高中物理 第1章 动量守恒研究 第1讲 动量定理课件 鲁科版选修35.ppt

第1章 动量守恒研究 第1讲动量定理 目标定位1 理解动量的概念 以及动量和动量变化量的矢量性 2 知道冲量的概念 以及冲量的矢量性 3 理解动量定理的确切含义及其表达式 4 会用动量定理解释碰撞 缓冲等生活中的现象 预习导学梳理 识记 点拨 1 定义运动物体的和的乘积叫动量 公式p 单位 符号 kg m s 2 矢量性方向与物体运动速度的方向 运算遵循定则 一 动量 质量 速度 mv 千克 米 秒 相同 平行四边形 3 动量的变化量物体在某段时间内与的矢量差 也是矢量 p 矢量式 想一想质量相同的两个物体动能相同 它们的动量也一定相同吗 答案不一定 动能和质量相同 则速度大小相同 方向不一定相同 又因为动量是矢量 有方向性 所以动量不一定相同 末动量 初动量 mv2 mv1 1 冲量 1 定义 力和的乘积 公式 i 单位 符号 2 矢量性 方向与相同 2 动量定理 1 内容 物体所受的冲量等于物体的 2 公式 i p或ft 二 动量定理 力的作用时间 ft 牛顿 秒 n s 力的方向 合外力 动量变化 mv2 mv1 3 动量与缓冲的实例分析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 减 少 延长 想一想跳高时在下落处要放厚厚的海绵垫子 跳远时要跳在沙坑中 这样做的目的是什么 答案这样做可以延长作用的时间 以减小地面对人的冲击力 课堂讲义理解 深化 探究 一 对动量的理解1 动量的矢量性 动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同 2 动量的变化量 是矢量 其表达式 p mv2 mv1 p2 p1为矢量式 运算遵循平行四边形定则 当p2 p1在同一条直线上时 可规定正方向 将矢量运算转化为代数运算 例1关于物体的动量 下列说法中正确的是 a 运动物体在任一时刻的动量方向 一定是该时刻的速度方向b 物体的动能不变 其动量一定不变c 动量越大的物体 其速度一定越大d 物体的动量越大 其惯性也越大 解析动量具有瞬时性 任一时刻物体动量的方向与该时刻物体的速度方向相同 选项a正确 动能不变 若速度方向变化 动量也发生变化 b项错误 物体动量的大小由物体质量及速度大小共同决定 不是由物体的速度唯一决定的 故物体的动量大 其速度不一定大 选项c错误 惯性由物体质量决定 物体的动量越大 其质量并不一定越大 惯性也不一定越大 故选项d错误 答案a 例2质量为0 5kg的物体 运动速度为3m s 它在一个变力作用下速度变为7m s 方向和原来方向相反 则这段时间内动量的变化量为 a 5kg m s 方向与原运动方向相反b 5kg m s 方向与原运动方向相同c 2kg m s 方向与原运动方向相反d 2kg m s 方向与原运动方向相同 解析以原来的方向为正方向 由定义式 p mv mv得 p 7 0 5 3 0 5 kg m s 5kg m s 负号表示 p的方向与原运动方向相反 答案a 借题发挥关于动量变化量的计算1 若初 末动量在同一直线上 则在选定正方向的前提下 可化矢量运算为代数运算 2 若初 末动量不在同一直线上 运算时应遵循平行四边形定则 二 对冲量的理解和计算1 冲量的理解 1 冲量是过程量 它描述的是力作用在物体上的时间累积效应 求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量 2 冲量是矢量 当力是恒力时 冲量的方向与力的方向相同 当力是变力时 冲量的方向与动量变化量方向一致 2 冲量的计算 1 求某个恒力的冲量 等于该力和力的作用时间的乘积 2 求合冲量的两种方法 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 若给出了力随时间变化的图象如图1所示 可用面积法求变力的冲量 即f t图线与时间轴围成图形的面积在数值上等于力在该段时间内的冲量 利用动量定理求解 图1 例3如图2所示 在倾角 37 的斜面上 有一质量为5kg的物体沿斜面滑下 物体与斜面间的动摩擦因数 0 2 求物体下滑2s的时间内 物体所受各力的冲量 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析重力的冲量 ig g t mg t 5 10 2n s 100n s 方向竖直向下 支持力的冲量 in n t mgcos t 5 10 0 8 2n s 80n s 方向垂直斜面向上 图2 摩擦力的冲量 if f t mgcos t 0 2 5 10 0 8 2n s 16n s 方向沿斜面向上 答案见解析 借题发挥求各力的冲量或者合力的冲量 首先判断各力是否是恒力 若是恒力 可直接用力与作用时间的乘积 求解 若是变力 要根据力的特点求解 或者利用动量定理求解 三 对动量定理的理解和应用1 动量定理的理解 1 动量定理的表达式ft mv2 mv1是矢量式 等号包含了大小相等 方向相同两方面的含义 2 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因 3 公式中的f是物体所受的合外力 若合外力是变力 则f应是合外力在作用时间内的平均值 2 动量定理的应用 1 定性分析有关现象 物体的动量变化量一定时 力的作用时间越短 力就越大 力的作用时间越长 力就越小 作用力一定时 力的作用时间越长 动量变化量越大 力的作用时间越短 动量变化量越小 2 应用动量定理定量计算的一般步骤 选定研究对象 明确运动过程 进行受力分析和运动的初 末状态分析 选定正方向 根据动量定理列方程求解 例4跳远时 跳在沙坑里比跳在水泥地上安全 这是由于 a 人跳在沙坑里的动量比跳在水泥地上的小b 人跳在沙坑里的动量变化比跳在水泥地上的小c 人跳在沙坑里受到的冲量比跳在水泥地上的小d 人跳在沙坑里受到的平均作用力比跳在水泥地上的小 解析人跳远时从一定的高度落下 落地前的速度是一定的 初动量是一定的 所以选项a错误 落地后静止 末动量一定 人的动量变化是一定的 选项b错误 由动量定理可知人受到的冲量等于人的动量变化 所以两种情况下人受到的冲量相等 选项c错误 落在沙坑里力作用的时间长 落在水泥地上力作用的时间短 根据动量定理 在动量变化一定的情况下 时间t越长则受到的平均作用力f越小 故选项d正确 答案d 例5质量m 70kg的撑竿跳高运动员从h 5 0m高处落到海绵垫上 经 t1 1s后停止 则该运动员身体受到的平均作用力约为多少 如果是落到普通沙坑中 经 t2 0 1s停下 则沙坑对运动员的平均作用力约为多少 g取10m s2 从开始下落到落到海绵垫上停止时 mg t t1 f t1 0代入数据 解得f 1400n下落到沙坑中时 mg t t2 f t2 0代入数据 解得f 7700n 答案1400n7700n 对点练习巩固 应用 反馈 对动量和冲量的理解1 关于动量 下列说法正确的是 a 速度大的物体 它的动量一定也大b 动量大的物体 它的速度一定也大c 只要物体运动的速度大小不变 物体的动量也保持不变d 质量一定的物体 动量变化越大 该物体的速度变化一定越大 解析动量由质量和速度共同决定 只有质量和速度的乘积大 动量才大 a b均错误 动量是矢量 只要速度方向变化 动量就发生变化 选项c错误 由 p m v知d正确 答案d 2 恒力f作用在质量为m的物体上 如图3所示 由于地面对物体的摩擦力较大 物体没有被拉动 则经时间t 下列说法正确的是 a 拉力f对物体的冲量大小为零b 拉力f对物体的冲量大小为ftc 拉力f对物体的冲量大小是ftcos d 合力对物体的冲量大小为零 图3 解析拉力f对物体的冲量大小为ft a c错误 b正确 合力对物体的冲量等于物体动量的变化 即等于零 选项d正确 答案bd 动量定理的理解和应用3 一个小钢球竖直下落 落地时动量大小为0 5kg m s 与地面碰撞后又以等大的动量被反弹 下列说法中正确的是 a 引起小钢球动量变化的是地面给小钢球的弹力的冲量b 引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力与其自身重力的合力的冲量c 若选向上为正方向 则小钢球受到的合冲量是 1n sd 若选向上为正方向 则小钢球的动量变化是1kg m s 解析根据动量定理可知 引起物体动量变化的是合外力的冲量 故a错 b对 若选向上为正方向 则 p p2 p1 0 5 0 5 kg m s 1kg m s 故c错 d对 答案bd 4 在2014年的澳大利亚网球公开赛上 中国选手李娜夺得冠军 比赛中 李娜挥拍将质量为m的网球击出 如果网球被球拍击打前