高中物理粵教版 (2019)選擇性必修 第一冊第一節(jié) 沖量 動量備課ppt課件

這是一份高中物理粵教版 (2019)選擇性必修 第一冊第一節(jié) 沖量 動量備課ppt課件，共47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，動量的改變量等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、沖量與動量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： ，符號是____。④矢量性：方向與 相同。
(2)動量①定義：物體的 和 的乘積。②公式：p＝ 。③單位： ，符號： 。④矢量性：方向與 的方向相同，運(yùn)算遵守 定則。2．判一判(1)動量的方向與物體運(yùn)動速度方向一定相同。( )(2)沖量是矢量，其方向與力的方向相同。( )(3)力越大，力對物體的沖量越大。( )
3．想一想在一維運(yùn)動中，動量正負(fù)的含義是什么？提示：正負(fù)號僅表示方向，不表示大小。正號表示動量的方向與規(guī)定的正方向相同；負(fù)號表示動量的方向與規(guī)定的正方向相反。
2．判一判(1)合力越大，物體動量變化量越大。( )(2)合力的方向與物體動量變化量方向一致。( )(3)若物體在一段時(shí)間內(nèi)，其動量發(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．想一想如圖所示，背越式跳高時(shí)，為什么在桿下放上厚厚的海綿墊？提示：根據(jù)動量定理FΔt＝Δp，動量變化量Δp一定時(shí)，作用時(shí)間Δt越長，則作用力F越小。厚厚的海綿墊是為了保護(hù)運(yùn)動員免受傷害的，跳高運(yùn)動員過桿后落在厚厚的海綿墊上與直接落到硬地面上相比較，延長了作用時(shí)間，減小了運(yùn)動員所受的沖擊力。
探究(一)　動量的理解[問題驅(qū)動]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？提示：(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?！　　　?
[重難釋解]1．對動量的認(rèn)識
2．動量的變化量其表達(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．動量和動能的區(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)動員擊球過程中羽毛球的動量變化量；(2)在羽毛球運(yùn)動員的這次扣殺中，羽毛球的速度變化、動能變化各是多少？
對動量和動量變化量的提醒(1)動量是矢量，比較兩個(gè)物體的動量時(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)動量才能相等。(2)計(jì)算動量變化量時(shí)，應(yīng)利用矢量運(yùn)算法則進(jìn)行計(jì)算。對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(yùn)動一定快C．動量相同的物體，運(yùn)動方向一定相同D．動量相同的物體，動能也一定相同
2．(多選)關(guān)于動量的變化，下列說法中正確的是(　　)A．做直線運(yùn)動的物體速度增大時(shí)，動量的變化量Δp與速度的方向相同B．做直線運(yùn)動的物體速度減小時(shí)，動量的變化量Δp與運(yùn)動的方向相反C．物體的速度大小不變時(shí)，動量的變化量Δp為零D．物體做曲線運(yùn)動時(shí)，動量的變化量Δp不為零
探究(二)　沖量的理解與計(jì)算[問題驅(qū)動]如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在動摩擦因數(shù)為μ的水平面上運(yùn)動，受到一個(gè)與運(yùn)動方向相同的恒力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)動狀態(tài)發(fā)生了變化，物體的動量也發(fā)生了變化，因此沖量使物體的動量發(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)動狀態(tài)無關(guān)，物體運(yùn)動狀態(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)　動量定理的理解與應(yīng)用[問題驅(qū)動]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)對人員造成傷害。(1)動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，動量定理都適用。(2)對于確定的人員從行駛到靜止，動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，減小安全帶對人的作用力，如果采用剛性繩，作用時(shí)間不延長，安全帶對人的作用力較大?！　　　?br/>[重難釋解]1．對動量定理的理解(1)動量定理的表達(dá)式FΔt＝mv′－mv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(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。2．動量定理的定性應(yīng)用(1)物體的動量變化量一定時(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，動量變化量越大；力的作用時(shí)間越短，動量變化量越小。
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)致物體動量發(fā)生變化。沖量和動量都是矢量，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，求動量的變化量時(shí)要嚴(yán)格按公式，且要注意是末動量減去初動量。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1. 2023年2月23日晚，由中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制的“長征三號乙”運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，將“中星26號”衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。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．“守株待兔”是一則家喻戶曉的故事，它告訴我們天上不會掉餡餅，要通過勞動獲取成果。假設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身體重的打擊力時(shí)即可致死。若兔子與樹樁發(fā)生碰撞，作用時(shí)間為0.2 s，則被撞死的兔子的奔跑速度不可能是(g取10 m/s2)(　　)A．1 m/s　　　　　　　B．1.5 m/sC．2 m/s D．2.5 m/s
3．某運(yùn)動員正在用頭顛球，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)動時(shí)間t。(2)足球?qū)\(yùn)動員頭部的作用力FN。
(2)設(shè)豎直向上為正方向，因空氣阻力不計(jì)，所以頂球前后速度大小相同，由動量定理得(FN－mg)Δt＝mv－(－mv)，又v＝gt1＝4 m/s，聯(lián)立以上式子解得FN＝36 N，由牛頓第三定律可知，足球?qū)\(yùn)動員頭部的作用力FN′＝36 N，方向豎直向下。答案：(1)0.8 s　(2)36 N，豎直向下
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維1．(2022·重慶高考) 在測試汽車的安全氣囊對駕乘人員頭部防護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)中，某小組得到了假人頭部所受安全氣囊的作用力隨時(shí)間變化的曲線(如圖)。從碰撞開始到碰撞結(jié)束過程中，若假人頭部只受到安全氣囊的作用，則由曲線可知，假人頭部(　　)A．速度的變化量等于曲線與橫軸圍成的面積B．動量大小先增大后減小C．動能變化正比于曲線與橫軸圍成的面積D．加速度大小先增大后減小
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象的方法就是微元法。(3)運(yùn)用動量定理，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量變化；(4)應(yīng)用動量定理列式、求解。
[對點(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)鋼板對水的平均沖擊力為F，取豎直向上為正方向，由動量定理得：FΔt＝0－(－mv)可解得：F＝ρSv2由牛頓第三定律可得，水對鋼板的平均沖擊力F′＝ρSv2，方向豎直向下。答案：ρSv2，方向豎直向下