高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 2 動(dòng)量和動(dòng)量定理課件1 新人教版選修35.ppt

2 動(dòng)量和動(dòng)量定理 自學(xué)線索 學(xué)基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) 1 定義 物體的 和 的乘積 2 公式 p 3 單位 符號(hào) 4 矢量性 動(dòng)量是矢量 它的方向與 的方向相同 動(dòng)量運(yùn)算服從 定則 一 動(dòng)量 質(zhì)量 速度 mv 千克米每秒 kg m s 速度 平行四邊形 5 動(dòng)量的變化量 1 定義 物體在某段時(shí)間內(nèi) 末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差 也是矢量 p p p 矢量式 2 動(dòng)量運(yùn)算 動(dòng)量矢量始終保持在一條直線上時(shí) 選定一個(gè)正方向 動(dòng)量 動(dòng)量的變化用帶正 負(fù)號(hào)的數(shù)值表示 從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算 注意此時(shí)的正 負(fù)號(hào)僅代表動(dòng)量 或動(dòng)量變化量的方向 并不代表其大小 提示 動(dòng)能是標(biāo)量 動(dòng)能變化是其大小變化 故動(dòng)量必定變化 但若動(dòng)量變化 可能是其方向變化而大小不變 故動(dòng)能不一定變化 1 沖量 1 定義 力和力的作用 的乘積 2 公式 i f t 3 單位 符合 4 矢量性 沖量是矢量 其方向與 的方向相同 二 動(dòng)量定理 時(shí)間 牛頓秒 n s 力 2 動(dòng)量定理 1 內(nèi)容 物體在一個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的 2 公式 mv mv ft或 p i 沖量 p 講要點(diǎn)例析 動(dòng)量及動(dòng)量的變化量的理解和計(jì)算 1 動(dòng)量 1 動(dòng)量是狀態(tài)量 進(jìn)行動(dòng)量運(yùn)算時(shí) 要明確是哪一物體在哪一狀態(tài) 時(shí)刻 的動(dòng)量 p mv中的速度v是瞬時(shí)速度 2 動(dòng)量的矢量性 動(dòng)量的方向與物體的瞬時(shí)速度的方向相同 有關(guān)動(dòng)量的運(yùn)算 如果物體在一條直線上運(yùn)動(dòng) 則選定一個(gè)正方向后 動(dòng)量的矢量運(yùn)算就可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算了 3 動(dòng)量的相對(duì)性 物體的動(dòng)量與參考系的選擇有關(guān) 選不同的參考系時(shí) 同一物體的動(dòng)量可能不同 通常在不說(shuō)明參考系的情況下 物體的動(dòng)量是指物體相對(duì)地面的動(dòng)量 2 動(dòng)量的變化量 1 表達(dá)式 p p p 2 矢量性 動(dòng)量的變化量 p是個(gè)矢量 其表達(dá)式為矢量式 3 計(jì)算 當(dāng)p p在同一直線上時(shí) 可規(guī)定正方向 將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算 當(dāng)p p不在同一直線上時(shí) 應(yīng)依據(jù)平行四邊形定則運(yùn)算 3 動(dòng)量與動(dòng)能的關(guān)系 物體速度變化時(shí) 物體的動(dòng)量一定隨之變化 物體的動(dòng)能可能隨之變化 若物體只是速度方向變化 物體的動(dòng)能不變 但動(dòng)量變化 質(zhì)量是8g的玻璃球 以3m s的速度向右運(yùn)動(dòng) 碰到一個(gè)物體后被彈回 以2m s的速度沿同一直線向左運(yùn)動(dòng) 試求該玻璃球的動(dòng)量變化量 讀題 玻璃球被物體彈回 其末狀態(tài)的速度方向水平向左 該題中動(dòng)量的變化發(fā)生在一維情況中 畫(huà)圖 依題意畫(huà)圖如圖所示 圖中v v 分別為玻璃球與物體碰撞前 后的速度 解析 設(shè)水平向右的方向?yàn)檎较?則p mv 8 10 3 3kg m s 2 4 10 2kg m sp mv 8 10 3 2 kg m s 1 6 10 2kg m s故玻璃球動(dòng)量的變化量為 p p p 1 6 10 2kg m s 2 4 10 2kg m s 4 0 10 2kg m s 表示動(dòng)量變化量的方向水平向左 答案 4 0 10 2kg m s 方向水平向左 對(duì)矢量來(lái)講 僅表示其方向 不表示其大小 但在運(yùn)算過(guò)程中應(yīng)將 代入 1 1下列關(guān)于動(dòng)量及其變化說(shuō)法正確的是 a 兩物體的動(dòng)量相等 動(dòng)能也一定相等b 物體動(dòng)能發(fā)生變化 動(dòng)量也一定發(fā)生變化c 動(dòng)量變化的方向一定與初末動(dòng)量的方向都不同d 動(dòng)量變化的大小 不可能等于初末狀態(tài)動(dòng)量大小之和 答案 b 沖量的理解和計(jì)算 1 對(duì)沖量的理解 1 沖量是過(guò)程量 沖量描述的是作用在物體上的力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng) 與某一過(guò)程相對(duì)應(yīng) 2 沖量的矢量性 沖量是矢量 在作用時(shí)間內(nèi)力的方向不變時(shí) 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(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量變化量的方向相同 3 沖量的絕對(duì)性 沖量?jī)H由力和時(shí)間兩個(gè)因素決定 具有絕對(duì)性 2 沖量的計(jì)算 1 單個(gè)力的沖量 利用公式i ft計(jì)算 2 合力的沖量 各力為恒力時(shí) 可分別求每一個(gè)力的沖量 再求各沖量的矢量和 即i合 f1 t1 f2 t2 fn tn 遇到一維情形 可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算 如果各力作用的時(shí)間相同 也可以先求合力f合 再代入i合 f合 t進(jìn)行計(jì)算 合力為變力時(shí) 其沖量可由動(dòng)量定理求解 如圖所示 在傾角 37 的斜面上 有一質(zhì)量為5kg的物體沿斜面滑下 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2s 求物體下滑2s的時(shí)間內(nèi) 物體所受各力的沖量 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 規(guī)范解答 解 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 注意 合外力的沖量可以由合外力與時(shí)間的乘積求出i合 f合 t mgsin mgcos t 5 10 0 6 0 2 0 8 2n s 44n s 方向沿斜面向下 明確沖量是力與時(shí)間的乘積 1 沖量是描述力對(duì)其作用時(shí)間的累積效果 力越大 作用時(shí)間越長(zhǎng) 沖量就越大 2 沖量是一個(gè)過(guò)程量 學(xué)習(xí)沖量必須明確研究對(duì)象和作用過(guò)程 即必須明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間內(nèi)對(duì)哪個(gè)物體產(chǎn)生的沖量 3 某個(gè)力的沖量的方向與合力的沖量方向不一定相同 2 1把質(zhì)量為10kg的物體放在光滑的水平面上 如圖所示 在與水平方向成53 的10n的力f作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 在2s內(nèi)力f對(duì)物體的沖量為多少 合外力的沖量是多少 cos53 0 6 解析 首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析 與水平方向成53 的角的拉力f 豎直向下的重力g 豎直向上的支持力fn 由沖量定義可知 力f的沖量 if f t 10 2n s 20n s 因?yàn)樵谪Q直方向上 力f的分量fsin53 重力g 支持力fn的合力為零 則在豎直方向上合力的沖量也為零 所以 物體所受的合外力就是力fcos53 故合外力的沖量 i合 fcos53 t 10 0 6 2n s 12n s答案 20n s12n s 1 動(dòng)量定理的理解 1 動(dòng)量定理反映了合外力的沖量與動(dòng)量變化量之間的因果關(guān)系 即合外力的沖量是原因 物體的動(dòng)量變化量是結(jié)果 2 動(dòng)量定理中的沖量是合外力的沖量 而不是某一個(gè)力的沖量 它可以是合力的沖量 可以是各力沖量的矢量和 也可以是外力在不同階段沖量的矢量和 動(dòng)量定理的理解 3 動(dòng)量定理表達(dá)式是矢量式 等號(hào)包含了大小相等 方向相同兩方面的含義 4 動(dòng)量定理具有普遍性 即不論物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線還是曲線 作用力不論是恒力還是變力 幾個(gè)力作用的時(shí)間不論是相同還是不同 動(dòng)量定理都適用 2 應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟 選定研究對(duì)象 明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程 進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)的初 末狀態(tài)分析 選定正方向 根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解 蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳 翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng) 已成為奧運(yùn)會(huì)的比賽項(xiàng)目 在2008年29屆北京奧運(yùn)會(huì)上 我國(guó)選手何雯娜以37 80分的成績(jī)奪得冠軍 這是中國(guó)選手首次奪得奧運(yùn)會(huì)蹦床金牌 假設(shè)何雯娜的質(zhì)量為50kg 從離水平網(wǎng)面3 2m高處自由下落 著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回離水平網(wǎng)面5 0m高處 已知她與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1 2s 求這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)何雯娜的平均作用力的大小 g取10m s2 答案 1250n 應(yīng)用動(dòng)量定理的注意事項(xiàng) 1 明確物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果是導(dǎo)致物體動(dòng)量的變化 沖量和動(dòng)量都是矢量 它們的加 減運(yùn)算都遵循矢量的平行四邊形法則 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(dòng)量取正值 反之取負(fù)值 而不能只關(guān)注力或動(dòng)量數(shù)值的大小 3 分析速度時(shí)一定要選取同一個(gè)參考系 未加說(shuō)明時(shí)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(yīng)是合外力的沖量 求動(dòng)量的變化量時(shí)要嚴(yán)格按公式 且要注意是末動(dòng)量減去初動(dòng)量 3 1將質(zhì)量為m 1kg的小球 從距水平地面高h(yuǎn) 5m處 以v0 10m s的水平速度拋出 不計(jì)空氣阻力 g取10m s2 求 1 平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球動(dòng)量的增量 p 2 小球落地時(shí)的動(dòng)量p 科學(xué)漫步 教材p9轎車前面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙是不是越堅(jiān)固越好 點(diǎn)撥 由動(dòng)量定理f t p知作用時(shí)間越短 作用力f越大 轎車前面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙越堅(jiān)固 發(fā)生事故時(shí)碰撞作用時(shí)間越短 對(duì)人的傷害越大 練隨堂演練 1 一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)的一段時(shí)間內(nèi) 動(dòng)能的變化量為零 則 a 物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)b 物體動(dòng)量變化量為零c 物體的初末動(dòng)量大小相等d 物體的初末動(dòng)量可能不同 答案 cd 2 從同樣高度落下的玻璃杯 掉在水泥地上容易打碎 而掉在草地上不容易打碎 其原因是 a 掉在水泥地上的玻璃杯動(dòng)量大 而掉在草地上的玻璃杯動(dòng)量小b 掉在水泥地上的玻璃杯動(dòng)量改變大 掉在草地上的玻璃杯動(dòng)量改變小c 掉在水泥地上的玻璃杯動(dòng)量改變快 掉在草地上的玻璃杯動(dòng)量改變慢d 掉在水泥地上的玻璃杯與地面接觸時(shí) 相互作用時(shí)間短 而掉在草地上的玻璃杯與地面接觸時(shí)間長(zhǎng) 答案 cd 3 某物體受到 2n s的沖量作用 則 a 物體原來(lái)的動(dòng)量方向一定與這個(gè)沖量的方向相反b 物體的末動(dòng)量一定是負(fù)值c 物體的動(dòng)量一定減小d 物體的動(dòng)量增量一定與規(guī)定的正方向相反解析 由動(dòng)量定理i合 p p2 p1可知合外力沖量的方向一定與動(dòng)量變化的方向相同 i合 0 p 0 但由于動(dòng)量是矢量 物體的動(dòng)量不一定減小 故d正確 答案 d 4 質(zhì)量為0 2kg的小球豎直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向彈向 取豎直向上為正方向 則小球與地面碰撞前后的動(dòng)量變化為 kg m s 若小球與地面的作用時(shí)間為0 2s 則小球受到地面的平均作用力大小為 n 取g 10m s2 答案 212 5 如圖所示 在2010年第16屆廣州亞運(yùn)會(huì)的足球賽場(chǎng)上 一足球運(yùn)動(dòng)員踢一個(gè)質(zhì)量為0 4kg的足球 1 若開(kāi)始時(shí)足球的速度是4m s 方向向右 踢球后 球的速度為10m s 方向仍向右 如圖甲 求足球的初動(dòng)量 末動(dòng)量以及踢球過(guò)程中動(dòng)量的改變量 2 若足球以10m s的速度撞向球門(mén)門(mén)柱 然后以3m s速度反向彈回 如圖乙 求這一過(guò)程中足球的動(dòng)量改變量 解析 1 取向右為正方向 初 末動(dòng)量分別為p mv 0 4 4kg m s 1 6kg m s 方