資源簡介

1.2動量定理學案
一學科核心素養
1.物理觀念
(1)參與從粉筆下面抽紙條的活動，定性了解物體動量的改變與力和時間的關系；
(2)知道沖量的概念及物理意義，能求合外力的沖量；
(3)知道動量定理的表述，發展物體運動與相互 作用的觀念。
2.科學思維
(1)依據牛頓第二定律和加速度定義式推導Ft與速度變化的關系式（動量定理），構建模型、科學推理、科學論證；
(2)利用“微元法”的思想解釋F-t圖像面積的含義，體會科學思維中的抽象方法和類比思想；
3.科學探究
觀察DIS實驗演示變力作用下的碰撞實驗，獲取證據，論證問題，發展科學探究能力。
4.科學態度與責任
用動量定理去解決實際問題，理解緩沖現象，在 實際生活中應用緩沖來解除危機，提高安全意識與社會責任。
二學習重難點
重點：沖量概念、動量定理的含義
難點：動量定理表達式中矢量符號的轉換
三課前預習
1．動量定理
（1）內容：物體在一個運動過程始末的___________等于它在這個過程中所受___________的沖量。
（2）公式：___________。
（3）動量定理的理解
（a）動量定理反映了力的沖量與___________之間的因果關系，即合力的沖量是原因，物體的___________是結果。
（b）動量定理中的沖量是___________的沖量，而不是某一個力的沖量，它可以是合力的沖量，可以是各力沖量的矢量和，也可以是外力在不同階段沖量的矢量和。
（c）動量定理表達式是___________式，等號包含了大小相等、方向相同兩方面的含義。
2．意大利物理學家喬治·帕里西榮獲2021年諾貝爾物理學獎，他發現了從原子到行星尺度的物理系統中無序和漲落間的相互影響，深刻揭示了無序體系中的隱藏對稱性。如圖為一個簡單無序系統模型，兩個質量均為m的小球M、N用兩根長度均為l的輕質細桿a、b連接，細桿a的一端可繞固定點O自由轉動，細桿b可繞小球M自由轉動。開始時兩球與O點在同一高度，時刻由靜止釋放兩球，兩球在豎直面內做無序運動；時刻，細桿a與豎直方向的夾角，小球N恰好到達與O點等高處且速度方向水平向右。重力加速度為g，不計摩擦和空氣阻力
（1）時刻，小球M的速度方向___________；
（2）由靜止釋放兩球后，___________球先到達最低點；
（3）0到過程中，a、b兩桿對M球做功之和為___________；
（4）0到過程中，細桿b對N球的沖量大小為___________。
3．沖量
（1）定義：力與___________的乘積。
（2）定義式：I=___________。
（3）物理意義：沖量是反映力的作用對時間的___________的物理量，力越大，作用時間越長，沖量就越大。
（4）單位：在國際單位制中，沖量的單位是___________，符號為N·s。
（5）矢量性：如果力的方向恒定，則沖量的方向與力的方向___________；如果力的方向是變化的，則沖量的方向與相應時間內物體動量變化量的方向相同。
4．很多宏觀現象，其本質是由微觀粒子的運動所體現出的結果。
（1）固體的宏觀性質與固體分子的微觀結構有著緊密聯系。內陸鹽礦中開采的氯化鈉稱為巖鹽，巖鹽的顆粒很大，我們能清楚地看出它的立方體形狀。把大顆粒的巖鹽敲碎后，小顆粒的巖鹽仍然呈立方體形狀。為了理解這個現象，可以做如下定性、半定量的分析。
考慮由電荷量相同的正、負離子交替間隔排列，形成一維的直線分子，這些離子之間的間距都相等，且相互作用力均可近似認為是點電荷之間的電場力。假設x=0處離子受到x=1處離子的作用力大小為。
a.寫出x=0處離子受到右側的所有離子（1、2、3……n）的電場力作用的合力表達式，并指出合力的方向。( )
b.有人提出下述觀點：“僅考慮與x=0處離子最近鄰的x=1處離子和次近鄰x=2處離子對x=0處離子的作用力即可作為所有離子對x=0處離子合力的近似值。”在下表中根據你的分析，填寫“是”或者“否”，判斷這樣的近似是否合理。
近似計算的結果與精確計算的結果相比較：
近似合力大于精確合力 兩種算法的合力方向相同 這樣的近似比較合理
______ ______ ______
（2）一橫截面為S的圓板正以v的速度在空氣中向右勻速運動。為簡化問題，我們將空氣分子視為質量為m的小球，單位體積內的分子個數為n，空氣分子與圓板碰撞前后瞬間相對圓板的速率不變。
a.若不考慮空氣分子的熱運動，求空氣對圓板的作用力F的大小( )
b.實際上，圓板四周的空氣分子都在做不停地的熱運動，假定分子熱運動的平均速率為5v，僅考慮與圓板垂直碰撞的情況，求此時周圍空氣對圓板的作用力大小( )
5．一艘帆船在湖面上順風行駛，在風力的推動下做速度的勻速直線運動，已知：該帆船在勻速行駛的狀態下突然失去風的動力，帆船在湖面上做勻減速直線運動，經過10秒鐘才能恰好靜止，該帆船的帆面正對風的有效面積為，帆船的總質量M約為，當時的風速。若假設帆船在行駛的過程中受到的阻力始終恒定不變，那么由此估算：
（1）帆船受到風的推力大小_______N；
（2）空氣的密度約為__________。
6．航天器離子發動機原理如圖所示，首先電子槍發射出的高速電子將中性推進劑離化（即電離出正離子）。正離子被正、負極柵板間的電場加速后從噴口嗩出，從而使航天器獲得推進或調整姿態的反沖力，已知單個正離子的質量為m、電荷量為q，正、負棚板間加速電壓為U，單位時間從嗩口噴出的正離子個數為n，忽略離子間的相互作用力及進入柵板時的初速度。則單個正離子經正、負柵板間的電場加速后，獲得的動能Ek=___________，該航天器獲得的平均反沖力F=___________。
四自我檢測
1．以下說法中正確的是（　　）
A．跳遠要跳到沙坑中是為了減小人所受到的沖量
B．沙發包海綿后坐著不動時比較舒服，是因為減小了人對沙發的壓力
C．汽車安全氣囊在發生事故時彈開是為了減小人受到的撞擊力
D．足球守門員要帶手套是為了減小接球時手受到的沖量
2．一質量均勻分布的柔軟細繩豎直地懸掛著，繩的下端剛好接觸到水平桌面上，如果把繩的上端放開，繩將落在桌面上。在繩下落的過程中，任意時刻作用于桌面的壓力等于已落到桌面上的繩的重量的幾倍？（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
3．如圖所示，質量分別為、的兩小物塊A、B用平行于斜面的輕細線相連，兩物塊均靜止于斜面上，用平行于斜面向上的恒力拉A，使其以加速度沿斜面向上運動，經時間，細線突然被拉斷，再經時間，B上滑到最高點，則B到達最高點時A的速度大小為（　　）
A． B． C． D．
4．如圖所示，P是一個微粒源，能持續水平向右發射質量相同、初速度v不同的微粒。P的右側有一探測屏AB豎直放置。對于打在探測屏上的微粒，不計微粒的阻力，下列說法正確的是（　　）
A．v越大，在空中飛行的時間越長
B．v越大，打在探測屏上時速度的偏轉角越小
C．v越小，相等時間內動量的變化量越小
D．v越小，打在探測屏上時的動能變化量越小
5．設兔子的頭部受到大小等于自身體重的打擊力時即可致死。若兔子與樹樁發生碰撞，作用時間為0.2 s，則被撞死的兔子的奔跑的速度可能是（　　）
A．1 m/s B．1.5 m/s C．1.8 m/s D．2.5 m/s
6．水刀切割具有精度高、無熱變形、無毛刺、無需二次加工以及節約材料等特點，因而得到廣泛應用。某水刀切割機床如圖所示，若橫截面直徑為d的圓柱形水流垂直射到要切割的鋼板上，碰到鋼板后水的速度減為零。已知水的流量（單位時間流出水的體積）為，水的密度為，則鋼板受到水的平均沖力大小為（　　）
A． B． C． D．
7．一位同學站在水平地面上，某時刻該同學屈膝下蹲并豎直向上跳起，在人跳離地面之前的過程中地面對該同學的支持力做功為W，沖量為I，則下列判斷正確的是（　　）
A．W=0，I=0 B．W=0，I≠0
C．W≠0，I=0 D．W≠0，I≠0
8．現代都市高樓林立，高樓出現火情需要一種高架水炮消防車。如圖所示，某樓房的65m高處出現火情，高架水炮消防車正緊急滅火中。已知水炮炮口與樓房間距為15m，與地面距離為60m，水炮的出水量為3m3/min，水柱剛好垂直打入受災房間窗戶。則（　　）
A．地面對消防車的作用力方向豎直向上
B．水炮炮口的水流速度為10m/s
C．水泵對水做功的功率約為 3.8×104W
D．若水流垂直沖擊到窗戶玻璃后向四周流散，則沖力約為1500N
9．如圖所示，從豎直面上大圓的最高點A，引出兩條不同的光滑軌道AB和AC，端點都在大圓上，質量不相同的兩物體由靜止開始，從A點分別沿兩條軌道滑到底端，則下列說法中正確的是（　　）
A．兩物體到達底端的動能可能相等
B．兩物體重力的沖量都相同
C．兩物體受到的軌道的支持力的沖量大小一定相等
D．兩物體動量的變化率都相同
10．如圖所示，是一個固定在桌面上處于豎直狀態的光滑大圓環，大圓環上套著一個小圓環。小圓環由靜止開始從最高點下滑到最低點的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．小圓環所受支持力先做負功后做正功 B．支持力的沖量為零
C．小圓環所受重力的瞬時功率先增大后減小 D．支持力的功率先增大后減小
參考答案：
三課前預習
1． 動量變化量 合力 mv′-mv=F(t′-t)或p′-p=I 動量變化量 動量變化量 合力 矢量
2． 與桿a垂直 M
3． 力的作用時間 FΔt 累積效應 牛秒 相同
4． ，方向沿x軸正方向 否 是 是
5． 300 1.2
6． qU
四自我檢測
1．C
2．C
3．B
4．B
5．D
6．D
7．B
8．C
9．A
10．C
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