取時(shí)間Δt足夠短時(shí)，圖中流體柱長度Δl就足夠短，質(zhì)量Δm也很小，這種以一微小段為研究對(duì)象的方法就是微元法。(3)運(yùn)用動(dòng)量定理，即流體微元所受的合外力的沖量等于流體微元?jiǎng)恿康脑隽?，即F合Δt＝Δp。
2．具體步驟應(yīng)用動(dòng)量定理分析連續(xù)流體相互作用問題的方法是微元法，具體步驟為：(1)確定一小段時(shí)間Δt內(nèi)的連續(xù)流體為研究對(duì)象；(2)寫出Δt內(nèi)連續(xù)流體的質(zhì)量Δm與Δt的關(guān)系式；(3)分析連續(xù)流體的受力情況和動(dòng)量變化；(4)應(yīng)用動(dòng)量定理列式、求解。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．(選自魯科版新教材課后習(xí)題)現(xiàn)代切割技術(shù)常用的一種“水刀”如圖所示。它將水從高壓水槍中高速射出，形成很細(xì)的水束，用來切割鋼板等物體。已知水束的橫截面積為S，速度為v，并垂直射向鋼板，若水射上鋼板后的速度視為0，水的密度為ρ，求水對(duì)鋼板的平均沖擊力。解析：在極短時(shí)間Δt內(nèi)，沖到鋼板上水的質(zhì)量 m＝vΔt·S·ρ設(shè)鋼板對(duì)水的平均沖擊力為F，取豎直向上為正方向，由動(dòng)量定理得：FΔt＝0－(－mv)可解得：F＝ρSv2由牛頓第三定律可得，水對(duì)鋼板的平均沖擊力F′＝ρSv2，方向豎直向下。答案：ρSv2，方向豎直向下