新教材同步系列2024春高中物理第1章動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律第1節(jié)沖量動(dòng)量第2節(jié)動(dòng)量定理學(xué)生用書粵教版選擇性必修第一冊(cè)

第一節(jié)沖量動(dòng)量第二節(jié)動(dòng)量定理1．理解動(dòng)量的概念，知道動(dòng)量和動(dòng)量的變化量均為矢量；會(huì)計(jì)算一維情況下的動(dòng)量變化量．2．理解沖量的概念，知道沖量是矢量．3．理解動(dòng)量定理的確切含義及其表達(dá)式；會(huì)運(yùn)用動(dòng)量定理解決實(shí)際問題．4．會(huì)用動(dòng)量定理解釋碰撞、緩沖等生活現(xiàn)象．知識(shí)點(diǎn)一沖量1．定義及公式：在物理學(xué)中，將Ft定義為沖量，用I表示，即I＝________．2．單位：沖量的單位是______，符號(hào)是______．3．沖量的方向：它的方向由________決定，沖量是________(選填“矢量”或“標(biāo)量”)．4．物理意義：反映________對(duì)________的累積效應(yīng)．知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)量1．定義及公式：在物理學(xué)中，將________和________的乘積mv叫作物體的動(dòng)量，用p表示，即p＝________．2．單位：動(dòng)量的單位是________，符號(hào)是________．3．動(dòng)量的方向：它的方向與________的方向相同，動(dòng)量是________(選填“矢量”或“標(biāo)量”)，運(yùn)算遵循________________．知識(shí)點(diǎn)三動(dòng)量定理1．內(nèi)容：物體所受________的沖量等于物體________________.2．表達(dá)式：I＝________或F(t′－t)＝________．知識(shí)點(diǎn)四動(dòng)量的變化量1．定義及公式：物體在某段時(shí)間內(nèi)________與________的矢量差，用Δp表示，即Δp＝________＝________．2．單位：動(dòng)量的變化量的單位是________________________________________________________________________，符號(hào)是________.3．方向：它的方向與________的方向相同，動(dòng)量的變化量是________．1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)．(1)某物體的速度大小不變，動(dòng)量一定不變． ()(2)物體的質(zhì)量越大，動(dòng)量一定越大． ()(3)恒力的作用時(shí)間越長(zhǎng)，沖量越大． ()(4)物體動(dòng)量的變化量一定時(shí)，力作用時(shí)間越短，作用力越大． ()2．關(guān)于物體的動(dòng)量，下列說法中正確的是()A．運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向，一定是該時(shí)刻的速度方向B．物體的動(dòng)能不變，其動(dòng)量一定不變C．物體的動(dòng)量越大，其慣性一定越大D．物體的動(dòng)能發(fā)生變化時(shí)，其動(dòng)量不一定發(fā)生變化3．關(guān)于沖量，下列說法正確的是()A．物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化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運(yùn)動(dòng)的方向正在玩旋轉(zhuǎn)秋千的游客，他的每一時(shí)刻的動(dòng)量相同嗎？每一時(shí)刻的動(dòng)能相同嗎？動(dòng)量和沖量1．動(dòng)量的性質(zhì)(1)瞬時(shí)性：通常說物體的動(dòng)量是物體在某一時(shí)刻或某一位置的動(dòng)量，動(dòng)量的大小可用p＝mv表示．(2)矢量性：動(dòng)量的方向與物體的瞬時(shí)速度的方向相同．(3)相對(duì)性：因物體的速度與參考系的選取有關(guān)，故物體的動(dòng)量也與參考系的選取有關(guān)．2．在同一直線上的動(dòng)量的變化量的計(jì)算選定一個(gè)正方向，動(dòng)量、動(dòng)量的變化量用帶正、負(fù)號(hào)的數(shù)值表示，從而將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算，此時(shí)的正、負(fù)號(hào)僅表示方向，不表示大?。?．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．4．沖量的計(jì)算(1)求恒力的沖量：沖量等于力和力的作用時(shí)間的乘積，其公式I＝F·Δt，與物體是否運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)．(2)求變力的沖量：①若力與時(shí)間成線性關(guān)系，可用平均力求變力的沖量，其公式為I＝F·Δt.②若已知力隨時(shí)間變化的圖像，可用面積法求變力的沖量：如圖所示，F(xiàn)-t圖像中圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示力的沖量．③利用動(dòng)量定理求解，即求出在該力作用下物體動(dòng)量變化量Δp的大小和方向，從而得到變力的沖量．【典例1】(多選)質(zhì)量相等的A、B兩個(gè)物體，沿著傾角分別是α和β的兩個(gè)光滑的固定斜面，由靜止從同一高度h2下滑到同樣的另一高度h1，如圖所示，則A、B兩物體()A．滑到h1高度時(shí)的動(dòng)量相同B．滑到h1高度時(shí)的動(dòng)能相等C．由h2滑到h1的過程中物體動(dòng)量變化量相同D．由h2滑到h1的過程中物體動(dòng)能變化量相等[思路點(diǎn)撥]解此題注意兩點(diǎn)：(1)動(dòng)量及動(dòng)量的變化量是矢量．(2)動(dòng)能及動(dòng)能的變化量是標(biāo)量．[聽課記錄]動(dòng)量和動(dòng)能的比較物理量動(dòng)量動(dòng)能物理意義描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量定義式p＝mvEk＝12mv標(biāo)矢性矢量標(biāo)量變化決定因素物體所受沖量外力所做的功換算關(guān)系p＝2mEk，Ek[跟進(jìn)訓(xùn)練]訓(xùn)練角度1動(dòng)量的理解1．(多選)下列關(guān)于動(dòng)量的說法中，正確的是()A．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其動(dòng)量不變B．一個(gè)物體的速率改變，它的動(dòng)量一定改變C.一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，它的動(dòng)量一定改變D．一個(gè)物體的動(dòng)量不變，它的速度可以改變訓(xùn)練角度2動(dòng)量變化量的計(jì)算2．一臺(tái)自動(dòng)傳送盤，盤上離轉(zhuǎn)軸0.5m處有一質(zhì)量為0.5kg的零件，隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)盤以角速度為2rad/s轉(zhuǎn)過180°的過程中，零件動(dòng)量的變化量大小為()A．0.25kg·m/s B．0.5kg·m/sC．1kg·m/s D．2kg·m/s訓(xùn)練角度3沖量的理解和計(jì)算3．如圖所示，在傾角θ＝37°的固定斜面上有一質(zhì)量m＝5kg的物體沿斜面下滑，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，求物體下滑2s的時(shí)間內(nèi)物體所受各力的沖量．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)動(dòng)量定理1．動(dòng)量定理的推導(dǎo)如圖所示，一質(zhì)量為m的物體(與水平面無摩擦)在水平拉力F作用下，經(jīng)時(shí)間t速度從v變?yōu)関′，物體在這個(gè)過程中的加速度a＝v'根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，可得F＝mv'整理得Ft＝m(v′－v)＝mv′－mv，即Ft＝mv′－mv＝Δp.2．動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理的表達(dá)式Ft＝mvt－mv0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(dòng)量定理的應(yīng)用(1)定性分析有關(guān)現(xiàn)象：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(zhǎng)，力就越?。谧饔昧σ欢〞r(shí)，力的作用時(shí)間越長(zhǎng)，動(dòng)量變化量越大；力的作用時(shí)間越短，動(dòng)量變化量越?。?2)應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟：①選定研究對(duì)象，明確運(yùn)動(dòng)過程．②進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)的初、末狀態(tài)分析．③選定正方向，根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解．【典例2】用0.5kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里，打擊時(shí)鐵錘的速度v＝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：(1)不計(jì)鐵錘重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力是多大？(2)考慮鐵錘重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力又是多大？(g取10m/s2)(3)比較(1)和(2)，討論是否要忽略鐵錘的重力．[思路點(diǎn)撥]對(duì)鐵錘，根據(jù)受力情況應(yīng)用動(dòng)量定理可以求出鐵錘對(duì)釘子的作用力；由前兩問的結(jié)論，分析哪種情況下可以不計(jì)鐵錘的重力．[聽課記錄]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)量的變化．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，而不能只關(guān)注力或動(dòng)量數(shù)值的大?。?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，且要注意動(dòng)量的變化量是末動(dòng)量減去初動(dòng)量．[跟進(jìn)訓(xùn)練]訓(xùn)練角度1定性分析現(xiàn)象4.如圖所示，突發(fā)交通事故時(shí)，車內(nèi)正面的安全氣囊彈出．彈出安全氣囊可以()A．增大事故突發(fā)時(shí)人的慣性B．減小事故突發(fā)時(shí)人的慣性C．增大事故突發(fā)時(shí)撞擊對(duì)人的傷害D．減小事故突發(fā)時(shí)撞擊對(duì)人的傷害訓(xùn)練角度2定量計(jì)算5．(2022·重慶南開中學(xué)高三期中)2022年8月18日，一架救援直升機(jī)在重慶涪陵進(jìn)行滅火作業(yè)．直升機(jī)通過旋翼螺旋槳向下推動(dòng)空氣獲得升力．若質(zhì)量為M的直升機(jī)處于水平懸停狀態(tài)，桶、繩索和桶中水的總質(zhì)量為m，若旋翼螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)單位時(shí)間推動(dòng)的空氣質(zhì)量為ρ，重力加速度為g，則被推動(dòng)空氣獲得的速度大小為()A．mgρ BC．M+mg1．(2022·山東師范大學(xué)附中高二期中)對(duì)于一個(gè)質(zhì)量不變的物體，下列說法中正確的是()A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，其動(dòng)量可能變化B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其動(dòng)量一定不變C．物體的速度發(fā)生變化時(shí)，其動(dòng)量可能不變D．物體的速度發(fā)生變化時(shí)，其動(dòng)量一定變化2．靜止在光滑水平面上的兩物塊通過一根細(xì)線相連，中間夾著一根壓縮的輕彈簧(與兩物塊均不拴接)，如圖所示，A物塊的質(zhì)量是B物塊質(zhì)量的2倍．現(xiàn)燒斷細(xì)線，在彈簧彈開兩物塊的過程中，用IA、IB分別表示彈簧對(duì)A、B兩物塊的沖量大小，則()A．IA＝IB B．IA＝2IBC．2IA＝IB D．3IA＝IB3．如圖所示，小明在演示慣性現(xiàn)象時(shí)，將一杯水放在桌邊，杯下壓一張紙條．若緩慢拉動(dòng)紙條，發(fā)現(xiàn)杯子會(huì)出現(xiàn)滑落；當(dāng)他快速拉動(dòng)紙條時(shí)，發(fā)現(xiàn)杯子并沒有滑落．對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．緩慢拉動(dòng)紙條時(shí)，摩擦力對(duì)杯子的沖量較小B．快速拉動(dòng)紙條時(shí)，摩擦力對(duì)杯子的沖量較大C．為使杯子不滑落，杯子與紙條間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)盡量大一些D．為使杯子不滑落，杯子與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)盡量大一些4．(2022·山東卷)我國(guó)多次成功使用“冷發(fā)射”技術(shù)發(fā)射長(zhǎng)征十一號(hào)系列運(yùn)載火箭．如圖所示，發(fā)射倉內(nèi)的高壓氣體先將火箭豎直向上推出，火箭速度接近零時(shí)再點(diǎn)火飛向太空．從火箭開始運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)火的過程中()A．火箭的加速度為零時(shí)，動(dòng)能最大B．高壓氣體釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為火箭的動(dòng)能C．高壓氣體對(duì)火箭推力的沖量等于火箭動(dòng)量的增加量D．高壓氣體的推力和空氣阻力對(duì)火箭做功之和等于火箭動(dòng)能的增加量5．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為50kg的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行蹦床運(yùn)動(dòng)表演，從離水平網(wǎng)面3．2m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0m高處．已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為0.5s，g取10m/s2.(1)求運(yùn)動(dòng)員從開始下落到與網(wǎng)接觸前，重力的沖量大小；(2)求運(yùn)動(dòng)員從接觸網(wǎng)到離開網(wǎng)，網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均作用力大?。仡櫛竟?jié)內(nèi)容，自主完成以下問題：1．動(dòng)量變化量需要規(guī)定正方向嗎？動(dòng)能變化量呢？2．動(dòng)量變化量與動(dòng)量變化率怎么區(qū)別？3．動(dòng)量定理的沖量是指某個(gè)力的沖量還是合外力的沖量？第一節(jié)沖量動(dòng)量第二節(jié)動(dòng)量定理[必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備]知識(shí)梳理知識(shí)點(diǎn)一1．Ft2．牛秒N·s3．力的方向矢量4．力時(shí)間知識(shí)點(diǎn)二1．質(zhì)量速度mv2．千克·米每秒kg·m/s3．速度矢量平行四邊形定則知識(shí)點(diǎn)三1．合力動(dòng)量的變化量2．p′－pmv′－mv知識(shí)點(diǎn)四1．末動(dòng)量初動(dòng)量p′－pmv′－mv2．千克·米每秒kg·m/s3．速度變化量矢量基礎(chǔ)自測(cè)1．答案：(1)×(2)×(3)√(4)√2．A[動(dòng)量具有瞬時(shí)性，任一時(shí)刻物體動(dòng)量的方向，即為該時(shí)刻物體的速度方向，A正確；動(dòng)能不變，若速度方向變化，動(dòng)量也發(fā)生了變化，B錯(cuò)誤；慣性由物體質(zhì)量決定，物體的動(dòng)量越大，其質(zhì)量并不一定越大，慣性也不一定越大，C錯(cuò)誤；物體的動(dòng)能發(fā)生變化時(shí)，物體的速度大小一定發(fā)生變化，故其動(dòng)量也一定發(fā)生變化，D錯(cuò)誤．]3．A[物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化，A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，與物體處于什么狀態(tài)無關(guān)，B錯(cuò)誤；物體所受沖量I＝Ft與物體動(dòng)量的大小p＝mv無關(guān)，C錯(cuò)誤；沖量的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，D錯(cuò)誤．][關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成]情境探究提示：游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度的方向時(shí)刻改變，所以動(dòng)量時(shí)刻變化；速度的大小不變，所以動(dòng)能不變．典例1BD[兩物體由h2下滑到h1高度的過程中，機(jī)械能守恒，mg(h2－h(huán)1)＝12mv2，v＝2gh2-h1，物體下滑到h1處時(shí)，速度的大小相等，由于α不等于β，速度的方向不同，由此可判斷，物體在h1跟進(jìn)訓(xùn)練1．BC[做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度的方向時(shí)刻變化，所以動(dòng)量時(shí)刻變化，A錯(cuò)誤；速度的大小、方向兩者中任何一個(gè)發(fā)生變化都認(rèn)為速度變化，則動(dòng)量也變化，B正確；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化即速度發(fā)生變化，C正確；對(duì)一個(gè)物體來說，其質(zhì)量一定，由p＝mv可知，其動(dòng)量不變，速度也一定不變，故D錯(cuò)誤．]2．C[零件動(dòng)量的變化量大小為Δp＝mv2－mv1＝2mωr＝2×0.5×2×0.5kg·m/s＝1kg·m/s，故C正確．]3．解析：重力的沖量IG＝mgt＝100N·s，方向豎直向下．彈力的沖量IN＝mgcos37°·t＝80N·s，方向垂直斜面向上．摩擦力的沖量If＝μmgcos37°·t＝16N·s，方向沿斜面向上．答案：見解析典例2解析：(1)以鐵錘為研究對(duì)象，不計(jì)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(dòng)量定理可得F1t＝0－m(－v)所以F1＝0－0.5×-4.00.01由牛頓第三定律知，鐵錘釘釘子的作用力為200N，方向豎直向下．(2)若考慮重力，設(shè)此時(shí)受釘子的作用力為F2，對(duì)鐵錘應(yīng)用動(dòng)量定理，取豎直向上為正．(F2－mg)t＝0－m(－v)F2＝－0.5×-4.00.01N＋0.5×由牛頓第三定律知，此時(shí)鐵錘釘釘子的作用力為205N，方向豎直向下．(3)比較F1與F2，其相對(duì)誤差為F2-F1F答案：(1)200N(2)205N(3)見解析跟進(jìn)訓(xùn)練4．D[慣性是物體的固有屬性，其大小只與質(zhì)量有關(guān)，故安全氣囊彈出不會(huì)改變?nèi)说膽T性，故A、B錯(cuò)誤；安全氣囊彈出后可以延長(zhǎng)撞擊時(shí)間，從而減小作用力，減小事故突發(fā)時(shí)撞擊對(duì)人的傷害，故C錯(cuò)誤，D正確．]5．C[直升機(jī)處于水平懸停狀態(tài)，所以直升機(jī)獲得的升力與直升機(jī)、桶、繩索和桶中水的總重力平衡，即F＝(M＋m)g，由牛頓第三定律可知，直升機(jī)獲得的升力與推動(dòng)空氣的力大小相等，以Δt時(shí)間內(nèi)推動(dòng)的空氣為研究對(duì)象，利用動(dòng)量定理有FΔt＝ρΔtv，解得v＝M+mgρ，故選C[學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)]1．D[由動(dòng)量公式p＝mv可知，做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體速度不變，則動(dòng)量不變，故A錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，速度大小不變但是方向一直在變，而動(dòng)量是矢量，所以動(dòng)量一定在變化，故B錯(cuò)誤；由動(dòng)量公式p＝mv可知，物體的速度發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)量一定在變化，故D正確，C錯(cuò)誤．]2．A[燒斷細(xì)線后在彈簧彈開兩個(gè)物塊的過程中，A、B所受的彈簧彈力大