高中物理 16.2动量和动量定理（探究导学课型）课件 新人教版选修35.ppt

2动量和动量定理 1 理解动量和冲量的概念 知道动量和冲量是矢量 2 知道动量变化量的概念 会计算一维情况下的动量变化量 3 理解动量定理的确切含义 掌握其表达式 4 会用动量定理解释碰撞 缓冲等现象 一 动量及动量的变化量1 动量 1 定义 运动物体的 和它的 的乘积 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 质量 速度 mv 千克米每秒 kg m s 速度 2 动量的变化量 1 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 p也是矢量 其方向与速度的 的方向相同 3 动量变化量 p的大小 一般都是用末动量减初动量 也称为 变化 改变量 v 动量的增量 二 冲量及动量定理1 冲量 1 概念 力与 的乘积 2 定义式 i 3 物理意义 冲量是反映力的作用对时间的 的物理量 力 作用时间 冲量就越大 力的作用时间 f t t 累积效果 越大 越长 4 单位 在国际单位制中 冲量的单位是 符号为 5 矢量性 如果力的方向恒定 则冲量i的方向与力的方向 如果力的方向是变化的 则冲量的方向可由相应时间内物体动量 的方向确定 牛 秒 n s 相同 变化量 2 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的 2 公式 f t t 或 i 动量变化量 冲量 mv mv p p 1 判一判 1 动量的方向与速度方向一定相同 2 动量变化的方向与初动量的方向一定相同 3 力与位移垂直时 力做功一定为零 力的冲量也一定为零 4 合力的冲量方向与动量变化的方向一定相同 提示 1 动量p mv 其中质量m是标量 v是矢量 动量的方向与速度方向相同 2 动量变化的方向由初 末动量决定 不一定与初动量的方向相同 3 功的公式为w flcos 当 时 功一定为零 冲量的公式i ft 与 无关 力的冲量不为零 4 根据动量定理 合力的冲量方向与动量变化的方向一定相同 2 想一想 1 怎样理解动量的矢量性 提示 动量是物体的质量与速度的乘积 而不是物体的质量与速率的乘积 动量的方向就是物体的速度方向 动量的运算要遵守矢量法则 同一条直线上的动量的运算首先要规定正方向 然后按照正负号法则运算 2 某物体的速度大小不变 动量一定不变吗 提示 不一定 动量是矢量 既有大小 又有方向 其方向与速度的方向相同 物体的速度大小不变时 方向可能不变 也可能变化 故动量可能不变 也可能变化 主题一动量及其变化量 问题探究 1 动量是物体的质量和速度的乘积 速度有相对性 在没有特殊说明的情况下 v应是相对什么的速度 提示 在没有特殊说明的情况下 v指的是相对地面的速度 2 物理量有过程量和状态量之分 动量是过程量还是状态量 试再举出几个与动量相类似的物理量 提示 动量是状态量 常见的状态量还有速度 加速度 动能等 3 1 当两个物体的动量相同时 其动能一定相同吗 2 当两个物体的动能相同时 其动量一定相同吗 提示 1 不一定 物体的动量p mv 物体的动能ek mv2 两者的关系为当两个物体的动量相同时 质量不一定相同 所以动能不一定相同 2 不一定 动能是标量 动量是矢量 当两个物体动能相同时 速度方向不一定相同 动量的方向不一定相同 再者由p 可知 当m不同时 其动量的大小也不相同 4 动量的变化量也是矢量 动量变化量的方向与初状态的动量方向一定相同吗 提示 不一定相同 因为动量变化量的方向与初动量无直接关系 5 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 探究总结 1 动量的 三性 1 矢量性 方向与瞬时速度的方向相同 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 2 动量的运算法则 1 物体动量变化的运算 要按照矢量运算的法则 平行四边形定则或三角形法则 进行 2 如果物体的初 末动量都在同一直线上 常常选取一个正方向 使物体的初 末动量都带有表示自己方向的正负号 这样 就可以把复杂的矢量运算转化为简单的代数运算了 即时训练 1 多选 对一定质量的物体 下列说法正确的是 a 物体的动能发生变化 其动量一定变化b 物体的动量发生变化 其动能一定变化c 物体所受的合外力不为零 物体的动量一定变化 但物体的动能不一定变化d 物体所受的合外力为零时 物体的动量一定不发生变化 解析 选a c d 对同一物体而言 动能发生变化 物体的速率必然发生变化 故动量也必然改变 a正确 动量发生变化有可能只是速度的方向发生改变 物体的动能不一定发生变化 b错误 物体所受合外力不为零 加速度一定不为零 速度的改变有三种可能 速度大小变 方向不变 速度方向变 大小不变 两者都变 所以合外力不为零时 物体的动量一定变 但动能不一定变 c正确 而物体所受合外力为零 物体将做匀速直线运动或处于静止状态 故动量一定不会改变 d正确 2 将质量为0 10kg的小球从离地面20m高处竖直向上抛出 抛出时的初速度为15m s g取10m s2 求 1 当小球落地时 小球的动量 2 小球从抛出至落地过程中动量的增量 解题探究 1 对于动量 可根据动量定义式 直接计算 2 求动量变化时 要先规定正方向 与正方向相同 动量为正 与正方向相反 动量为负 然后根据 计算动量的变化 p mv p p p 解析 1 由v2 2ax可得小球落地时的速度大小取竖直向下为正 则小球落地时的动量p mv 0 10 25kg m s 2 5kg m s 方向竖直向下 2 以竖直向下为正方向 小球从抛出至落地动量的增量 p mv mv0 0 10 25kg m s 0 10 15 kg m s 4 0kg m s 方向竖直向下 答案 1 2 5kg m s 方向竖直向下 2 4 0kg m s 方向竖直向下 主题二动量定理及其应用 问题探究 1 物理上的量可分为过程量和状态量两类 试想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积累效果 因此冲量是过程量 2 某物体静止时 物体的重力对物体做功一定为零 而一段时间内重力的冲量如何 提示 物体静止时 其位移为零 故重力做功是零 而冲量是指力与时间的乘积 所以重力的冲量不为零 3 在进行跳高或撑杆跳高比赛时 为什么要放上厚厚的海绵垫子 提示 当运动员从高处落下时 速度逐渐增大 如果落到地面时与地面发生碰撞 作用时间很短 对人产生很大的冲力 有可能使人受伤 当人落在厚厚的海绵垫子上时 人从开始接触垫子到最后停止运动经历的时间延长 运动员所受的冲力明显减小 对运动员起到保护作用 4 如何求变力的冲量 提示 找到物体动量的变化量和其他恒力的冲量 根据动量定理求解 探究总结 1 冲量的计算方法 1 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量 p的大小和方向来替代力的冲量 2 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量 p的大小和方向 替代变力的冲量 2 应用动量定理解题注意事项 1 动量定理f t p方程左边是物体受到所有力的总冲量 而不是某一个力的冲量 其中力f可以是恒力 也可以是变力 如果合外力是变力 则f是合外力在t时间内的平均值 2 动量定理表明了合外力的冲量i合和动量的变化量 p的关系 i合与 p不仅大小相等而且方向相同 3 动量定理的研究对象是单个物体或物体系统 系统的动量变化量等于在作用过程中组成系统的各个物体所受外力冲量的矢量和 而物体之间的作用力 内力 由大小相等 方向相反和等时性可知 不会改变系统的总动量 4 在动力学问题中的应用 在不涉及加速度和位移的情况下 研究运动和力的关系时 用动量定理求解一般较为方便 不需要考虑运动过程的细节 即时训练 1 多选 2014 攀枝花高二检测 质量为2kg的物体放在光滑水平面上 受到与水平方向成30 角的斜向上的拉力f 3n的作用 经过10s g取10m s2 a 力f的冲量为15n sb 物体的动量的变化是15kg m sc 重力的冲量是零d 地面支持力的冲量是185n s 解析 选b d 拉力f的冲量i ft 30n s a错 重力的冲量mgt 200n s c错误 力f向上的分量为1 5n 故地面对物体的支持力为18 5n 冲量为185n s d正确 拉力f沿水平方向的分力为fcos n 等于合力大小 故合力的冲量为n s 则动量的变化为15kg m s b正确 2 用0 5kg的铁锤把钉子钉进木头里 打击时铁锤的速度v 4 0m s 如果打击后铁锤的速度变为0 打击的作用时间是0 01s 那么 1 不计铁锤受的重力 铁锤钉钉子的平均作用力是多大 2 考虑铁锤受的重力 铁锤钉钉子的平均作用力又是多大 g取10m s2 3 比较 1 和 2 讨论是否要计铁锤的重力 解题探究 1 研究对象应选 2 研究过程是 3 解题的依据是 铁锤 从铁锤与木桩开始接触到铁锤速度为零 动量定理 解析 1 以铁锤为研究对象 不计重力时 只受钉子的作用力 方向竖直向上 设为f1 取竖直向上为正 由动量定理可得f1t 0 mv所以f1 200n 方向竖直向上 由牛顿第三定律知铁锤钉钉子