编号：1602 备课人：高二物理组 总计学时：30
高二物理选修3-5学案
16.2 动量和动量定理（3课时）
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[学习目标]
1.了解物理学中动量概念的建立过程。
2.理解动量和动量的变化及其矢量性，会正确计算做一维运动的物体的动量变化。 3.理解冲量概念，理解动量定理及其表达式。
4.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。 5.理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别。 [自主学习]
上节课的探究使我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前后 的矢量和保持不变，因
此 很可能具有特别的物理意义。
自主探究一：阅读课本第6----7页，完成以下问题。
一．动量
1、概念：在物理学中，物体的 和 的乘积叫做动量。 2、定义式： 3、单位： 4、对动量的理解：
（1）矢量性：动量的方向与 方向一致。
（2）瞬时性：动量的定义式中的v指物体的瞬时速度，从而说明动量与 或 对应，是 （状态量或过程量）。
（3）相对性：速度具有相对性，参考系不同，就不同。 二、动量的变化量
1.定义：物体的 与 之矢量差叫做物体动量的变化. 2.表达式：
3.矢量性：动量的变化量等于末状态动量减去初状态的动量，一维情况下，提前规定正方向，∆p的方向与△v的方向 。
4.动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量
例1、一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？
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练习1、通过解答以下三个小题，思考动量与动能的区别。
（1）质量为2 kg的物体，速度由3 m／s增大为6m／s，它的动量和动能各增大为原来的几倍? （2）质量为2kg的物体，速度由向东的3 m／s变为向西的3m／s，它的动量和动能是否变化了?如果变化了，变化量各是多少?
（3）A物体质量是2kg，速度是3m/s，方向向东，B物体质量是3kg，速度是4m/s，方向向西。它们的动量之和是多少?动能之和是多少?
总结：1.动量和动能都是 量（填“状态量”或“过程量”）
2.动量是 量，动能是 量(标量或矢量)
3.动量发生变化时，动能 发生变化，动能发生变化时，动量 发生变化（填一定或不一定）
4.二者的定量关系：
思考讨论：以下几种运动的动量变化情况（即动量大小，方向的变化情况）。
① 物体做匀速直线运动 ②物体做自由落体运动 ③物体做平抛运动 ④物体做匀速圆周运动
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皮轮胎，汽车安装有安全气囊等，这样做的目的是为了什么呢？而在某些情况下，我们又不希望这样，比如用铁锤钉钉子而不用橡皮锤。这些现象中的原因是什么呢？接下来我们来探究其中的奥秘。
合作探究二：阅读课本第7—11页，完成以下几个问题
三、冲量、动量定理
推导：用动量概念表示牛顿第二定律
设一个物体质量为m ，在恒力F 作用下，在时刻t 物体的速度为v ，经过一段时间 ，在时刻t’ 物体的速度为v ’，尝试由F=ma和运动学知识推导出力和动量变化的关系？
最终你得到的表达式为：F=_________。
物理意义：物体所受的力等于物体动量的_________。
请结合课本，根据以上推论完成以下内容：
1、冲量： 与_________的乘积叫冲量。公式：I= 。单位：_________。它反映了力的作用对 的积累效果。
说明：①冲量是过程量，求冲量一定要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量。
②冲量是矢量，冲量的方向不一定是力的方向，只有恒力冲量的方向才与力的方向 。 ③上式只能用来计算恒力的冲量。
④力作用一段时间便有了冲量，与物体的运动状态无关。
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v m t
F v ’
t’
思考：用力去推一个物体，一段时间后仍没能推动。这个力的冲量为零吗？为什么？这个力对物体做功了吗？又为什么？
2、动量定理：物体在一个过程始末的____________等于它在这个过程中所受力的 。 公式：Ft= 或 =I 说明：①动量定理中的Ft指的是 的冲量
②动量定理描述的是一个过程，它表明物体所受 是物体 的原因，
物体动量的变化是由它受到的外力经过一段时间积累的结果.
③FtPP是一个矢量式，运算应遵循 。若动量定理公式中各量均在一条直线上，
可规定某一方向为正，根据已知各量的方向确定它们的正负，从而把矢量运算简化为代数运算．
④动量定理说明合外力的冲量与研究对象的动量增量的数值 ，方向 ，单
位 。但不能认为合外力的冲量就是动量的增量。
⑤动量定理既适用于恒力，也适用于 。对于变力的情况， F应理解为变力在作用
时间内的平均值．
四、动量定理的应用:
例2：一个质量m=10kg的物体，以v=10m/s的速度做直线运动，受到一个反向作用力F，经过4s，速度变为反向2m/s。这个力多大？
例3.如图所示，固定的光滑斜面倾角为θ．质量为m的物体由静止开始从斜面顶端滑到底端，所用时间为t．在这一过程中正确的是( )
A．所受支持力的冲量为O B．合力的冲量大小为mgt C．所受重力的冲量大小为mgt D．动量的变化量大小为mgt
总结：运用动量定理解题的步骤： ①确定研究对象；
②对研究对象进行受力分析，确定全部外力及作用时间； ③找出物体的初末状态并确定相应的动量；
④如果初、末动量在同一直线上，则选定正方向，并给每个力的冲量和初末动量带上正负号，以表示和正方向同向或反向；如果初、末动量不在同一直线上，则用平行四边形定则求解； ⑤根据动量定理列方程求解。
练习2.若上述物体是一鸡蛋m=0.05Kg， h=0.8m，在下列两种情况下，求鸡蛋所受到的平均冲力？ (1)鸡蛋落在硬面上，与硬面作用时间为t=0.01s ，则鸡蛋所受到的平均冲力？ (2)鸡蛋落在软垫上，与软垫作用时间为t =1 s，则鸡蛋所受到的平均冲力？ (3)鸡蛋落在软垫上不易碎的原因是：（ ）
A、减小了鸡蛋的动量 B、减小了鸡蛋的动量变化
C、减小了对鸡蛋的冲量 D、延长了鸡蛋与接触面的作用时间，从而减小了对鸡蛋的冲力
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课时训练
1.下列说法正确的是 （ ）
A．动量的方向一定跟物体的速度方向相同，且动量大的物体其速度一定大 B．冲量的方向一定跟对应的作用力方向相同，且冲量大对应的作用力一定大 C．物体受到的冲量方向与物体末动量的方向不一定相同 D．合外力的冲量为零，则物体所受各力的冲量均为零
2.关于物体所受冲量跟其受力情况和运动的关系，下列说法正确的是（ ）
A．物体受到的冲量越大，它的动量变化一定越快 B．物体受到的冲量越大，它的动量变化一定越大 C．物体受到的冲量越大，它受到的合外力一定越大 D．物体受到的冲量越大，它的速度变化一定越快 3.下列说法正确的是（ ）
A．根据F=∆P/∆t 可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它所受的力
B．力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，它反映了力的作用对单间的累积效应，是一个标量 C．动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的，但有时用起来更方便
D．易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用为 4.下面的说法正确的是（ ）
A．物体运动的方向就是它的动量的方向
B．如果物体的速度发生变化，则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零 C．如果合外力对物体的冲量不为零，则合外力一定使物体的动能增大 D．作用在物体上的合外力冲量不一定能改变物体速度的大小
5.质量为1kg的物体从离地面5m高处自由下落。与地面碰撞后。上升的最大高度为3.2m，设球与地面作用时间为0.2s，则小球对地面的平均冲力为(g=10m/s) ( ）
A．90N B．80N C．110N D．100N
6.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为1.2 s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（g=10 m/s2）
7. 质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里。 求：
⑴沙对小球的平均阻力F；
⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。
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