16.2動量和動量定理學(xué)案(含答案)22動量和動量定理動量和動量定理學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念1.理解動量的概念及其矢量性,會計(jì)算一維情況下的動量變化量.2.理解沖量的概念,知道沖量是矢量;理解動量定理及其表達(dá)式科學(xué)思維1.通過自主和合作探究,推導(dǎo)動量定理的表達(dá)式.2.能夠利用動量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象和進(jìn)行有關(guān)計(jì)算一、動量1動量1定義物體的質(zhì)量和速度的乘積2公式pmv,單位kgm/s.3動量的矢量性動量是矢填"矢"或"標(biāo)"量,方向與速度的方向相同,運(yùn)算遵循平行四邊形定則2動量的變化量1物體在某段時(shí)間內(nèi)末動量與初動量的矢量差,ppp矢量式2動量始終保持在一、直線上時(shí)的運(yùn)算選定一、正方向,動量.動量的變化量用帶正.負(fù)號的數(shù)值表示,從而將矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算,此時(shí)的正.負(fù)號僅表示方向,不表示大小二.動量定理1沖量1定義力和力的作用時(shí)間的乘積2公式IFt.3沖量是過程填“過程"或“狀態(tài)"量,求沖量時(shí)一定要明確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量4沖量是矢填“矢"或“標(biāo)"量,若是恒力的沖量,則沖量的方向與該恒力的方向相同5沖量的作用效果使物體的動量發(fā)生變化2動量定理1內(nèi)容物體在一個(gè)過程始末的動量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量2表達(dá)式mvmvFt或ppI.1判斷下列說法的正誤1動量相同的物體,運(yùn)動方向一定相同2一個(gè)物體質(zhì)量不變的動量改變,它的動能一定改變3一個(gè)物體質(zhì)量不變的動能改變,它的動量一定改變4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)受到的合外力一定不為零5物體受到的合力的沖量越大,它的動量變化量一定越大2xx會寧四中高二第二學(xué)期期中在一條直線上運(yùn)動的物體,其初動量為8kgm/s,它在第一秒內(nèi)受到的沖量為3Ns,第二秒內(nèi)受到的沖量為5Ns,它在第二秒末的動量為A10kgm/sB11kgm/sC13kgm/sD16kgm/s答案A解析根據(jù)動量定理得pmv0I1I2,則pI1I2mv0358kgm/s10kgm/s,故選A.一、對動量及其變化量的理解在激烈的橄欖球賽場上,一、較瘦弱的運(yùn)動員攜球奔跑時(shí)迎面碰上了高大結(jié)實(shí)的對方運(yùn)動員,自己卻被碰倒在地,而對方卻幾乎不受影響,這說明運(yùn)動物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān),而且與質(zhì)量有關(guān)1若質(zhì)量為60kg的運(yùn)動員包括球以5m/s的速度向東奔跑,他的動量是多大方向如何當(dāng)他以恒定的速率做曲線運(yùn)動時(shí),他的動量是否變化2若這名運(yùn)動員與對方運(yùn)動員相撞后速度變?yōu)榱?他的動量的變化量多大動量的變化量的方向如何答案1動量是300kgm/s方向向東做曲線運(yùn)動時(shí)他的動量變化了,因?yàn)樗俣确较蜃兞?300kgm/s方向向西1動量pmv,是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量,是矢量,其方向與運(yùn)動物體的速度方向相同2物體動量的變化ppp是矢量,其方向與速度變化的方向相同,在合力為恒力的情況下,物體動量的變化的方向也與物體加速度的方向相同,即與物體所受合外力的方向相同3關(guān)于動量變化量的求解1若初.末動量在同一、線上,則在選定正方向的前提下,可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算2若初.末動量不在同一、線上,運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循平行四邊形定則例1一、孩把一、量為0.5kg的籃球由靜止釋放,釋放后籃球的重心下降高度為0.8m時(shí)與地面相撞,反彈后籃球的重心上升的最大高度為0.2m,不計(jì)空氣阻力,取重力加速度為g10m/s2,求地面與籃球相互作用的過程中1籃球的動量變化量;2籃球的動能變化量答案13kgm/s,方向豎直向上2減少了3J解析1籃球與地面相撞前瞬間的速度為v12gh2100.8m/s4m/s,方向向下,籃球反彈時(shí)的初速度v22gh2100.2m/s2m/s,方向向上規(guī)定豎直向下為正方向,籃球的動量變化量為pmv2mv10.52kgm/s0.54kgm/s3kgm/s.即籃球的動量變化量大小為3kgm/s,方向豎直向上2籃球的動能變化量為Ek12mv2212mv12120.522J120.542J3J即動能減少了3J.動量與動能的區(qū)別與聯(lián)系1區(qū)別動量是矢量,動能是標(biāo)量,質(zhì)量相同的兩物體,動量相同時(shí)動能一定相同,但動能相同時(shí),動量不一定相同2聯(lián)系動量和動能都是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量,大小關(guān)系為Ekp22m或p2mEk.二、動量定理1動量定理的推導(dǎo)如圖1所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體與水平面無摩擦在水平恒力F作用下,經(jīng)過時(shí)間t,速度從v變?yōu)関.圖1物體在這個(gè)過程中的加速度avvt根據(jù)牛頓第二、律Fma可得Fmvvt整理得Ftmvvmvmv即Ftmvmvp.2對動量定理的理解1動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因2動量定理的表達(dá)式Ftmvmv是矢量式,運(yùn)用動量定理解題時(shí),要注意規(guī)定正方向3公式中的F是物體所受的合外力,若合外力是均勻變化的力,則F應(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值3動量定理的應(yīng)用1定性分析有關(guān)現(xiàn)象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,反之力就越小作用力一定時(shí),力的作用時(shí)間越長,動量變化量越大,反之動量變化量就越小2應(yīng)用動量定理定量計(jì)算的一般步驟選定研究對象,明確運(yùn)動過程進(jìn)行受力分析,確定初.末狀態(tài)選取正方向,列動量定理方程求解例2如圖2所示,用0.5kg的鐵錘豎直把釘子釘進(jìn)木頭里,打擊時(shí)鐵錘的速度為4.0m/s.如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?,打擊的作用時(shí)間是0.01s,那么圖21不計(jì)鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子時(shí),釘子受到的平均作用力是多少2考慮鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子時(shí),釘子受到的平均作用力又是多少g取10m/s2答案1200N,方向豎直向下2205N,方向豎直向下解析1以鐵錘為研究對象,不計(jì)鐵錘重力時(shí),只受釘子的作用力,方向豎直向上,設(shè)為F1,取豎直向上為正,由動量定理可得F1t0mv所以F10.54.00.01N200N,方向豎直向上由牛頓第三定律知,釘子受到的平均作用力為200N,方向豎直向下2若考慮鐵錘重力,設(shè)此時(shí)鐵錘受釘子的作用力為F2,對鐵錘應(yīng)用動量定理,取豎直向上為正F2mgt0mvF20.54.00.01N0.510N205N,方向豎直向上由牛頓第三定律知,釘子受到的平均作用力為205N,方向豎直向下在用動量定理進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)注意1列方程前首先選取正方向;2分析速度時(shí)一定要選取同一參考系,一般選地面為參考系;3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,且要注意動量的變化量是末動量減去初動量針對訓(xùn)練1xx沂南高二下學(xué)期期中質(zhì)量為55kg的建筑工人,不慎從高空由靜止落下,由于彈性安全帶的保護(hù),他最終靜止懸掛在空中已知彈性安全帶的緩沖時(shí)間為1.1s,安全帶長為5m,不計(jì)空氣阻力,g10m/s2,則安全帶所受的平均沖力的大小為A1100NB1050NC550ND200N答案B解析工人下落過程為自由落體運(yùn)動,安全帶被拉直瞬間工人的速度為v02gh2105m/s10m/s;取人為研究對象,在人和安全帶相互作用的過程中,人受到重力mg和安全帶的拉力F,取豎直向上為正方向,由動量定理得Ftmgt0mv0,所以Fmgmv0t550N55101.1N1050N根據(jù)牛頓第三定律知,安全帶所受的平均沖力大小為1050N,故B正確,A.C.D錯(cuò)誤例3同一人以相同的力量跳遠(yuǎn)時(shí),跳在沙坑里比跳在水泥地上安全,這是由于A人跳在沙坑的動量比跳在水泥地上的小B人跳在沙坑的動量變化比跳在水泥地上的小C人跳在沙坑受到的沖量比跳在水泥地上的小D人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上的小答案D解析人落地前的速度是一定的,初動量是一定的,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;落地后靜止,末動量一定,人的動量變化是一定的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由動量定理可知人受到的沖量等于人的動量變化,所以兩種情況下人受到的沖量相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;落在沙坑里力作用的時(shí)間長,落在水泥地上力作用的時(shí)間短,根據(jù)動量定理,在動量變化一定的情況下,時(shí)間t越長,則受到的沖力F越小,故選項(xiàng)D正確利用動量定理解釋現(xiàn)象的問題主要有三類1p一定,t短則F大,t長則F小.2F一定,t短則p小,t長則p大.3t一定,F大則p大,F小則p小.針對訓(xùn)練2多選對下列幾種物理現(xiàn)象的解釋,正確的是A擊釘時(shí),不用橡皮錘僅僅是因?yàn)橄鹌ゅN太輕B用手接籃球時(shí),手往往向后縮一下,是為了減小沖量C易碎品運(yùn)輸時(shí),要用柔軟材料包裝,船舷常常懸掛舊輪胎,都是為了延長作用時(shí)間以減小作用力D在車內(nèi)推車推不動,是因?yàn)檐嚢ㄈ怂芎贤饬Φ臎_量為零答案CD解析擊釘時(shí),不用橡皮錘是因?yàn)橄鹌ゅN與釘子的作用時(shí)間長,作用力小;用手接籃球時(shí),手往后縮一下,是為了延長作用時(shí)間以減小作用力,所以A.B項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)動量定理Ftp知,當(dāng)p相同時(shí),t越長,作用力越小,故C項(xiàng)正確;車能否移動或運(yùn)動狀態(tài)能否改變?nèi)Q于所受的合外力,與內(nèi)部作用無關(guān),所以D項(xiàng)正確.1.動量與動量的變化xx北京東城區(qū)期末如圖3所示,質(zhì)量為m的足球在離地高h(yuǎn)處時(shí)速度剛好水平向左,大小為v1,守門員此時(shí)用手握拳擊球,使球以大小為v2的速度水平向右飛出,手和球作用的時(shí)間極短,則圖3A擊球前后球動量改變量的方向水平向左B擊球前后球動量改變量的大小是mv2mv1C擊球前后球動量改變量的大小是mv2mv1D球離開手時(shí)的機(jī)械能不可能是mgh12mv12答案C解析規(guī)定水平向右為正方向,擊球前球的動量p1mv1,擊球后球的動量p2mv2,擊球前后球動量改變量的大小是pp2p1mv2mv1,動量改變量的方向水平向右,故A.B錯(cuò)誤,C正確;球離開手時(shí)的機(jī)械能為mgh12mv22,因v1與v2可能相等,則球離開手時(shí)的機(jī)械能可能是mgh12mv12,故D錯(cuò)誤2.利用動量定理定性分析問題xx三明市高二下學(xué)期期末如圖4,從高處跳到低處時(shí),為了安全,一般都要屈腿,這樣做是為了圖4A減小沖量B減小動量的變化量C增大與地面的沖擊時(shí)間,從而減小沖力D增大人對地面的壓強(qiáng),起到安全作用答案C解析人在和地面接觸時(shí),人的速度減為零,由動量定理可知Fmgtp,而屈腿可以增加人著地的時(shí)間,從而減小受到地面的沖擊力,故選C.3動量定理的應(yīng)用xx全國卷高空墜物極易對行人造成傷害若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下,與地面的碰撞時(shí)間約為2ms,則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為A10NB102NC103ND104N答案C解析設(shè)每層樓高約為3m,則下落高度約為h325m75m由mgh12mv2及Fmgtmv知雞蛋對地面的沖擊力Fm2ghtmg103N.4動量定理的應(yīng)用質(zhì)量m70kg的撐竿跳高運(yùn)動員從h5.0m高處由靜止下落到海綿墊上,經(jīng)t11s后停下,則該運(yùn)動員受到的海綿墊的平均沖