高中物理 第十六章 动量守恒定律 第2节 动量和动量定理课件 新人教版选修35.ppt

第十六章 动量守恒定律 第二节动量和动量定理 学习目标 知识导图 课前预习 1 定义运动物体的 和它的 的乘积叫做物体的动量 2 表达式p 3 单位 符号 4 方向动量是矢量 它的方向与 方向相同 知识点1 动量 质量 速度 mv 千克米每秒 kg m s 1 速度的 1 动量的变化因为p mv 是矢量 只要m的大小 v的大小和v的方向三者中任何一个发生了 动量p就发生变化 2 动量的变化量 1 定义 物体在某段时间内 与 的矢量差 也是矢量 p 2 p p p 此式为矢量式 若p p不在同一直线上时 要用 定则 或矢量三角形定则 求矢量差 若在同一直线上 先规定正方向 再用正 负表示p p 可用 p p p 进行代数运算求解 知识点2 动量的变化量 变化 末动量 初动量 p p 平行四边形 mvt mv0 1 定义 与 的乘积叫力的冲量 2 表达式i 3 方向冲量是矢量 冲量的方向与 方向一致 冲量的方向跟 的方向一致 4 冲量的单位在国际单位制中是 符号 知识点3 冲量 力 力的作用时间 f t 力的 动量变化 牛顿 秒 n s 1 内容物体在一个过程始末动量的 等于它在这个过程中 的冲量 2 表达式 或 3 动量定理的应用碰撞时可产生冲击力 要增大这种冲击力就要设法 冲击力的作用时间 要防止冲击力带来的危害 就要减小冲击力 设法 其作用时间 知识点4 动量定理 变化量 所受力 mv mv f t t p p i 减少 延长 判一判 1 动量大的物体惯性一定大 2 物体的动量相同 其动能一定也相同 3 做直线运动的物体速度增大时 动量的变化量 p的方向与运动方向相同 4 冲量是矢量 其方向与恒力的方向相同 5 力越大 力对物体的冲量越大 6 若物体在一段时间内 其动量发生了变化 则物体在这段时间内的合外力一定不为零 选一选 山东省寿光实验中学2016 2017学年高二下学期检测 如图所示 篮球运动员接传来的篮球时 通常要先伸出两臂迎接 手接触到球后 两臂随球迅速引至胸前 这样做可以 a 减小球的动量的变化量b 减小球对手作用力的冲量c 减小球的动量变化率d 延长接球过程的时间来减小动量的变化量解析 篮球的动量变化量一定 所以球对手的冲量也一定 a b d错误 由动量定理f t p 可知 t增大 减小了球的动量变化率 c正确 c 想一想 鸡蛋从一米多高的地方自由落到地板上 肯定会被打破 现在 在地板上放一块厚泡沫塑料垫 让鸡蛋从同一高度自由落下 使鸡蛋落到泡沫塑料垫上 看鸡蛋会不会被打破 思考其中的道理 解析 鸡蛋落地动量变化 p一定 鸡蛋落到塑料垫上时 作用时间 t变大 根据动量定理f t p 可知鸡蛋所受的撞击力减小 所以鸡蛋不会破 课内探究 如图所示 运动员挥拍将质量为m的网球击出 如果网球被拍子击打前 后瞬间速度的大小均为v 请思考 网球动量的变化量是零吗 提示 不是 动量是矢量 其变化量为2mv 探究一对动量的理解 1 动量的性质 1 瞬时性求动量时要明确是哪一物体在哪一状态 时刻 的动量 p mv中的速度v是瞬时速度 2 矢量性动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同 有关动量的运算 如果物体在一条直线上运动 则选定一个正方向后 动量的矢量运算就可以转化为代数运算了 3 相对性指物体的动量与参考系的选择有关 选不同的参考系时 同一物体的动量可能不同 通常在不说明参考系的情况下 物体的动量是指物体相对地面的动量 2 动量与速度 动能的区别和联系 1 动量与速度a 区别 速度描述物体运动的快慢和方向 动量在描述物体运动方面更进一步 更能体现运动物体的作用效果 b 联系 动量和速度都是描述物体运动状态的物理量 都是矢量 动量的方向与速度方向相同 p mv 2 动量和动能的比较 特别提醒 动量是矢量 比较两个物体的动量时 不能仅比较大小 也应比较方向 只有大小相等 方向相同的两个动量才能相等 2017年3月23日 世界杯预选赛在北京举行 中国队以1 0力克韩国队 比赛中 一足球运动员踢一个质量为0 4kg的足球 典例1 1 若开始时足球的速度是4m s 方向向右 踢球后 球的速度为10m s 方向仍向右 如图甲 则足球的初动量p 方向 足球的末动量p 方向 在这一过程中足球动量的改变量 p 方向 2 若足球以10m s的速度撞向球门门柱 然后以3m s速度反向弹回 如图乙 则这一过程中足球的动量改变量是 方向 动能改变量是 解题指导 1 切记动量是矢量 其方向与速度方向相同 2 动量的变化量 p p p是矢量式 当p p在同一直线上时 可规定正方向 将矢量运算转化为代数运算 1 6kg m s 向右 4kg m s 向右 2 4kg m s 向右 5 2kg m s 向左 18 2j 对点训练1 辽宁省大连市第二十四中学2017 2018学年高一下学期期中 一个力作用在一物体上 下列叙述中正确的是 a 若力对物体做的功为零 则物体的动量变化量一定为零b 若力的冲量为零 则物体的动能变化量一定为零c 物体动量变化量的方向不可能与末动量方向相同d 物体动量变化量的方向不可能与末动量方向垂直 b 解析 合外力做功为零动能不变 但合外力的冲量不一定为零 则动量的变化不一定为零 如匀速圆周运动 其合力做功为零 但其动量始终在变化 故a错误 物体所受的合外力的冲量为零 则动量变化一定为零 即物体的速度不变 故动能不变 所以动能的变化量一定为零 故b正确 物体动量变化量的方向可能与末动量方向相同 比如做匀加速直线运动的物体 故c错误 物体动量变化量的方向可能与末动量方向垂直 比如做斜上抛运动到最高点 末动量的方向在水平方向 动量的变化量在竖直方向上 故d错误 探究二对冲量的理解 提示 小孩给汽车的推力的冲量大小为i f t 汽车没动说明它所受的合力为零 故其合外力的冲量为零 1 对冲量的理解 1 冲量是过程量 冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应 与某一过程相对应 2 冲量的矢量性 冲量是矢量 在作用时间内力的方向不变时 冲量的方向与力的方向相同 如果力的方向是变化的 则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同 3 冲量的绝对性 冲量仅由力和时间两个因素决定 具有绝对性 2 冲量的计算 1 单个力的冲量 利用公式i ft计算 2 合力的冲量 如果是一维情形 可以化为代数和 如果不在一条直线上 求合冲量遵循平行四边形定则 两种方法 可分别求每一个力的冲量 再求各冲量的矢量和 另外 如果各个力的作用时间相同 也可以先求合力 再用公式i合 f合 t求解 变力的冲量 用动量定理列式求解 特别提醒 1 冲量是矢量 求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积 2 判断两个力的冲量是否相同 必须满足冲量的大小和方向都相同 缺一不可 如图所示 质量为2kg的物体沿倾角为30 高为5m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中 g取10m s2 求 1 重力的冲量 2 支持力的冲量 3 合力的冲量 典例2 对点训练2 关于冲量 下列说法正确的是 a 冲量是物体动量变化的原因b 作用在静止的物体上的力的冲量一定为零c 动量越大的物体受到的冲量越大d 冲量的方向就是物体运动的方向 a 解析 力作用一段时间便有了冲量 而力作用一段时间后 物体的运动状态发生了变化 物体的动量也发生了变化 因此说冲量使物体的动量发生了变化 a选项正确 只要有力作用在物体上 经历一段时间 这个力便有了冲量i ft 与物体处于什么状态无关 物体运动状态的变化情况 是所有作用在物体上的力共同产生的效果 所以b选项不正确 物体所受冲量i ft与物体动量的大小p mv无关 c选项不正确 冲量的方向与物体运动的方向无关 故d选项不正确 从高处跳到低处时 为了安全 一般都要屈腿 如图所示 这样做是为了什么 提示 人落地动量变化一定 屈腿下蹲延缓了人落地时动量变化所用的时间 依动量定理可知 这样就减小了地面对人的冲力 探究三对动量定理的理解和应用 1 对动量定理的理解 1 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因 2 动量定理的表达式是矢量式 它说明合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等 而且方向相同 运用动量定理主要是一维的问题 要注意正方向的规定 2 动量定理的应用 1 应用动量定理f t p定性解释常见物理现象 由上式可以看出如果保持 p一定 则力作用的时间越短 冲力就越大 因此在需要增大作用力时 可尽量减少作用的时间 如打击 碰撞等由于作用时间短 作用力往往较大 反之 作用时间越长 力f就越小 因此在需要减小作用力的时候 可想办法延长力的作用时间 如利用海棉或弹簧的缓冲作用来延长作用时间 达到减小作用力的目的 2 应用i p求变力的冲量 如果物体受到大小 方向不变的力的作用 既可以应用f t求力的冲量 也可以应用物体动量改变 p的大小和方向来替代力的冲量 如果物体受到大小 方向改变的力的作用 则不能直接用f t求变力的冲量 这时可以求在该力冲量作用下物体动量改变 p的大小和方向 替代变力的冲量 3 应用动量定理解题的一般步骤a 选定研究对象 明确运动过程 b 进行受力分析和运动的初 末状态分析 c 选定正方向 根据动量定理列方程求解 典例3 答案 1 200n 方向竖直向下 2 205n 方向竖直向下 3 见解析 c 解析 在碰撞过程中 人的动量的变化量是一定的 而用安全气囊后增加了作用的时间 根据动量定理ft p可知 可以减小驾驶员受到的冲击力 即是减小了驾驶员的动量变化率 故选c 素养提升 根据力与运动的独立性原理