高二物理人教版選修3-5課件：第十六章2動(dòng)量和動(dòng)量定理

1、第十六章動(dòng)量守恒定律目標(biāo)定位1.理解動(dòng)量和動(dòng)量的變化及其矢量性，會(huì)計(jì)算一維情況下的動(dòng)量變化量.2.理解沖量的概念，理解動(dòng)量定理及其表達(dá)式.3.能夠利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象和解決實(shí)際問題學(xué)案2動(dòng)量和動(dòng)量定理知識(shí)探究自我檢測(cè)一輛玩具小汽車向你駛來，碰了你一下，玩具小汽車可能被碰翻或者改變運(yùn)動(dòng)方向，假如一輛大汽車以同樣的速度向你駛來，被碰翻的肯定不是大汽車.這說明運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān)，而且與質(zhì)量有關(guān)請(qǐng)閱讀課本“動(dòng)量”和例題1，一、動(dòng)量知識(shí)探究 問題設(shè)計(jì)回答：(1)什么是動(dòng)量？動(dòng)量的方向如何確定？答案運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積是動(dòng)量動(dòng)量的方向與速度的方向相同(2)什么是動(dòng)量的變化量？動(dòng)量變

2、化量的方向如何確定？答案如果物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)，首先規(guī)定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算動(dòng)量變化量pppm(vv)mv為矢量式，其方向與v的方向相同要點(diǎn)提煉1動(dòng)量的定義式：p .2對(duì)動(dòng)量的理解(1)動(dòng)量的矢量性：動(dòng)量是矢量，方向與 的方向相同，運(yùn)算遵循平行四邊形定則，若規(guī)定了正方向，則可用 、 號(hào)表示動(dòng)量的方向(2)動(dòng)量是狀態(tài)量：進(jìn)行運(yùn)算時(shí)必須明確是哪個(gè)物體在哪一狀態(tài)(時(shí)刻)的動(dòng)量mv速度正負(fù)3對(duì)動(dòng)量變化ppp的理解(1)矢量性：與 的方向相同(2)若p、p不在一條直線上，要用 求矢量差(3)若p、p在一條直線上，先規(guī)定 ，再用正、負(fù)表示p、p，則可用ppp進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算速度變化平行四邊形定則

3、正方向mvmvmv標(biāo)量不一定物體的速度大小不變，動(dòng)量一定不變嗎？動(dòng)能呢？答案不一定，動(dòng)量是矢量，其方向與速度方向相同，若速度方向變化，動(dòng)量方向也隨之變化動(dòng)能是標(biāo)量，速度大小不變，動(dòng)能不變延伸思考二、動(dòng)量定理如圖1所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在碰撞時(shí)受到另一個(gè)物體對(duì)它的力是恒力F，在F作用下，經(jīng)過時(shí)間t，速度從v變?yōu)関，應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)物體的動(dòng)量改變量p與恒力F及作用時(shí)間t的關(guān)系 問題設(shè)計(jì)圖1根據(jù)牛頓第二定律Fma 整理得：Ftm(vv)mvmv即Ftmvmvp.1沖量(1)沖量的定義式：I .(2)沖量是 (填“過程”或“狀態(tài)”)量，反映的是力在一段 內(nèi)的積累效應(yīng)，求沖量時(shí)一定要明

4、確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量(3)沖量是矢量，沖量的方向與 相同要點(diǎn)提煉Ft過程時(shí)間力F的方向2動(dòng)量定理(1)物體在一個(gè)過程始末的 等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量(2)動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式： ，其中F為物體受到的 動(dòng)量變化量Ftmvmv合外力(3)對(duì)動(dòng)量定理的理解動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，運(yùn)用動(dòng)量定理解題時(shí)，要注意規(guī)定正方向公式中的F是物體所受的合外力，若合外力是變力，則F應(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值運(yùn)輸易碎物品時(shí)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(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間越短，力就越大，反之就越小運(yùn)輸易碎物品包裝箱內(nèi)放

5、置碎紙、泡沫塑料等柔軟填充物是為了增大作用時(shí)間以減小物品受到的作用力延伸思考典例精析例1羽毛球是速度較快的球類運(yùn)動(dòng)之一，運(yùn)動(dòng)員扣殺羽毛球的速度可達(dá)到100 m/s，假設(shè)球飛來的速度為50 m/s，運(yùn)動(dòng)員將球以100 m/s的速度反向擊回設(shè)羽毛球的質(zhì)量為10 g，試求：(1)運(yùn)動(dòng)員擊球過程中羽毛球的動(dòng)量變化量；解析以羽毛球飛來的方向?yàn)檎较?，則p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s.p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s一、對(duì)動(dòng)量及變化量的理解所以動(dòng)量的變化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s.即羽毛球的動(dòng)量變化量大小為1.5 kgm/s，

6、方向與羽毛球飛來的方向相反答案1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來的方向相反(2)在運(yùn)動(dòng)員的這次扣殺中，羽毛球的速度變化、動(dòng)能變化各是多少？解析羽毛球的初速度：v50 m/s，羽毛球的末速度：v100 m/s，所以vvv150 m/s.所以EkEkEk37.5 J.答案150 m/s，方向與羽毛球飛來的方向相反37.5 J例2在傾角為37、足夠長(zhǎng)的斜面上，有一質(zhì)量為5 kg的物體沿斜面滑下，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，求物體下滑2 s 的時(shí)間內(nèi)，物體所受各力的沖量(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析物體沿斜面下滑的過程中，受重力、支持力和摩擦力的作用沖量IFt

7、，是矢量重力的沖量IGGtmgt5102 Ns100 Ns，方向豎直向下二、沖量及沖量的計(jì)算支持力的沖量IFNFNtmgcos t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上摩擦力的沖量IFfFftmgcos t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上答案見解析例3質(zhì)量為0.5 kg的彈性小球，從1.25 m高處自由下落，與地板碰撞后回跳高度為0.8 m，g取10 m/s2.(1)若地板對(duì)小球的平均沖力大小為100 N，求小球與地板的碰撞時(shí)間；解析碰撞前的速度：三、對(duì)動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用碰撞后的速度：取豎直向上為正方向，碰撞過程由動(dòng)量定理得：(Fmg)tmv2(mv1)解得t

8、0.047 s答案0.047 s(2)若小球與地板碰撞無機(jī)械能損失，碰撞時(shí)間為0.1 s，求小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力解析由于小球與地板碰撞無機(jī)械能損失故碰撞后球的速度：v25 m/s，方向豎直向上由動(dòng)量定理得(Fmg)tmv2(mv1)解得F55 N由牛頓第三定律得小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力大小為55 N，方向豎直向下答案55 N，方向豎直向下針對(duì)訓(xùn)練質(zhì)量m70 kg的撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員從h5.0 m高處落到海綿墊子上，經(jīng)t11 s后停止，則該運(yùn)動(dòng)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)t20.1 s停下，則沙坑對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均沖力約為多少？(g 取10 m/s2)解析以全過程為研究對(duì)象，初、末

9、動(dòng)量的數(shù)值都是0，所以運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化量為零，答案1 400 N7 700 N課堂要點(diǎn)小結(jié)自我檢測(cè)1(對(duì)動(dòng)量及變化量的理解)關(guān)于動(dòng)量的變化量，下列說法中正確的是()A做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，動(dòng)量的增量p與速度的方向相同B做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，動(dòng)量的增量p與運(yùn)動(dòng)方向相反C物體的速度大小不變時(shí)，動(dòng)量的增量p為零D物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)量的增量p一定不為零解析當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí)，其末動(dòng)量p2大于初動(dòng)量p1，由矢量的運(yùn)算法則可知pp2p10，與速度方向相同，如圖甲所示，選項(xiàng)A正確；當(dāng)做直線運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí)，pp2p10，即p2p1，如圖乙所示，此時(shí)p與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反，選項(xiàng)B正

10、確；當(dāng)物體的速度大小不變時(shí)，動(dòng)量可能不變化，即p0，也有可能動(dòng)量大小不變而方向變化，此種情況p0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向不斷變化，故動(dòng)量一定變化，p一定不為零，如圖丙所示，選項(xiàng)D正確答案ABD2(沖量及沖量的計(jì)算) 如圖2所示，一個(gè)物體在與水平方向成角的拉力F的作用下勻速前進(jìn)了時(shí)間t，則()圖2A拉力F對(duì)物體的沖量大小為Ftcos B拉力對(duì)物體的沖量大小為Ftsin C摩擦力對(duì)物體的沖量大小為Ftsin D合外力對(duì)物體的沖量大小為零解析求沖量時(shí)，必須明確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量本題中，作用的時(shí)間都是一樣的，求力F對(duì)物體的沖量就是Ft，所以A、B均錯(cuò)；物體受到的摩擦力Ff

11、Fcos ，所以摩擦力對(duì)物體的沖量大小為FftFcos t，C錯(cuò)；物體勻速運(yùn)動(dòng)，合外力為零，所以合外力對(duì)物體的沖量大小為零，D對(duì)答案D3(對(duì)動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用)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()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)，相互作用時(shí)間長(zhǎng)A BC D由此可見，t越小，玻璃杯所受撞擊力F越大，玻璃杯就越容易碎，杯子掉在草地上作用時(shí)間較長(zhǎng)，動(dòng)量變化慢，撞擊力小，因此玻璃杯不易碎答案D4(對(duì)動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用)一輛轎車強(qiáng)行超車時(shí)，與另一輛迎面駛來的轎車相撞，兩車相撞后連為一體，兩車車身因相互擠壓，皆縮短了0.5 m，據(jù)測(cè)