2021_2022学年新教材高中物理第一章动量守恒定律1_2动量动量定理课件新人教版选择性必修1

3．如何确定动量变化量的大小和方向？ 提示：方向：动量的变化量是矢量，其方向与物体速度变化量的方向相同。 大小：当物体初、末动量在同一直线上时，规定正方向，动量变化量的大小可通 过代数运算求得；当初、末动量不在同一条直 线上时，可应用平行四边形定则 求动量变化量的大小。
【结论生成】 1．动量的性质：(科学思维) (1)矢量性：方向与瞬时速度的方向相同，有关动量的运算，遵从矢量的平行四 边形定则。 (2)瞬时性：动量是描述物体运动状态的物理量，是针对某时刻而言的。 (3)相对性：大小与参考系的选择有关，通常情况是指相对地面的动量。
【典例示范】 (2020·全国Ⅰ卷)行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬 间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过 程中的作用，下列说法正确的是( ) A．增加了司机单位面积的受力大小 B．减少了碰撞前后司机动量的变化量 C．将司机的动能全部转换成汽车的动能 D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
【解析】选D。a在竖直平面内做平抛运动，竖直方向是自由落体运动，b在斜面 上运动，受到重力和支持力，沿斜面向下是匀加速运动，加速度是g sin θ ，所 以b运动的时间长，故A错误；a、b在水平方向都是匀速运动，因为水平方向的初 速度相同，b运动时间长，所以沿x轴方向，b的位移大于a的位移，故B错误；a、 b两物体落地速度方向不同，速度不同，物体的动量p＝mv也不同，故C错误；物 体在运动过程中只有重力做功，机械能守恒，因为物体初状态的机械能相等，则 落地时的机械能相同，两物体落地时的重力势能相等，则动能相等，所以D选项 是正确的。
课堂互动探究
【主题一】动量及其变化 动量的概念及特点
【生活情境】 情境1：质量为2 kg的物体，速度由3 m/s增大为6 m/s。 情境2：质量为2 kg的物体，速度由向东的3 m/s变为向西的3 m/s。 情境3：A物体质量是2 kg，速度是3 m/s，方向向东，B物体质量是3 kg，速度是 4 m/s，方向向西。
3．情境3中两物体的动量之和是多少？动能之和是多少？ 提示：以向东为正方向，pA＝6 kg·m/s， pB＝－12 kg·m/s， pA＋pB＝－6 kg·m/s； EkA＝12 mAv2A ＝9 J EkB＝21 mBvB2 ＝24 J EkA＋EkB＝33 J
动量的变化量 【实验情境】 情境1：物体做自由落体运动。 情境2：物体做平拋运动。 情境3：物体做匀速圆周运动。
2．一个物体从某高处由静止下落，设其所受的空气阻力恒定，当它下落h时的动 量大小为p1，下落2h时的动量大小为p2，那么p1∶p2为( ) A．1∶2 B．1∶ 2 C．1∶3 D．1∶4
【解析】选B。物体受到重力和空气阻力，物体做匀加速直线运动，根据运动学
公式v2－v
2 0
＝2ax，得，
物体下落h和2h时v
【结论生成】 1．冲量的计算方法：(科学思维) (1)恒力的冲量：如果物体受到恒力的作用，既可以应用FΔt求力的冲量，也可以 应用物体动量改变量的大小和方向来替代力的冲量。 (2)变力的冲量：如果物体受到变力的作用，则不能直接用FΔt求变力的冲量，这 时可以利用动量定理求出(动量变化量)。
2．功与冲量的区别：(科学思维)
【问题探究】 1．情境1中物体的动量和动能各增大为原来的几倍？ 提示：p1＝6 kg·m/s，p2＝12 kg·m/s，动量增大为原来的2倍。Ek1＝9 J，Ek2＝36 J，动能增大为原来的4倍。 2．情境2中物体的动量和动能是否变化了？ 提示：以向东为正方向，v1 ＝ 3 m/s， 则v2＝－3 m/s，p1＝6 kg·m/s，p2＝－6 kg·m/s， 故动量变化了；Ek1＝Ek2＝9 J, 故动能没有变化。
【问题探究】 1．以上情境中的动量是否发生变化？ 提示：情境1中，物体向下的速度增大，动量变化。 情境2中，物体速度大小、方向均变化，动量变化。 情境3中，物体速度方向时刻变化，动量变化。
2．物体动量发生变化的形式有哪几种？ 提示：物体速度大小发生变化，物体速度的方向发生变化，以及速度的大小和方 向均发生变化时，物体动量都将发生变化。物体的质量发生变化时，其动量也发 生变化。
1 Ek＝2
Fat2，任意时刻的动能与所经历时间的平方成正比，故C错误；由动量定理
得：p＝mv＝mat，动量与时间t成正比，故D错误。
【主题二】 冲量 动量定理 【生活情境】 如图所示，小孩用力拉木箱却没有拉动。
【问题探究】 1．拉力对木箱是否做功？在一段时间内拉力的冲量是否为零？ 提示：拉力对木箱不做功。在一段时间内拉力的冲量不为零。 2．物理量可分为过程量和状态量两类，冲量是过程量还是状态量？ 提示：冲量描述的是力在时间上的累积效应，因此冲量是过程量。
3.动量定理的理解：(物理观念) (1)物理意义：合力的冲量是动量变化的原因。 (2)动量定理的矢量性：合力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等，而且方向 相同。 (3)相等性：物体在时间Δt内所受合力的冲量等于物体在这段时间内动量的变化 量。 (4)独立性：某方向的冲量只改变该方向上物体的动量。
(5)适用范围： ①动量定理不仅适用于恒力，而且也适用于随时间而变化的力。 ②对于变力，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。 ③不仅适用于单个物体，而且适用于物体系统。
功
冲量
定义式
W＝Fs cos θ(恒力)
I＝Ft(恒力)
意义
力对位移的累积效应
力对时间的累积效应
性质
标量，正负表示力对运动 起促进还是阻碍作用
矢量，正负表示方向
特征
过程量，对应一段位移
过程量，对应一段时间
(1)功为零，冲量不一定为零 大小关系 (2)—个力的冲量为零，功一定为零
(3)合力的冲量为零，总功一定为零
【素养训练】 1．关于动量，下列说法中正确的是( ) A．做匀速圆周运动的物体，动量不变 B．做匀变速直线运动的物体，它的动量一定在改变 C．物体的动量变化，动能也一定变化 D．甲物体动量p1＝5 kg·m/s，乙物体动量p2＝－10 kg·m/s，所以p1>p2
【解析】选B。动量是矢量，做匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化，故 动量时刻在变化，A错误；做匀变速直线运动的物体的速度大小时刻在变化，所 以动量一定在变化，B正确；速度方向变化，但大小不变，则动量变化，而动能 不变，C错误；动量的负号只表示方向，不参与大小的比较，D错误。
【解析】选D。由动量定理有I1＝FΔt1＝mv，I2＝FΔt2＝2mv－mv＝mv，
mv2，W2＝
1 2
m(2v)2－
1 2
mv2＝
3 2
mv2，所以W1<W2，故D正
2．动量变化量的性质：(科学思维) (1)矢量性：动量的变化量Δp＝p′－p是矢量式，Δp、p′、p间遵循平行四边形定 则，如图所示。
(2)过程性：动量变化量是描述物体在运动过程中动量变化多少的物理量 ，它对 应于一段时间(或一段位移)。
3．动量和动能的区别与联系：
【典例示范】 如图所示，a、b两物体从同一点O分别以相同的水平速度v0沿x轴正方向被抛出， a在竖直平面内运动，落地点为P1，b沿光滑斜面运动，落地点为P2。P1和P2在同 一水平面上，不计空气阻力。则下面说法中正确的是( ) A．a、b的运动时间相同 B．a、b沿x轴方向的位移相同 C．a、b落地时的动量相同 D．a、b落地时的动能相同
二、冲量和动量定理
1．冲量： (1)定义：力与_力__的__作__用__时__间__的乘积。 (2)定义式：I＝_F_(_t_′－__t_)_。(F为恒力) (3)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的_累__积__效__应__的物理量，力_越__大__， 作用时间_越__长__，冲量就越大。 (4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是_牛__秒__，符号为_N_·_s_。 (5)矢量性：如果力的方向恒定，则冲量I的方向与力的方向_相__同__。
1．动量： (1)定义：运动物体的_质__量__和它的_速__度__的乘积。 (2)表达式：p＝_m_v_。 (3)单位：_千__克__米__每__秒__，符号：_k_g_·_m__/s_。 (4)标矢性：动量是矢量，它的方向与_速__度__的方向相同。 2．动量的变化量： (1)定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和p′，则称Δp＝ __p_′－__p__为物体在该过程中的动量变化。 (2)方向：Δp是矢量，其方向与速度的__改__变__量__Δ_v_的方向相同。
3．啄木鸟觅食时，头部摆动很快，啄木的速度可达每秒十五到十六次。研究发 现，啄木鸟的头部大脑和头骨之间存在着小小的硬脑膜，内部骨质松而充满气 体，似海绵状。这种类似海绵状组织使啄木鸟不易发生脑震荡，原因可用什么物 理规律解释？ 提示：啄木鸟的头部大脑和头骨之间存在着小小的硬脑膜，头颅坚硬，骨质松而 充满气体，似海绵状，可以起到缓冲作用，增加作用力的时间，从而减少作用 力，对脑子起到保护作用。
2 1
＝2ah；v
2 2
＝2a·2h，则v1∶v2＝
1∶ 2 ，而动量p＝mv，则动量之比为p1∶p2＝1∶ 2 ，故选B。
3．一质量为2 kg的物体，速度由向东3 m/s变为向西3 m/s，在这个过程中该物体
的动量与动能的变化量分别是( )
A．0、0
B．0、18 J
C．12 kg·m/s、0
D．12 kg·m/s、18 J
【素养训练】
1．物体在恒定的合外力F作用下做直线运动，在时间Δt1内速度由0增大到v，在
时间Δt2内速度由v增大到2v。设F在Δt1内做的功是W1，冲量是I1；在Δt2内做的功
是W2，冲量是I2；那么 ( )
A．I1<I2，W1＝W2
B．I1<I2，W1<W2
C．I1＝I2，W1＝W2
D．I1＝I2，W1<W2
【解析】选C。 规定向西为正方向，物体动量变化量为mv－m(－v)＝12 kg·m/s，
1 方向向西。动能Ek＝ 2
mv2，故这个过程中，动能变化量为0，故C正确，A、B、D错
误。
4．飞机在启动阶段的运动可以看作匀加速直线运动，则下列说法中正确的是 () A．飞机在启动阶段任意时刻的速度与它所经历的时间成正比 B．飞机在启动阶段任意时间段的位移与时间段大小成正比 C．飞机在启动阶段任意时刻的动能与它所经历的时间成正比 D．飞机在启动阶段任意时刻的动量与它所经历的时间的二次方成正比
2．动量定理： (1)内容：物体在一个过程中所受力的_冲__量__等于它在这个过程始末的_动__量__变__化__ _量__。 (2)公式：F(t ′－t)＝___m__v_′－__m__v或者F(t′－t)＝____p_′_－_。p 3．动量定理的应用：要使物体的动量发生一定的变化，可以用_较__大__的力作用 _较__短__的时间，也可以用_较__小__的力作用_较__长__的时间。
【解析】选D。有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，则动量的改变量也相 同，故选项B错误；安全气囊可以延长司机受力作用时间，同时增大司机的受力 面积，根据动量定理，则减少了司机受力大小，从而司机单位面积的受力大小也 减少，故选项A错误，D正确；因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有 一部分动能转化为气体的内能，故选项C错误。
【解析】选A。飞机启动阶段做初速度为零的匀加速直线运动；由速度公式可
知：v＝at，任意时刻的速度v与时间t成正比，故A正确；由位移公式：x＝
1 2
at2
可知，任意时间段t的位移与时间段大小的平方成正比，故B错误；飞机做匀加速
直线运动，由牛顿第二定律得：F＝ma，牵引力F恒定，由动能定理得：Fx＝Ek，
第一章 动量守恒定律 1．动 量 2．动 量 定 理
课前自主学习
一、动量及其变化 任务驱动 足球守门员将以速度v1水平射来的足球(质量为 m)，以速度v2反方向击出，则击出过程中足球速度的变 化量和动量的变化量各为多少？ 提示：速度变化量Δv＝v2＋v1，方向与v2方向相同，动 量变化量Δp＝mv2＋mv1，方向与v2方向相同。