高中物理 第16章 第2节 动量和动量定理课件 新人教版选修3-5.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 5 动量守恒定律 第十六章 第二节动量和动量定理 第十六章 鸡蛋从一米多高的地方落到地板上 肯定会被打破 现在 在地板上放一块泡沫塑料垫 我们尽可能把鸡蛋举得高高的 然后放开手 让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 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 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 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 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 动量定理 变化量 所受力 mv mv F t t p p I 减少 延长 一 对动量的理解1 动量是状态量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 动量的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 动量的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 4 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 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 2015年8月在中国大学生校园足球比赛中 一足球运动员踢一个质量为0 4kg的足球 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 答案 1 1 6kg m s方向向右 4kg m s方向向右 2 4kg m s方向向右 2 5 2kg m s方向向左 18 2J 解析 1 取向右为正方向 初 末动量分别为p mv 0 4 4kg m s 1 6kg m s 方向向右p mv 0 4 10kg m s 4kg m s 方向向右动量的改变量为 p p p 2 4kg m s 方向向右 二 对冲量的理解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 一个小孩沿水平方向用最大的力F推静止在水平地面上的小汽车 但推了很久时间t都无法使它运动 就这个问题两个同学展开讨论 甲同学说 汽车没动是因为小孩给汽车的推力的冲量为零 乙同学说 小孩给汽车的推力的冲量不为零 汽车没动是因为它所受的合力的冲量为零 谁说的对 答案 乙说的对 解析 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 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 质量为m的重锤 以速度v打在木桩上 打击后重锤的速度为零 已知作用时间为t 现在需要求出重锤对木桩的平均作用力 填写下列空白 1 研究对象应选 2 研究过程是 3 应注意的问题是 4 解题的依据是 5 解题结果是 关于动量的变化 下列说法正确的是 A 做直线运动的物体速度增大时 动量的增量 p的方向与运动方向相同B 做直线运动的物体速度减小时 动量的增量 p的方向与运动方向相反C 物体的速度大小不变时 动量的增量 p为零D 物体做曲线运动时 动量的增量一定不为零 对动量及动量变化的理解 绍兴一中2013 2014学年高二下学期期末 关于动量的概念 下列说法正确的是 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 物体的加速度不变 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 其惯性也越大答案 A 解析 本题侧重于准确理解动量概念 动量具有瞬时性 任一时刻物体的动量方向 即为该时刻的速度方向 选项A正确 加速度不变 则物体的速度的变化恒定 而运动的速度均匀变化 故其动量也均匀变化 选项B错误 物体的动量大小由物体质量及速度大小共同决定 故物体的动量越大 其速度不一定越大 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 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 对冲量的理解 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 答案 A 运动员向球踢了一脚 如图 踢球时的力F 100N 球在地面上滚动了t 10s停下来 则运动员对球的冲量为 A 1000N sB 500N sC 零D 无法确定答案 D解析 滚动了t 10s是地面摩擦力对足球的作用时间 不是踢球的力的作用时间 由于不能确定人作用在球上的时间 所以无法确定运动员对球的冲量 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 动量定理的应用 3 比较 1 和 2 讨论是否要计铁锤的重力 古时有 守株待兔 的寓言 设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死 若兔子与树桩发生碰撞 作用时间为0 2s 则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是 A 1m sB 1 5m sC 2m sD 2 5m s答案 CD 如图所示 杂技表演时 常可看见有人用铁锤猛击放在 大力士 身上的条石 石裂而人不伤 试分析其中的道理 用动量定理定性解释物理现象 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 A 减小冲量B 减小动量的变化量C 增大与地面的冲击时间 从而减小冲力D 增大人对地面的压强 起到安全作用 答案 C解析 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 故C正确