人教版選修35 16.2動量和動量定理 課件（35張）.ppt

2動量和動量定理 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 一 閱讀教材第6頁 動量 部分 理解動量的確切含義和表達式 會計算一維情況下的動量變化 1 物體的質量及其運動速度的乘積稱為該物體的動量 公式 p mv 單位 kg m s 讀作 千克米每秒 2 動量的特征是什么 答案 1 動量是狀態(tài)量 它與某一時刻相關 2 動量是矢量 其方向與物體運動速度的方向相同 3 動量有什么物理意義 答案 速度從運動學角度量化了機械運動的狀態(tài) 動量則從動力學角度量化了機械運動的狀態(tài) 4 什么是動量的變化量 答案 物體在某段時間內(nèi)末動量p 與初動量p的矢量差 也是矢量 p p p 矢量式 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 二 動量定理閱讀教材第7 8頁 動量定理 部分 理解沖量的概念 理解動量定理的確切含義 1 沖量 1 定義 力f與力的作用時間t的乘積叫作力的沖量 2 寫出其表達式和單位 答案 表達式 i f t t 單位 在國際單位制中 沖量的單位是牛 秒 符號是n s 3 矢量性 沖量是矢量 恒力的沖量方向跟恒力的方向相同 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 動量定理 1 內(nèi)容 物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量 這個關系叫做動量定理 2 表達式 f t t mv mv或i p p 3 說明 對于變力的沖量 動量定理中的f應理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 1 思考辨析 1 動量相同的物體運動方向不一定相同 解析 動量相同指動量的大小和方向均相同 而動量的方向就是物體運動的方向 故動量相同的物體運動方向一定相同 答案 2 動量定理不僅適用于恒力 也適用于變力 解析 如果物體受到變力的作用則不能直接用f t t 求變力的沖量 這時可以求出該力作用下物體動量的變化量 p 等效代換變力的沖量i 答案 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 探究討論 1 沖量與功的區(qū)別是什么 答案 沖量表示作用力在時間上的累積效果 功表示作用力在空間上的累積效果 2 動量始終保持在一條直線上時如何運算 答案 選定一個正方向 動量 動量的變化量 用帶正 負號的數(shù)值表示 從而將矢量運算簡化為代數(shù)運算 此時的正 負號僅表示方向 不表示大小 3 運輸易碎物品時包裝箱內(nèi)為什么放置碎紙 泡沫塑料等柔軟填充物 答案 物體的動量變化量一定時 力的作用時間越短 力就越大 反之就越小 運輸易碎物品包裝箱內(nèi)放置碎紙 泡沫塑料等柔軟填充物是為了增大作用時間以減小物品受到的作用力 探究一 探究二 探究三 對動量的理解問題導引如圖所示 質量為m的小球以速度v與擋板發(fā)生碰撞 若以大小不變的速度反向彈回 碰撞前后動量是否相等 要點提示 不相等 這是由于碰撞前 后動量方向發(fā)生了變化 探究一 探究二 探究三 名師精講1 動量 1 動量是狀態(tài)量 進行動量運算時 要明確是哪一物體在哪一狀態(tài) 時刻 的動量 p mv中的速度v是瞬時速度 2 動量的相對性 物體的動量與參考系的選擇有關 選不同的參考系時 同一物體的動量可能不同 通常在不說明參考系的情況下 物體的動量是指物體相對地面的動量 探究一 探究二 探究三 2 1 動量的變化量 p p p是矢量式 p p p間遵循平行四邊形定則 如圖所示 2 p的計算 當p p在同一直線上時 可規(guī)定正方向 將矢量運算轉化為代數(shù)運算 當p p不在同一直線上時 應依據(jù)平行四邊形定則運算 探究一 探究二 探究三 3 與動能的區(qū)別與聯(lián)系 1 區(qū)別 動量是矢量 動能是標量 2 聯(lián)系 動量和動能都是描述物體運動狀態(tài)的物理量 大小關系為 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題1 一質量m 0 2kg的皮球從高h 0 8m處自由落下 與地面相碰后反彈的最大高度h 0 45m 試求 球與地面相互作用前 后時刻的動量以及球與地面相互作用過程中的動量變化 解析 以向下的方向為正 則由得與地面接觸時的速度v1 4m s此時的動量大小p1 mv1 0 8kg m s 方向向下 為正 球剛離開地面時的速度v2 3m s此時的動量大小p2 mv2 0 6kg m s 方向向上 為負 所以 p p2 p1 0 6kg m s 0 8kg m s 1 4kg m s 負號表示方向向上 答案 p1 0 8kg m s 方向向下p2 0 6kg m s 方向向上 p 1 4kg m s 方向向上 探究一 探究二 探究三 歸納總結動量變化量的求解方法1 若初 末動量在同一直線上 則在選定正方向的前提下 可化矢量運算為代數(shù)運算 2 若初 末動量不在同一直線上 運算時應遵循平行四邊形定則 探究一 探究二 探究三 變式訓練1關于物體的動量 下列說法中正確的是 a 運動物體在任一時刻的動量方向 一定是該時刻的速度方向b 物體的動能不變 其動量一定不變c 動量越大的物體 其速度一定越大d 物體的動量越大 其慣性也越大解析 動量具有瞬時性 任一時刻物體動量的方向 即為該時刻物體的速度方向 選項a正確 動能不變 若速度方向變化 動量也發(fā)生了變化 b項錯誤 物體動量的大小由物體質量及速度大小共同決定 不是由物體的速度唯一決定 故物體的動量大 其速度不一定大 選項c錯誤 慣性由物體質量決定 物體的動量越大 其質量并不一定越大 慣性也不一定越大 故選項d錯誤 答案 a 探究一 探究二 探究三 對沖量的理解問題導引如圖所示 同樣的雞蛋從同一高度落到沙坑和水泥地上 我們會看到不同的效果 為什么會這樣呢 要點提示 作用時間不同導致作用力不同 探究一 探究二 探究三 名師精講1 對沖量的理解 1 沖量是過程量 沖量描述的是作用在物體上的力對一段時間的積累效應 與某一過程相對應 2 沖量的矢量性 沖量是矢量 在作用時間內(nèi)力的方向不變時 沖量的方向與力的方向相同 如果力的方向是變化的 則沖量的方向與相應時間內(nèi)物體動量變化量的方向相同 探究一 探究二 探究三 2 沖量的計算 1 若物體受到恒力的作用 力的沖量的數(shù)值等于力與作用時間的乘積 沖量的方向與恒力方向一致 若力為同一方向均勻變化的力 該力的沖量可以用平均力計算 若力為一般變力 則不能直接計算沖量 2 若知f t圖象 圖線與時間軸圍成的面積就是力的沖量 如圖所示 3 沖量的計算公式i ft既適用于計算某個恒力的沖量 又可以計算合力的沖量 如果計算分力的沖量 必須明確是哪個分力的沖量 若計算合力的沖量 一個物體的動量變化 p與合力的沖量具有等效代換關系 探究一 探究二 探究三 求各力的沖量或者合力的沖量 首先判斷是否是恒力 若是恒力 可直接用力與作用時間的乘積 若是變力 要根據(jù)力的特點求解 或者利用動量定理求解 特別提醒 1 計算沖量時 一定要明確是計算分力的沖量還是合力的沖量 如果是計算分力的沖量 還必須明確是哪個分力的沖量 2 作用力和反作用力的沖量大小相等 方向相反 即i i 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題2 如圖所示 在傾角 37 的斜面上 有一質量為5kg的物體沿斜面滑下 物體與斜面間的動摩擦因數(shù) 0 2 求物體下滑2s的時間內(nèi) 物體所受各力的沖量 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 思考問題 物體受幾個力的作用 各力的方向如何 提示 物體受重力 方向豎直向下 支持力 方向垂直于斜面向上 摩擦力 方向沿斜面向上 探究一 探究二 探究三 解析 重力的沖量 ig g t mg t 5 10 2n s 100n s 方向豎直向下 支持力的沖量 if f t mgcos t 5 10 0 8 2n s 80n s 方向垂直斜面向上 摩擦力的沖量 iff ff t mgcos t 0 2 5 10 0 8 2n s 16n s 方向沿斜面向上 答案 見解析歸納總結計算恒力的沖量必須明確力的方向 如果有多個力 則分別計算 單獨注明 探究一 探究二 探究三 變式訓練2如圖所示 一質量m 3kg的物體靜止在光滑水平面上 受到與水平方向成60 角的力作用 f的大小為9n 經(jīng)2s時間 求 g取10m s2 1 物體重力沖量大小 2 物體受到的支持力沖量大小 3 力f的沖量大小 4 合外力的沖量大小 探究一 探究二 探究三 解析 對物體受力分析如圖所示 則 1 重力的沖量ig mgt 3 10 2n s 60n s 2 支持力的沖量ifn fnt mg fsin60 t 3 力f的沖量if ft 9 2n s 18n s 4 合外力的沖量i合 fcos60 t 9 0 5 2n s 9n s 答案 1 60n s 2 44 4n s 3 18n s 4 9n s 探究一 探究二 探究三 對動量定理的理解及應用問題導引如圖所示 跳高比賽時 在運動員落地處為什么要放很厚的海綿墊子 要點提示 人落到海綿墊子上時 可經(jīng)過較長的時間使速度減小為零 在動量變化相同的情況下 人受到的沖擊力減小 從而對運動員起到保護作用 探究一 探究二 探究三 名師精講動量定理的理解和應用1 動量定理的理解 1 動量定理的表達式mv mv f t是矢量式 等號包含了大小相等 方向相同兩方面的含義 2 動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因 3 公式中的f是物體所受的合外力 若合外力是變力 則f應是合外力在作用時間內(nèi)的平均值 探究一 探究二 探究三 2 動量定理的應用 1 定性分析有關現(xiàn)象 物體的動量變化量一定時 力的作用時間越短 力就越大 力的作用時間越長 力就越小 作用力一定時 力的作用時間越長 動量變化量越大 力的作用時間越短 動量變化量越小 2 應用動量定理定量計算的一般步驟 選定研究對象 明確運動過程 進行受力分析和運動的初 末狀態(tài)分析 選定正方向 根據(jù)動量定理列方程求解 應用動量定理解題時首先對物體受力分析 明確各個分力和合力是正確應用動量定理的前提 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題3 同一人以相同的力量跳遠時 跳在沙坑里比跳在水泥地上安全 這是由于 a 人跳在沙坑的動量比跳在水泥地上的小b 人跳在沙坑的動量變化比跳在水泥地上的小c 人跳在沙坑受到的沖量比跳在水泥地上的小d 人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上的小 思考問題 同一人以相同的力量跳遠時 落在沙坑里跟跳落在水泥地上時著地速度大小一樣嗎 提示 由于跳遠的遠近一樣 著地速度大小是相同的 探究一 探究二 探究三 解析 落地前的速度是一定的 初動量是一定的 所以選項a錯誤 落地后靜止 末動量一定 人的動量變化是一定的 選項b錯誤 由動量定理可知人受到的沖量等于人的動量變化 所以兩種情況下人受到的沖量相等 選項c錯誤 落在沙坑里力作用的時間長 落在水泥地上力作用的時間短 根據(jù)動量定理 在動量變化一定的情況下 時間t越長 則受到的沖力f越小 故選項d正確 答案 d 探究一 探究二 探究三 歸納總結應用動量定理的四點注意事項 1 明確物體受到?jīng)_量作用的結果是導致物體動量的變化 沖量和動量都是矢量 它們的加 減運算都遵循平行四邊形定則 2 列方程前首先要選取正方向 與規(guī)定的正方向一致的力或動量取正值 反之取負值 而不能只關注力或動量數(shù)值的大小 3 分析速度時一定要選取同一個參考系 未加說明時一般是選地面為參考系 同一道題目中一般不要選取不同的參考系 4 公式中的沖量應是合外力的沖量 求動量的變化量時要嚴格按公式 且要注意是末動量減去初動量 探究一 探究二 探究三 變式訓練3質量m 70kg的撐竿跳高運動員從h 5 0m高處落到海綿墊上 經(jīng) t1 1s后停止 則該運動員身體受到的平均沖力約為多少 如果是落到普通沙坑中 經(jīng) t2 0 1s停下 則沙坑對運動員的平均沖力約為多少 g取10m s2 解析 以全過程為研究對象 初 末動量的數(shù)值都是0 所以運動員的動量變化量為零 根據(jù)動量定理 合力的沖量為零 根據(jù)自由落體運動的知識 物體下落到地面上所需要的時間是t 1s從開始下落到落到海綿墊上停止時 mg t t1 f t1 0代入數(shù)據(jù) 解得f 1400n下落到沙坑中時 mg t t2 f t2 0代入數(shù)據(jù) 解得f 7700n 答案 1400n7700n 探究一 探究二 探究三 變式訓練4高空作業(yè)須系安全帶 如果質量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落 從開始跌落到安全帶對人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h 可視為自由落體運動 此后經(jīng)歷時間t安全帶達到最大伸長 若在此過程中該作用力始終豎直向上 則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為 解析 設作業(yè)人員下落h時的速度為v 根據(jù)自由落體運動規(guī)律可得v2 2gh 對于安全帶伸長到最長過程 設豎直向上為正方向 根據(jù)動量定理得ft mgt 0 mv 解以上兩式可得 mg 選項a正確 答案 a 1 2 3 4 1 對沖量的理解 關于沖量 下列說法正確的是 a 沖量是物體動量變化的原因b 作用在靜止的物體上的力的沖量一定為零c 動量越大的物體受到的沖量越大d 沖量的方向就是物體運動的方向解析 力作用一段時間便有了沖量 而力作用一段時間后 物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化 物體的動量也發(fā)生了變化 因此說沖量使物體的動量發(fā)生了變化 a選項正確 只要有力作用在物體上 經(jīng)歷一段時間 這個力便有了沖量i ft 與物體處于什么狀態(tài)無關 物體運動狀態(tài)的變化情況 是所有作用在物體上的力共同產(chǎn)生的效果 所以b選項不正確 物體所受沖量i ft與物體動量的改變量有關 與物體動量的大小無關 c選項不正確 沖量的方向與物體運動的變化方向有關 與物體運動的方向無關 故d選項不正確 答案 a 1 2 3 4 2 動量定理的應用 多選 古時有 守株待兔 的寓言 設兔子的頭部受到大小等于自身重力的打擊力時即可致死 若兔子與樹樁發(fā)生碰撞 作用時間為0 2s 則被撞死的兔子的奔跑速度可能是 g取10m s2 a 1m sb 1 5m sc 2m sd 2 5m s解析 根據(jù)題意建立模型 設兔子與樹樁的撞擊力為f 兔子撞擊后速度為零 根據(jù)動量定理有ft mv 所以 gt 10 0 2m s 2m s 即兔子奔跑的速度至少為2m s 答案 cd 1 2 3 4 3 沖量的計算 質量為1kg的物體做直線運動 其速度圖象如圖所示 則物體在前10s內(nèi)和后10s內(nèi)所受合力的沖量分別是 a 10n s 10n sb 10n s 10n sc 0 10n sd 0 10n s解析 根據(jù)動量定理 物體所受合力的沖量等于其動