《2018-2019高中物理 第16章 動量守恒定律 16.2 動量和動量定理課件 新人教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019高中物理 第16章 動量守恒定律 16.2 動量和動量定理課件 新人教版選修3-5.ppt（75頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、2 動量和動量定理,【自主預習】 1.動量: (1)定義:運動物體的_____和它的_____的乘積。 (2)表達式:p=___。 (3)單位:___________,符號________。 (4)標矢性:動量是矢量,它的方向與_____的方向相同。,質量,速度,mv,千克米每秒,kgm/s,速度,2.動量的變化量: (1)定義:若運動物體在某一過程的始、末動量分別為 p和p,則稱p=______為物體在該過程中的動量變 化。 (2)方向:p是矢量,其方向與速度的__________的方 向相同。,p-p,改變量v,3.沖量: (1)概念:力與_____________的乘積。 (2)定義式:

2、I=_________。(F為恒力) (3)物理意義:沖量是反映力的作用對時間的_________ 的物理量,力_____,作用時間_____,沖量就越大。,力的作用時間,F(t-t),累積效果,越大,越長,(4)單位:在國際單位制中,沖量的單位是_______,符號 為_____。 (5)矢量性。如果力的方向恒定,則沖量I的方向與力的 方向_____。,牛秒,Ns,相同,4.動量定理: (1)內容:物體在一個過程始末的___________等于它在 這個過程中所受力的_____。 (2)公式:F(t-t)=________或______=I。,動量變化量,沖量,mv-mv,p-p,,5.動量

3、定理的應用: 要使物體的動量發(fā)生一定的變化,可以用_____的力作 用_____的時間,也可以用_____的力作用_____的時間。,較大,較短,較小,較長,【預習小測】 1.下列關于動量的說法中正確的是() A.質量大的物體動量一定大 B.質量和速率都相同的物體的動量一定相同 C.一個物體的速率改變,它的動量不一定改變 D.一個物體的運動狀態(tài)變化,它的動量一定改變,【解析】選D。根據動量的定義p=mv,它由速度和質量共同決定,故A錯;又因動量是矢量,它的方向與速度方向相同,而質量和速率都相同的物體,其動量大小一定相同,方向不一定相同,故B錯;一個物體速率改變則它的動量大小一定改變,故C錯;物

4、體的運動狀態(tài)變化指速度發(fā)生變化,它的動量也就發(fā)生了變化,故D對。,2.運動員向靜止的球踢了一腳(如圖),踢球 時的力F=100N,球在地面上滾動了t=10s停 下來,則運動員對球的沖量為() A.1 000 NsB.500 Ns C.0 NsD.無法確定,,【解析】選D。滾動了t=10s是地面摩擦力對足球的作用時間,不是踢球的力的作用時間,由于不能確定人作用在球上的時間,所以無法確定運動員對球的沖量。,,3.現(xiàn)代采煤方法中,有一種方法是用高壓水流將煤層擊碎而將煤采下,水流從高壓水槍中射出,噴射速度很大,水流能將煤層擊碎是因為水流() A.有很大的動能 B.有很大的動量 C.和煤層接觸時有很大的

5、動量變化 D.和煤層接觸時單位面積上的動量變化率很大,,【解析】選D。水能切割物體是因為單位時間內水在接觸物體的單位面積上產生了較大的動量變化,從而由動量定理可知,對煤層產生了較大的力,只有D正確。,,4.(多選)在下列各種運動中,任何相等的時間內,物體動量的增量總是相同的有() A.勻加速直線運動B.平拋運動 C.勻減速直線運動D.勻速圓周運動,,【解析】選A、B、C。由動量定理Ft=p可得 =F。任何相等的時間內物體動量的增量總是相同,即 合外力不變,故A、B、C正確。,主題一動量及其變化 【互動探究】 探究點1動量的概念及特點 情景1:質量為2kg的物體,速度由3m/s增大為6m/s。

6、情景2:質量為2kg的物體,速度由向東的3m/s變?yōu)橄蛭鞯?m/s。,,情景3:A物體質量是2kg,速度是3m/s,方向向東,B物體質量是3kg,速度是4m/s,方向向西。,,(1)情景1中物體的動量和動能各增大為原來的幾倍? 提示:p1=6kgm/s,p2=12kgm/s,動量增大為原來的兩倍。 Ek1=9J,Ek2=36J,動能增大為原來的四倍。,,(2)情景2中物體的動量和動能是否變化了? 提示:以向東為正方向,v1=3m/s,則v2=-3m/s, p1= 6kgm/s,p2=-6kgm/s,故動量變化了;Ek1=Ek2=9J,故動能沒有變化。,,(3)情景3中動量之和是多少?動能之和是

7、多少? 提示:以向東為正方向,pA=6kgm/s,pB=-12kgm/s, pA+pB=-6kgm/s; EkA= =9J,EkB= =24J,EkA+EkB=33J。,,(4)結合以上三問思考動量與動能有哪些區(qū)別與聯(lián)系。 提示:兩者區(qū)別:動量是矢量,動能是標量。 速度變化時,動量與動能變化比例不同。 動量遵守矢量運算法則,動能遵守標量運算法則。 聯(lián)系:二者都與質量和速度有關,且Ek=,,探究點2動量的變化量 情景1:物體做勻速直線運動。 情景2:物體做自由落體運動。 情景3:物體做平拋運動。 情景4:物體做勻速圓周運動。,,(1)以上情景中的動量是否發(fā)生變化? 提示:情景1中,物體速度大

8、小、方向均不變,動量不變。 情景2中,物體向下的速度增大,動量變化。 情景3中,物體速度大小、方向均變化,動量變化。 情景4中,物體速度方向時刻變化,動量變化。,,(2)物體動量發(fā)生變化的形式有哪幾種? 提示:由(1)知,物體速度大小發(fā)生變化,物體速度的方向發(fā)生變化,以及速度的大小和方向均發(fā)生變化時,物體動量都將發(fā)生變化。 物體的質量發(fā)生變化時,其動量也發(fā)生變化。,,(3)動量變化量對應的是一個過程還是一個狀態(tài)?它是標量還是矢量? 提示:動量變化量p=p末-p初,對應的是一個過程;動量變化量可根據平行四邊形定則求得,是矢量。,,(4)如何確定動量變化量的大小和方向? 提示:方向:動量的變化量是

9、矢量,其方向與物體速度變化量的方向相同。 大小:當物體初、末動量在同一直線上時,規(guī)定正方向,動量變化量的大小可通過代數(shù)運算求得;當初、末動量不在同一條直線上時,可應用平行四邊形定則求動量變化量的大小。,,(5)物體的動量變化時,其動能一定變化嗎? 提示:動量是矢量,其變化時,可能只是速度方向變,而速度大小可能不變,動能不變。,,【探究總結】 1.動量的性質: (1)矢量性:方向與瞬時速度的方向相同,有關動量的運算,遵從矢量的平行四邊形定則。 (2)瞬時性:動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量,是針對某時刻而言的。,,(3)相對性:大小與參考系的選擇有關,通常情況是指相對地面的動量。,,2.動量變化量

10、的性質: (1)矢量性:動量的變化量p=p-p是矢量式,p、p、p間遵循平行四邊形定則,如圖所示。,(2)過程性:動量變化量是描述物體在運動過程中動量變化多少的物理量,它對應于一段時間(或一段位移)。,,3.動量和動能的區(qū)別與聯(lián)系:,【典例示范】 將質量為0.10 kg的小球從離地面20 m高處豎直向上拋出,拋出時的初速度為15 m/s,g取10 m/s2,求: (1)當小球落地時,小球的動量。 (2)小球從拋出至落地過程中動量的增量。,【解題指南】(1)對于動量,可根據動量定義式p=mv,直接計算。 (2)求動量變化時,要先規(guī)定正方向,與正方向相同,動量為正,與正方向相反,動量為負,然后根據

11、p=p-p計算動量的變化。,,【解析】(1)由v2-v02=2ax可得小球落地時的速度大小 v= 取豎直向下為正,則小球落地時的動量 p=mv=0.1025kgm/s=2.5 kgm/s,方向豎直向下。,,(2)以豎直向下為正方向, 小球從拋出至落地動量的增量 p=mv-mv0=0.1025kgm/s-0.10(-15)kgm/s =4.0 kgm/s,方向豎直向下。 答案:(1)2.5kgm/s,方向豎直向下 (2)4.0 kgm/s,方向豎直向下,,【探究訓練】 1.(多選)(2018常州高二檢測)恒力F作 用在質量為m的物體上,如圖所示,由于地 面對物體的摩擦力較大,物體沒有被拉動, 則

12、經時間t,下列說法正確的是(),,A.拉力F對物體的沖量大小為零 B.拉力F對物體的沖量大小為Ft C.拉力F對物體的沖量大小是Ftcos D.合力對物體的沖量大小為零,,【解析】選B、D。對沖量的計算一定要分清求的是哪個力的沖量,是某一個力的沖量、合力的沖量、分力的沖量還是某一個方向上力的沖量。某一個力的沖量與另一個力的沖量無關。,2.(2018西安高二檢測)下列說法正確的是() A.動能為零時,物體一定處于平衡狀態(tài) B.物體受到恒力的沖量也可能做曲線運動 C.物體所受合外力不變時,其動量一定不變 D.動能不變,物體的動量一定不變,,【解析】選B。動能為零時,速度為零,而加速度不一定等于零,

13、物體不一定處于平衡狀態(tài),選項A錯誤;物體受恒力,也可能做曲線運動,如平拋運動,選項B正確;合外力不變,加速度不變,速度均勻變化,動量一定變化,C項錯誤;動能不變,若速度的方向變化,動量就變化,選項D錯誤。,,【補償訓練】 如圖所示,一足球運動員踢一個質量為 0.4kg的足球。 (1)若開始時足球的速度是4m/s,方向 向右,踢球后,球的速度為10m/s,方向仍向右(如圖甲),求足球的初動量、末動量以及踢球過程中足球動量的改變量。,,(2)若足球以10m/s的速度撞向球門門柱,然后以3m/s速度反向彈回(如圖乙),求這一過程中足球的動量改變量。,,【解析】(1)取向右為正方向 初動量為p1=mv

14、=0.44kgm/s=1.6 kgm/s, 方向向右 末動量為p1=mv=0.410kgm/s=4.0 kgm/s, 方向向右 動量改變量為p1=p1-p1=2.4kgm/s,方向向右,,(2)初動量為p2=mv=0.410kgm/s=4.0 kgm/s 末動量為 p2=mv=0.4(-3)kgm/s=-1.2 kgm/s 動量改變量為p2=p2-p2=-5.2kgm/s,方向向左,,答案:(1)1.6kgm/s方向向右 4.0kgm/s方向向右2.4kgm/s方向向右 (2)5.2kgm/s方向向左,,【通法悟道】求動量變化量的方法 (1)確定研究對象的初末狀態(tài)。 (2)確定初末狀態(tài)的動量。

15、,,(3)由p=p末-p初求出動量變化,具體如下: 當p、p在同一直線上時,可規(guī)定正方向,將矢量運算轉化為代數(shù)運算。 當p、p不在同一直線上時,應依據平行四邊形定則運算。,,主題二沖量動量定理 【互動探究】 (1)如圖甲所示為跳高比賽的現(xiàn)場,在圖中為什么要放上厚厚的海綿墊子?,,提示:當運動員從高處落下時,速度逐漸增大,如果落到地面上與地面發(fā)生碰撞,作用時間很短,對人產生很大的沖力,有可能使人受傷。當人落在厚厚的海綿墊子上時,人從開始接觸墊子到最后停止運動經歷的時間延長,運動員所受的沖力明顯減小,對運動員起到保護作用。,,(2)圖乙中文具盒靜止一段時間,重力對它做功一定為零,而一段時間內重力的

16、沖量為零嗎? 提示:文具盒靜止一段時間,其位移為零,故重力做功是零,而沖量是指力與時間的乘積,所以重力的沖量不為零。,,(3)物理上的量可分為過程量和狀態(tài)量兩類,試想沖量是過程量還是狀態(tài)量? 提示:沖量描述的是力在時間上的積累效果,因此沖量是過程量。,,(4)試借助牛頓運動定律推導動量定理的表達式。 提示:模型如圖(地面光滑)。由牛頓第二定律F=ma可 知,F= 整理得F(t2-t1)=mv2-mv1。,,(5)如何求變力的沖量? 提示:找到物體動量的變化量和其他恒力的沖量,根據動量定理求解。,,【探究總結】 1.沖量的計算方法: (1)恒力的沖量:如果物體受到恒力的作用,既可以應用Ft求力

17、的沖量,也可以應用物體動量改變量p的大小和方向來替代力的沖量。,,(2)變力的沖量:如果物體受到變力的作用,則不能直接用Ft求變力的沖量,這時可以利用動量定理求出(動量變化量)。,2.功與沖量的比較:,,,3.動量定理的理解: (1)物理意義:合外力的沖量是動量變化的原因。 (2)動量定理的矢量性,合外力的沖量跟物體動量變化量不僅大小相等,而且方向相同。,,(3)相等性:物體在時間t內所受合外力的沖量等于物體在這段時間t內動量的變化量。 (4)獨立性:某方向的沖量只改變該方向上物體的動量。,,(5)適用范圍: 動量定理不僅適用于恒力,而且也適用于隨時間而變化的力。 對于變力,動量定理中的力F應

18、理解為變力在作用時間內的平均值。 不僅適用于單個物體,而且也適用于物體系統(tǒng)。,【典例示范】 高空作業(yè)須系安全帶。如果質量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落,從開始跌落到安全帶對人產生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運動)。此后經歷時間t安全帶達到最大伸長,若在此過程中該作用力始終豎直向上。則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為(),【解題指南】解答本題應注意以下兩點: (1)安全帶對人起作用前瞬間,人的速度為v= (2)安全帶達到最大伸長的瞬間,人的速度為零。,【解析】選A。安全帶對人起作用之前,人做自由落體 運動;由v2=2gh可得,安全帶對人起作用前瞬間,人的速 度v= 安全帶達到最大伸

19、長量時,人的速度為零;從 安全帶開始對人起作用到安全帶伸長量最大,由動量定 理可得0-mv=mgt- 故 故選項A 正確。,【探究訓練】 1.(多選)(2018珠海高二檢測)對下列幾種物理現(xiàn)象的解釋,正確的是() A.擊釘時,不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕 B.跳遠時,在沙坑里填沙,是為了減小沖量 C.易碎品運輸時,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間以減小作用力 D.在車內推車推不動,是因為合外力沖量為零,【解析】選C、D。擊釘時,不用橡皮錘是因為橡皮錘與釘子的作用時間長;跳遠時,在沙坑里填沙,是為了延長人與地的接觸時間,所以A、B不正確;據動量定理Ft=p知,

20、當p相同時,t越長,作用力越小,故C項正確;車能否移動或運動狀態(tài)能否改變取決于外力的作用,與內部作用無關,所以D項正確。,2.(2018桂林高二檢測)在水平力F=30N的作用下,質量m=5kg的物體由靜止開始沿水平面運動。已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.2,若F作用6s后撤去,撤去F后物體還能向前運動多長時間才停止?(g取10m/s2),【解析】選物體為研究對象,研究整個運動過程,物體初、末狀態(tài)的速度都等于零。 取水平力F的方向為正方向,根據動量定理得:,(F-mg)t1+(-mg)t2=0, 解得:t2= 答案:12s,【補償訓練】 一質量為50kg的雜技演員,表演時不慎掉下,當他下落5

21、m時安全帶被拉直,若安全帶和人作用時間為1s,則安全帶對人的平均作用力為多少?(g取10m/s2),,【解析】自由下落5m的速度 v1= 由動量定理可知:( -mg)t=0-m(-v1), 解得 =1000N 答案:1000N,【通法悟道】用動量定理解題的基本思路 (1)確定研究對象,在中學階段用動量定理討論的問題,其研究對象一般僅限于單個物體或能看成一個物體的系統(tǒng)。 (2)抓住過程的初末狀態(tài),選好正方向,確定各動量和沖量的正負號。,(3)對物體進行受力分析?？梢韵惹竺總€力的沖量,再求各力沖量的矢量和合力的沖量或先求合力,再求其沖量。 (4)根據動量定理列方程,如有必要還需要列其他補充方程。最后代入數(shù)據求解。,【課堂小結】,