选修第十六动量守恒定律课件

选修选修3-53-5第十六章动量守恒定律第十六章动量守恒定律全章知识复习全章知识复习授课人：陈授课人：陈 健健时间：时间：3 3月月1313日日 三个概念 一个定理动 量冲 量动量变化量 一个定律动动 量量1、定义式：、定义式：p=m v2、单位符号：单位符号：kg m/s3、对动量的理解：、对动量的理解：（1 1）矢量性）矢量性方向与速度方向一致方向与速度方向一致（2 2）瞬时性）瞬时性指某一时刻的动量，是状态量指某一时刻的动量，是状态量（3 3）相对性）相对性速度具有相对性速度具有相对性（方向与速度方向相同）（方向与速度方向相同）动量的变化量动量的变化量注意方向方向与方向与vv的方向相同的方向相同试讨论以下几种运动的动量变化情况试讨论以下几种运动的动量变化情况物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动物体做自由落体运动物体做自由落体运动物体做平抛运动物体做平抛运动物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动大小、方向均不变大小、方向均不变方向不变，大小变化方向不变，大小变化方向、大小都变化方向、大小都变化大小不变，方向变化大小不变，方向变化在下列几种常见的运动中，在任意相等在下列几种常见的运动中，在任意相等的时间内，动量变化量相等的是（的时间内，动量变化量相等的是（）习题习题 1 1A A 物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动B B 物体做自由落体运动物体做自由落体运动C C 物体做平抛运动物体做平抛运动D D 物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动ABC冲冲 量量1 1、定义式：、定义式：2 2、单、单 位：位：牛秒牛秒，符号是，符号是 NS I =Ft变力的冲量一般用 I=P2-P1 求解。注注 意：意：恒力的冲量一般用 I=Ft 求解。3 3、对冲量的理解：、对冲量的理解：（2 2）过程性）过程性（1 1）矢量性）矢量性（3 3）绝对性）绝对性若力为变力，冲量方向应与若力为变力，冲量方向应与动量变化量动量变化量的方向一致。的方向一致。冲量的作用与一段冲量的作用与一段时间时间相对应，是过程量。相对应，是过程量。因为因为力与时间力与时间与参照系的选取无关，所以与参照系的选取无关，所以冲量冲量的大的大小、方向与参照系的选取无关。小、方向与参照系的选取无关。若力为恒力，冲量方向应与若力为恒力，冲量方向应与力力的方向一致；的方向一致；（2 2）支持力的冲量）支持力的冲量如图所示，质量为如图所示，质量为2kg2kg的物体沿倾角为的物体沿倾角为3030高为高为h=5mh=5m的光滑斜面由静止从顶端下滑到的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中，求：底端的过程中，求：习题习题 2 2（1 1）重力的冲量）重力的冲量（3 3）合外力的冲量）合外力的冲量 (g=10m/s(g=10m/s2 2)物体所受合力的冲量等于物体动量的变化物体所受合力的冲量等于物体动量的变化动量定理动量定理 动量定理适用于恒力，也适用于动量定理适用于恒力，也适用于变力；对于变力，式中的变力；对于变力，式中的F F应理解为应理解为变力在作用时间里的平均值或是平均变力在作用时间里的平均值或是平均作用力。如铁锤钉钉子。作用力。如铁锤钉钉子。说说 明明以以速速度度0 0竖竖直直上上抛抛一一个个质质量量为为m m的的物物体体，不不计计阻阻力，物体在运动过程中（取竖直向上为正）。力，物体在运动过程中（取竖直向上为正）。1 1、动动量量增增量量PP 随随时时间间t t 变变化化的的图图线线是是（）tPP0tPP0tPP0tPP0 A B C D习题习题 3C若若纵纵轴轴表表示示动动量量的的变变化化率率，则则动动量量变变化化率率随随时时间间t t的变化图线是的变化图线是（）？）？（取竖直向上为正）（取竖直向上为正）tP/tP/t0tP/tP/t0tP/tP/t0tP/tP/t0 A B C D D习题习题 4D运用动量定理解题的基本步骤和方法运用动量定理解题的基本步骤和方法1、明确对象、明确对象3 3、明确过程初、末动量，规定正方向，列方程明确过程初、末动量，规定正方向，列方程4 4、解方程，求未知量、解方程，求未知量2 2、明确过程，对物体受力分析、明确过程，对物体受力分析 质量为质量为50kg 的工人，身上系着长的工人，身上系着长为为5m的弹性安全带在高空作业，不慎掉的弹性安全带在高空作业，不慎掉下，若从弹性绳开始伸直到工人落到最下，若从弹性绳开始伸直到工人落到最低点经历的时间为低点经历的时间为0.5s，求弹性绳对工，求弹性绳对工人的平均作用力。（人的平均作用力。（g=10m/s2)习题习题 5物物体体A和和B用用轻轻绳绳相相连连挂挂在在轻轻弹弹簧簧下下静静止止不不动动，如如图图a所所示示。A的的质质量量为为m，B的的质质量量为为M，将将连连接接A、B的的绳绳烧烧断断后后，物物体体A上上升升经经某某一一位位置置时时的的速速度度大大小小为为v，这这时时物物体体B的的下下落落速速度度大大小小为为u，如如图图b所所示示，在在这这段段时间里，弹簧弹力对物体时间里，弹簧弹力对物体A的冲量是（的冲量是（）(A)mv (B)mvMu(C)mvMu (D)mvmuABmMaBAuvbD 习题习题 61 1内容是什么？内容是什么？不受外力或受到的外力为零（严格条件）不受外力或受到的外力为零（严格条件）内力远大于外力（近似条件）内力远大于外力（近似条件）某一方向上合力为零，在这个方向上成立。某一方向上合力为零，在这个方向上成立。一个系统不受外力或所受外力的合力为零，一个系统不受外力或所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律。m11+m22=m11+m22 2 2成立条件有哪些？成立条件有哪些？动量守恒定律动量守恒定律应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法1、明确系统、明确系统3 3、分析系统所受外力情况，判断系统是否动量守恒、分析系统所受外力情况，判断系统是否动量守恒4 4、找到过程的始末状态，规定正方向，列方程找到过程的始末状态，规定正方向，列方程5 5、解方程，求未知量、解方程，求未知量2 2、明确过程、明确过程 质量为质量为m m的小球从半径为的小球从半径为R R、光滑的半圆、光滑的半圆槽（质量为槽（质量为M M）的）的A A点由静止滑下，点由静止滑下，A A、B B等高，等高，如图所示，当如图所示，当m m运动到槽的最低点运动到槽的最低点C C时速度为时速度为V V1 1，此时槽的速度为，此时槽的速度为V V2 2，请列出系统动量守恒的请列出系统动量守恒的方程式。（方程式。（V V1 1、V V2 2 均以地面为参考系）均以地面为参考系）习题习题 7 7问题：问题：从从A A滑到滑到C C再到再到B B的的过程中，槽怎样运动？过程中，槽怎样运动？地面光滑，槽可以自由移动。地面光滑，槽可以自由移动。质量为质量为m m的物体从半径为的物体从半径为R R光滑的半圆槽（质量光滑的半圆槽（质量为为M M）的）的A A点由静止滑下，点由静止滑下，A A、B B等高，如图等高，如图1 1所示，关所示，关于物体于物体m m的运动，下列说法正确的是的运动，下列说法正确的是 （）A A若圆槽固定不动，则若圆槽固定不动，则m m可滑到可滑到B B点点B B若圆槽可无摩擦的滑动，则若圆槽可无摩擦的滑动，则m m不能滑到不能滑到B B点点C C m m滑至圆槽底部时，无论圆槽动不动，其速率滑至圆槽底部时，无论圆槽动不动，其速率 D若若m下滑时圆槽可滑动，且地面有摩擦，则下滑时圆槽可滑动，且地面有摩擦，则m不能滑到不能滑到B点点习题习题 8 8 如图所示，质量为如图所示，质量为M=1kgM=1kg的长木板，静止放置在的长木板，静止放置在光滑水平桌面上，有一个质量为光滑水平桌面上，有一个质量为m=0.2kgm=0.2kg大小不计的物大小不计的物体以体以6m/s6m/s的水平速度从木板左端冲上木板，在木板上的水平速度从木板左端冲上木板，在木板上滑行了滑行了t st s后跟木板相对静止，摩擦系数为后跟木板相对静止，摩擦系数为0.10.1（g g取取10m/s10m/s2 2）。）。求：（求：（1 1）木板最终获得的速度）木板最终获得的速度 （2 2）时间）时间 t t （3 3）物体相对长木板滑行的位移）物体相对长木板滑行的位移习题习题 8v0（一）、用动量定理解释现象（一）、用动量定理解释现象 例例8：人从高处跳下，与地面接触时双腿弯曲，这样是为了（人从高处跳下，与地面接触时双腿弯曲，这样是为了（）A、减少落地时的动量、减少落地时的动量 B、减少动量的变化、减少动量的变化 C、减少冲量、减少冲量 D、减小地面对人的冲力、减小地面对人的冲力 1、物体的动量的变化一定，此时力的作用时间越短，力就越大；力、物体的动量的变化一定，此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。的作用时间越长，力就越小。D 2、作用力一定，力的作用时间越长，动量变化就越大；力的作用时、作用力一定，力的作用时间越长，动量变化就越大；力的作用时间越短，动量变化就越小。间越短，动量变化就越小。例例9：把重物压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着纸把重物压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着纸带一起运动；若迅速拉动纸带，纸带就会从重物下抽出，解释这个现象带一起运动；若迅速拉动纸带，纸带就会从重物下抽出，解释这个现象的原因是（的原因是（）A、在缓缓拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大、在缓缓拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大 B、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大 C、在缓缓拉动纸带时，纸带给重物的冲量大、在缓缓拉动纸带时，纸带给重物的冲量大 D、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量大、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量大C能力思维方法【解析】在缓缓拉动时，两物体之间的解析】在缓缓拉动时，两物体之间的作用力是静摩擦力；在迅速拉动时，它作用力是静摩擦力；在迅速拉动时，它们之间的作用力是滑动摩擦力们之间的作用力是滑动摩擦力.由于滑动由于滑动摩擦力摩擦力f=f=N(是动摩擦因数是动摩擦因数)，而最大，而最大静摩擦力静摩擦力f fm m=m mN(m m是静摩擦系数是静摩擦系数)且且=m m.一般情况下可以认为一般情况下可以认为f=fmf=fm即滑动摩擦即滑动摩擦力力f f近似等于最大静摩擦力近似等于最大静摩擦力f fm m.因此，一般因此，一般情况是：缓拉，摩擦力小；快拉，摩擦情况是：缓拉，摩擦力小；快拉，摩擦力大，故判断力大，故判断A A、B B都错都错.能力思维方法 缓拉纸带时，摩擦力虽小些，缓拉纸带时，摩擦力虽小些，但作用时间可以很长，故重物获但作用时间可以很长，故重物获得的冲量，即动量的改变量可以得的冲量，即动量的改变量可以很大，所以能把重物带动；快拉很大，所以能把重物带动；快拉时，摩擦力虽大些，但作用时间时，摩擦力虽大些，但作用时间很短，故冲量小，所以重物动量很短，故冲量小，所以重物动量的改变量小的改变量小.因此答案因此答案C C、D D正确正确.【例【例1010】某消防队员质量某消防队员质量60Kg60Kg从一平台上跳下，下落从一平台上跳下，下落2m2m后双脚触地，接着他用双后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了重心又下降了0.5s.0.5s.在着地在着地过程中，对他双脚的平均作过程中，对他双脚的平均作用力估计为用力估计为 能力能力思维思维方方法法【解析】本题问题情景清晰，是一道应用动量定量【解析】本题问题情景清晰，是一道应用动量定量解释物理现象的好题解释物理现象的好题.为了使得从高处跳下时减少为了使得从高处跳下时减少地面对双腿的冲击力，应减少地面对双腿的冲击力，应减少hh跳下前的高度；跳下前的高度；增大增大hh双脚弯曲时重心下移的距离双脚弯曲时重心下移的距离.即不宜笔直即不宜笔直跳下，应先蹲下后再跳，着地时应尽可能向下弯曲跳下，应先蹲下后再跳，着地时应尽可能向下弯曲身体，增大重心下降的距离身体，增大重心下降的距离.实际操作中，还有很实际操作中，还有很多方法可以缓冲地面的作用力多方法可以缓冲地面的作用力.如先使前脚掌触地如先使前脚掌触地等等.也可同样运用动量定理解释也可同样运用动量定理解释.对本题分析如下：对本题分析如下：下落下落2m2m双脚刚着地时的速度为双脚刚着地时的速度为v=.v=.触地后，速触地后，速度从度从v v减为减为0 0的时间可以认为等于双腿弯曲又使重心的时间可以认为等于双腿弯曲又使重心下移下移 h=0.5mh=0.5m所需时间所需时间.在估算过程中，可把地在估算过程中，可把地面对他双脚的力简化为一个恒力，故重心下降过程面对他双脚的力简化为一个恒力，故重心下降过程可视为匀减速过程可视为匀减速过程.从而有从而有:能力能力思维思维方方法法t=h/vt=h/v平均平均=h/(v/2)=2h/v.=h/(v/2)=2h/v.在触地过程中，有（在触地过程中，有（N-mgN-mg）t=mvt=mv，即即N=mg+mv/t=mg+mv/(2h/v)N=mg+mv/t=mg+mv/(2h/v)=mg+mv =mg+mv2 2/2h,/2h,=mg+mgh/h=5mg.=mg+mgh/h=5mg.因此答案因此答案B B正确正确.能力能力思维思维方方法法【解题回顾】题中的（解题回顾】题中的（N-N-mgmg）t=mv,t=mv,许多同学在独立许多同学在独立做题时容易做成做题时容易做成Nt=mvNt=mv而得而得出出N=4mgN=4mg的错误结论的错误结论.动量定理的应用动量定理的应用1、用动量定理解释一些现象、用动量定理解释一些现象2 2、曲线运动中动量的变化和冲量、曲线运动中动量的变化和冲量（二）、曲线运动中动量的变化和冲量（二）、曲线运动中动量的变化和冲量 例例11：质量为质量为m 的物体作平抛运动，求抛出后的物体作平抛运动，求抛出后第第2个个t 秒内物体动量的变化。秒内物体动量的变化。分析：由动量定理，分析：由动量定理，p=I合合=mg t，方向竖直向下。，方向竖直向下。已知物体已知物体所受的冲量，所受的冲量，求动量的变化。求动量的变化。例例12：质量为质量为m 的小球用长为的小球用长为L 的细线挂在的细线挂在O 点，将小球向右拉开，使细线与竖直方向成点，将小球向右拉开，使细线与竖直方向成角后角后无初速释放，已知小球运动到最低点所需的时间为无初速释放，已知小球运动到最低点所需的时间为t t，求这个过程中重力和合力的冲量。，求这个过程中重力和合力的冲量。hL 分析：分析：IG=mg t，方向竖直向下；，方向竖直向下；由动量定理，由动量定理，I合合=p=mv-0由机械能守恒可得：由机械能守恒可得：v=2gL(1-cos)1/2v方向水平向左。方向水平向左。则则 I合合=m 2gL(1-cos)1/2，已知物体已知物体动量的变化，动量的变化，求所受的冲量。求所受的冲量。拉力的冲量呢？拉力的冲量呢？例例13 一质点在水平面内以速度一质点在水平面内以速度v做匀速圆周运动，做匀速圆周运动，如图，质点从位置如图，质点从位置A开始，经开始，经1/2圆周，质点所受合圆周，质点所受合力的冲量是多少力的冲量是多少?vAABvBO解解:质点做匀速圆周运动，合力是一个大小不变、质点做匀速圆周运动，合力是一个大小不变、但方向不断变化的力，但方向不断变化的力，注意注意:变力的冲量一般不能直接由变力的冲量一般不能直接由Ft求出，可借求出，可借助助Ftp间接求出，即合外力力的冲量由末动量间接求出，即合外力力的冲量由末动量与初动量的矢量差来决定与初动量的矢量差来决定 以以vB方向为正，因为方向为正，因为vA-v，vB v，则则pvB-vA v-（-v）2v，合力冲量与合力冲量与vB同向同向动量定理的应用动量定理的应用1、用动量定理解释一些现象、用动量定理解释一些现象2 2、曲线运动中动量的变化和冲量、曲线运动中动量的变化和冲量3、用动量定理解决变质量问题、用动量定理解决变质量问题（三）、用动量定理解决变质量问题（三）、用动量定理解决变质量问题思考：思考：宇宙飞船以宇宙飞船以v的速度在宇宙空间运动，飞船的横的速度在宇宙空间运动，飞船的横截面积为截面积为s，当进入有宇宙尘埃的区域时，每立方米中，当进入有宇宙尘埃的区域时，每立方米中有有n个小颗粒，每个小颗粒的质量为个小颗粒，每个小颗粒的质量为m，如小颗粒碰到，如小颗粒碰到飞船时可认为是静止的，且碰上就粘在飞船上，为保持飞船时可认为是静止的，且碰上就粘在飞船上，为保持匀速运动，飞船发动机的牵引力大小为多少？匀速运动，飞船发动机的牵引力大小为多少？练习练习.高压采煤水枪出水口的截面积为高压采煤水枪出水口的截面积为S,S,水的射速为水的射速为,射到煤层上后射到煤层上后,水速度为零水速度为零,若水的密度为若水的密度为,求水对煤层的冲力。求水对煤层的冲力。一质量为一质量为m的小球，以初速度的小球，以初速度v0 沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30 的的固定斜面上，并立即反方向弹回。已知反弹速度的大固定斜面上，并立即反方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的小是入射速度大小的3/4，求在碰撞中斜面对小球的冲，求在碰撞中斜面对小球的冲量大小量大小思维训练思维训练 1。04年年广东广东解：解：小球在碰撞斜面前做平抛运动小球在碰撞斜面前做平抛运动.设刚要碰撞斜面时小球速设刚要碰撞斜面时小球速度为度为v.由题意，由题意，v 的方向与竖直线的夹角为的方向与竖直线的夹角为30，且水平分量仍，且水平分量仍为为v0，如右图，如右图.v030v0v30由此得由此得 v=2v0 碰撞过程中，小球速度由碰撞过程中，小球速度由v变为反向的变为反向的3v/4,碰撞时间极短，可不计重力的冲量，碰撞时间极短，可不计重力的冲量，由动量定理，斜面对小球的冲量为由动量定理，斜面对小球的冲量为由由、得得 思维训练思维训练 2（0202年年2626题）（题）（2020分）分）蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为运动项目。一个质量为60kg60kg的运动的运动员，从离水平网面员，从离水平网面3.2m3.2m高处自由下高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面平网面5.0m5.0m高处。已知运动员与网高处。已知运动员与网接触的时间为接触的时间为1.2s1.2s。若把在这段时。若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（处理，求此力的大小。（g g10m/s210m/s2）质量为质量为m1的气球下端用细绳吊一质量为的气球下端用细绳吊一质量为m2 的物的物体，由某一高处从静止开始以加速度体，由某一高处从静止开始以加速度a下降，经时间下降，经时间t1绳断开，气球与物体分开，再经时间绳断开，气球与物体分开，再经时间t2气球速度为零气球速度为零（不计空气阻力），求此时物体（不计空气阻力），求此时物体m2的速度是多大的速度是多大?思维训练思维训练3解解:画出运动过程示意图：画出运动过程示意图：m1m2t1断绳处断绳处at2v2=0=0vv本题可用牛顿第二定律求解，但过程繁琐，用动量本题可用牛顿第二定律求解，但过程繁琐，用动量定理可使解题过程大大简化定理可使解题过程大大简化以以(m1 +m2 )物体系为研究对象，分析受力，物体系为研究对象，分析受力，(m1 +m2 )g)gF浮浮细绳断开前后整体所受合外力为细绳断开前后整体所受合外力为:F(m1 +m2 )a 一直一直不变，不变，对系统对系统(m1 +m2 )用动量定理用动量定理:(m1+m2 )a t1+(+(m1+m2 )a t2=m2v-0v-0得得vv(m1+m2 )()(t1+t2)a/m2 方向竖直向下方向竖直向下思维训练思维训练 4*长为长为L L的轻绳一端系的轻绳一端系于固定点于固定点O O，另一端系质，另一端系质量为量为m m的小球，将小球从的小球，将小球从O O点正下方点正下方L/4L/4处，以一定处，以一定初速度水平向右抛出，经一定时间绳被拉直以初速度水平向右抛出，经一定时间绳被拉直以后，小球将以后，小球将以O O为支点在竖直平面内摆动，已知为支点在竖直平面内摆动，已知绳刚被拉直时绳与竖直线成绳刚被拉直时绳与竖直线成60600 0角，如图所示，角，如图所示，求：求：（1 1）小球水平抛出时的初速度）小球水平抛出时的初速度0 0（2 2）在绳拉紧的瞬间，支点）在绳拉紧的瞬间，支点O O受到的冲量受到的冲量I I；（3 3）小球摆到最低点时，绳所受拉力）小球摆到最低点时，绳所受拉力T T。L600Om42写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日