高中物理 第1章 碰撞与动量守恒 1.1 探究动量变化与冲量的关系学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP免费

1.1探究动量变化与冲量的关系[学习目标]1.理解冲量和动量的定义、公式、单位及矢量性.2.理解动量定理及其表达式.3.能够利用动量定理解释有关现象，解决有关实际问题．一、动量和冲量[导学探究]在激烈的橄榄球赛场上，一个较瘦弱的运动员携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运动员，自己被碰倒在地，而对方却几乎不受影响……，这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关，而且与质量有关．(1)若质量为60kg的运动员(包括球)以5m/s的速度向东奔跑，他的动量是多大？方向如何若他以大小不变的速率做曲线运动，他的动量是否变化？(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零，他的动量的变化量多大？动量的变化量方向如何？答案(1)动量是300kg·m/s，方向向东；做曲线运动时他的动量变化了，因为方向变了．(2)—300kg·m/s，方向向西．[知识梳理]动量和动量的变化量1．动量(1)定义：物体的质量m和速度v的乘积mv.(2)公式：p＝mv.单位：kg·m/s.(3)动量的矢量性：动量是矢(填“矢”或“标”)量，方向与速度的方向相同．(4)动量是状态量：进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量．(5)动量具有相对性：由于速度与参考系的选择有关，一般以地球为参考系．2．冲量(1)冲量的定义式：I＝Ft.(2)冲量是过程(填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段时间内的积累效应，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量．(3)冲量是矢(填“矢”或“标”)量，若是恒力的冲量，则冲量的方向与力F的方向相同．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)动量相同的物体，运动方向一定相同．(√)(2)一个物体(质量不变)的动量改变，它的动能一定改变．(×)(3)一个物体(质量不变)的动能改变，它的动量一定改变．(√)(4)冲量是矢量，其方向与合外力的方向相反．(×)(5)力越大，力对物体的冲量越大．(×)(6)不管物体做什么运动，在相同的时间内重力的冲量相同．(√)二、动量定理[导学探究]1．如图1所示，假定一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力F，在F的作用下，经过时间t，物体的速度从v变为v′，应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系．图1答案该物体在碰撞过程中的加速度a＝①根据牛顿第二定律F＝ma②由①②得F＝m整理得：Ft＝m(v′－v)＝mv′－mv即Ft＝Δp.2．在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里；跳高时在下落处要放海绵垫子；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡胶轮胎……这样做的目的是为了什么？答案为了缓冲以减小作用力．[知识梳理]1．内容：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化．2．公式：I＝Ft＝Δp.其中F为物体受到的合外力．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这段时间内受到的合外力一定不为零．(√)(2)物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大．(√)(3)动量变化量为正，说明它的方向与初始时动量的方向相同．(×)一、对动量及其变化量的理解1．动量p＝mv,描述物体运动状态的物理量．是矢量，方向与速度的方向相同．2．动量的变化量(1)动量变化的三种情况：大小变化、方向变化、大小和方向同时变化(2)关于动量变化量的求解①若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算．②若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形定则．例1羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100m/s，假设球飞来的速度为50m/s，运动员将球以100m/s的速度反向击回．设羽毛球的质量为10g，试求：(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量．答案(1)1.5kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反(2)37.5J解析(1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则p1＝mv1＝10×10－3×50kg·m/s＝0.5kg·m/s.p2＝mv2＝－10×10－3×100kg·m/s＝－1kg·m/s所以动量的变化量Δp＝p2－p1＝－1kg·m/s－0.5kg·m/s＝－1.5kg·m/s.即羽毛球的动量变化量大小为1.5kg·m/s，方向与羽毛球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初动能：Ek＝mv12＝12.5J，羽毛球的末动...