动量定理课件高二上学期物理人教版选择性3

【选择性必修一】第一章

动量守恒定律第2节

动量定理1.理解冲量的概念，知道冲量是矢量，会计算冲量。2.理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理的普适性。

3.会用动量定理解释有关现象，能应用动量定理进行计算。

学习目标

通过上节学习知道，在碰撞过程中，物体的总动量是守恒的。请回答：1、什么叫动量？表达式是什么？单位是什么？2、动量是矢量，其方向如何确定？3、什么叫动量的变化量？表达式是什么？它是矢量还是标量？方向如何确定？4、某一过程中物体的动量发生了变化，那么使物体动量变化的原因是什么呢？温故知新有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，你知道这些轮胎有什么作用吗？问题？主要的用途是减轻船舶靠岸时船体与码头的撞击（缓冲）。其中有怎样的物理原理呢？你认为这样的相互作用过程中会涉及哪些量呢？一、利用牛顿第二定律推导动量定理【探究1】在光滑水平面上的质量为m的物体在水平恒力F的作用下，经过时间t，速度由v变为v′。试推导恒力F与物体动量变化量之间的关系。【分析】如图所示,物体运动过程中：

由加速度的定义式:

由牛顿第二定律得：F=ma=

可得：Ft

=mv′-mv，即：Ft

=

p′-p【探究2】假设在水平恒力F和阻力f的共同作用下，经过时间t，质量为m的物体的速度由v1

变为v2

，试找出力与质量和速度的关系。冲量动量变化量F-f=ma一、利用牛顿第二定律推导动量定理二、冲量１.定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I。3.单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s

4.冲量是矢量：方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同5.冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应。想一想：之前学习过功W，它与冲量I有哪些异同？2.公式：

I=Ft二、冲量冲量功区别公式标、矢量意义正负作用效果单位说一说：某个力对物体有冲量,力对物体一定做功吗？

某个力对物体做了功,力对物体一定有冲量吗？。N·SI=FtW=Flcosθ矢量标量N·m（J）力对时间的积累,对应一段时间力对位移的积累,对应一段位移正负表示与正方向相同或相反正负表示动力做功或阻力做功改变物体的动量改变物体的动能不一定一定二、冲量【练一练1】如图所示,质量m=2kg的物体从倾角为θ=37o的固定斜面的顶端匀速滑下,下滑时间为，重力加速度g=10m/s2,下列说法中正确的是A.支持力的冲量为零B.摩擦力的冲量大小为18N·sC.重力的冲量大小为18N·s30N·s√小结：1.力F作用在物体上，持续一段时间t，力就对物体产生了冲量I，且I=Ft。2.合力的冲量求解：①先求合力，再用公式I合=F合t求解。

②先求每一个力的冲量，再求这些冲量的矢量和。二、冲量小结：1、F-t图线与时间轴之间所围的“面积”表示力F的冲量。2、冲量是矢量，有方向，用正负表示方向。√√【练一练2】(多选)一质量为2kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动,合力F随时间t变化的关系图像如图所示,则(

)A.0~2s时间内合力F对物块的冲量为3N·sB.2~3s时间内合力F对物块的冲量为1N·sC.0~3s时间内合力F对物块的冲量为2N·sD.0~3s时间内合力F对物块的冲量为4N·s（1）把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短暂过程中物体所受得力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程就能够应用

I=Ft，把应用于每个短暂过程的关系式相加，就得到整个过程的冲量。在应用I=Ft处理变力问题时，式中F应该理解为变力在作用时间内的平均值。（2）对于方向不变、大小随时间均匀变化的变力,冲量也可用I=FΔt计算,但式中的F应为Δt时间内的平均力,即：二、冲量思考与讨论：如果作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？三、动量定理1.内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。2.表达式：或3.理解：(1)表明合力的冲量是动量变化的原因；(2)动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同;（3）动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理，得

，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。或四、动量定理的应用跳高比赛跳远比赛悬挂轮胎的游船准备靠岸说一说：上述场景中的轮胎、垫子、沙坑的缓冲为什么可以保护好人和船不受到太大力的作用？请利用动量定理加以说明。由Ft=Δp可知：△p一定，t长则F小。【判一判】

(多选)利用动量定理对下列现象的解释，其中正确的是A.击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B.用手接篮球时，手往往向后缩一下，是为了减小冲量C.易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了

延长作用时间以减小作用力D.在车内推车推不动，是因为车(包括人)所受合外力的冲量为零√√四、动量定理的应用【例题1】一个质量为的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为。球棒对垒球的平均作用力是多大？

【解析】垒球的初动量为kg·m/s垒球的末动量为pˊ=mvˊ=(－0.18)×25kg·m/s=－8.1kg·m/s由动量定理知垒球所受的平均作用力为:负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反【思考】你能总结一下利用动量定理解答问题步骤和注意事项吗？四、动量定理的应用【小结】动量定理的应用步骤1、确定研究对象。在中学阶段用动量定理讨论的问题,其研究对象一般仅限于单个物体。2、对物体进行受力分析,求合冲量。可先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和;或先求合力,再求其冲量。3、抓住过程的初、末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正负号。4、根据动量定理列出方程,如有必要还需要补充其他方程,最后代入数据求解。【注意】对过程较复杂的运动,可分段用动量定理,也可对整个过程用动量定理。【练习1】如图，用0.5kg的铁锤钉钉子.打击前铁锤的速度为4m/s，打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0.01s，g取10m/s2。(1)不计铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？(2)考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？⑶你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，在什么情况下可以不计铁锤所受的重力。从前两问的解答可以看出，当打击时间很短时，铁锤所受的重力可以忽略不计。200N205N四、动量定理的应用【例题2】一小孩把一质量为m=0.5kg的篮球由静止释放，释放后篮球的重心下降高度为h1=0.8m时与地面相撞，反弹后篮球的重心上升的最大高度为h2=0.2m，设篮球与地面的作用时间

t=，不计空气阻力，重力加速度g＝10m/s2，求篮球与地面相互作用的过程中受到的平均作用力。解：篮球触地速度：

篮球反弹速度：

取竖直向上为正方向，篮球受力如图，由动量定理得：

解得：F=35N四、动量定理的应用mgF【练习2】在一次摸高测试中,一质量为70kg的同学先下蹲,再用力蹬地的同时举臂起跳,在刚要离地时其手指距地面的高度为1.95m;离地后身体形状近似不变，手指摸到的最大高度为2.40m,若从蹬地到离开地面的时间为0.2s,则在不计空气阻力情况下,起跳过程中他对地面的平均压力约为多大？(重力加速度取10m/s2)解：人离地速度：

取竖直向上为正方向，人蹬地离开地面过程中由动量定理得：

得：四、动量定理的应用mgF动量定理基本概念动量定理动量：p=mv，状态量，矢量适