202X版高中物理第1章碰撞與動量守恒1.1探究動量變化與沖量的關(guān)系課件滬科版選修3_5

1、1.1探究動量變化與沖量的關(guān)系第1章碰撞與動量守恒學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解沖量和動量的定義、公式、單位及矢量性.2.理解動量定理及其表達(dá)式.3.能夠利用動量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象，解決有關(guān)實際問題.內(nèi)容索引知識探究新知探究 點點落實題型探究重點難點 各個擊破達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測 穩(wěn)固反響知識探究一、動量和沖量導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究在劇烈的橄欖球賽場上，一個較瘦弱的運發(fā)動攜球奔跑時迎在劇烈的橄欖球賽場上，一個較瘦弱的運發(fā)動攜球奔跑時迎面碰上了高大結(jié)實的對方運發(fā)動，自己被碰倒在地，而對方卻幾乎不受影面碰上了高大結(jié)實的對方運發(fā)動，自己被碰倒在地，而對方卻幾乎不受影響響，這說明運動物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān)，而且與質(zhì)量有關(guān)

2、，這說明運動物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān)，而且與質(zhì)量有關(guān).(1)假設(shè)質(zhì)量為假設(shè)質(zhì)量為60 kg的運發(fā)動的運發(fā)動(包括球包括球)以以5 m/s的速度向東奔跑，他的的速度向東奔跑，他的動量是多大？方向如何？假設(shè)他以大小不變的速率做曲線運動，他的動量動量是多大？方向如何？假設(shè)他以大小不變的速率做曲線運動，他的動量是否變化？是否變化？答案答案動量是300 kgm/s，方向向東；做曲線運動時他的動量變化了，因為方向變了.答案(2)假設(shè)這名運發(fā)動與對方運發(fā)動相撞后速度變?yōu)榱?，他的動量的變化量多大？動量的變化量方向如何？答案答?00 kgm/s，方向向西.答案知識梳理知識梳理動量和動量的變化量動量和動量的

3、變化量1.動量動量(1)定義：物體的定義：物體的 和和 的乘積的乘積_.(2)公式：公式：p .單位：單位： .(3)動量的矢量性：動量是動量的矢量性：動量是 (填填“矢或矢或“標(biāo)標(biāo))量，方向與量，方向與 一樣一樣.(4)動量是狀態(tài)量：進(jìn)展運算時必須明確是哪個物體在哪一狀態(tài)動量是狀態(tài)量：進(jìn)展運算時必須明確是哪個物體在哪一狀態(tài)(時刻時刻)的動的動量量.(5)動量具有相對性：由于速度與參考系的選擇有關(guān)，一般以動量具有相對性：由于速度與參考系的選擇有關(guān)，一般以 為為參考系參考系.質(zhì)量m速度vmvkgm/s矢速度的方向mv地球2.沖量(1)沖量的定義式：I .(2)沖量是 (填“過程或“狀態(tài))量，反映

4、的是力在一段 內(nèi)的積累效應(yīng)，求沖量時一定要明確是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量.(3)沖量是 (填“矢或“標(biāo))量，假設(shè)是恒力的沖量，那么沖量的方向與_ 一樣.Ft過程時間矢力F的方向即學(xué)即用即學(xué)即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)動量一樣的物體，運動方向一定一樣動量一樣的物體，運動方向一定一樣.( )(2)一個物體一個物體(質(zhì)量不變質(zhì)量不變)的動量改變，它的動能一定改變的動量改變，它的動能一定改變.( )(3)一個物體一個物體(質(zhì)量不變質(zhì)量不變)的動能改變，它的動量一定改變的動能改變，它的動量一定改變.( )(4)沖量是矢量，其方向與合外力的方向相反沖量是矢量，其方向與合外力的方向相

5、反.( )(5)力越大，力對物體的沖量越大力越大，力對物體的沖量越大.( )(6)不管物體做什么運動，在一樣的時間內(nèi)重力的沖量一樣不管物體做什么運動，在一樣的時間內(nèi)重力的沖量一樣.( )答案導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 1.如圖1所示，假定一個質(zhì)量為m的物體在碰撞時受到另一個物體對它的力是恒力F，在F的作用下，經(jīng)過時間t，物體的速度從v變?yōu)関，應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)物體的動量改變量p與恒力F及作用時間t的關(guān)系.二、動量定理答案圖1根據(jù)牛頓第二定律Fma 整理得：Ftm(vv)mvmv即Ftp.2.在日常生活中，有不少這樣的事例： 跳遠(yuǎn)時要跳在沙坑里； 跳高時在下落處要放海綿墊子； 從高處往下跳，

6、落地后雙腿往往要彎曲； 輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡膠輪胎 這樣做的目的是為了什么？答案答案答案為了緩沖以減小作用力.知識梳理知識梳理1.內(nèi)容：物體所受 等于物體的動量變化.2.公式： .其中F為物體受到的 .合力的沖量IFtp合外力即學(xué)即用即學(xué)即用判斷以下說法的正誤判斷以下說法的正誤.(1)假設(shè)物體在一段時間內(nèi)，其動量發(fā)生了變化，那么物體在這段時間假設(shè)物體在一段時間內(nèi)，其動量發(fā)生了變化，那么物體在這段時間內(nèi)受到的合外力一定不為零內(nèi)受到的合外力一定不為零.( )(2)物體受到的合力的沖量越大，它的動量變化量一定越大物體受到的合力的沖量越大，它的動量變化量一定越大.( )(3)動量變化量為正，

7、說明它的方向與初始時動量的方向一樣動量變化量為正，說明它的方向與初始時動量的方向一樣.( )答案題型探究一、對動量及其變化量的理解1.動量pmv, 描述物體運動狀態(tài)的物理量.是矢量，方向與速度的方向一樣.2.動量的變化量(1)動量變化的三種情況：大小變化、方向變化、大小和方向同時變化(2)關(guān)于動量變化量的求解假設(shè)初、末動量在同一直線上，那么在選定正方向的前提下，可化矢量運算為代數(shù)運算.假設(shè)初、末動量不在同一直線上，運算時應(yīng)遵循平行四邊形定那么.例例1羽毛球是速度較快的球類運動之一，運發(fā)動扣殺羽毛球的速度可到羽毛球是速度較快的球類運動之一，運發(fā)動扣殺羽毛球的速度可到達(dá)達(dá)100 m/s，假設(shè)球飛來

8、的速度為，假設(shè)球飛來的速度為50 m/s，運發(fā)動將球以，運發(fā)動將球以100 m/s的速度反的速度反向擊回向擊回.設(shè)羽毛球的質(zhì)量為設(shè)羽毛球的質(zhì)量為10 g，試求：，試求：(1)運發(fā)動擊球過程中羽毛球的動量變化量；運發(fā)動擊球過程中羽毛球的動量變化量；答案解析答案答案1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來的方向相反解析以羽毛球飛來的方向為正方向，那么解析以羽毛球飛來的方向為正方向，那么p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s.p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s所以動量的變化量所以動量的變化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s.即羽毛球的動量變化

9、量大小為即羽毛球的動量變化量大小為1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來的方向相反，方向與羽毛球飛來的方向相反.(2)運發(fā)動擊球過程中羽毛球的動能變化量.答案解析答案答案37.5 J所以EkEkEk37.5 J.動量與動能的區(qū)別與聯(lián)系動量與動能的區(qū)別與聯(lián)系1.區(qū)別：動量是矢量，動能是標(biāo)量，質(zhì)量一樣的兩個物體，動量一樣時動區(qū)別：動量是矢量，動能是標(biāo)量，質(zhì)量一樣的兩個物體，動量一樣時動能一定一樣，但動能一樣時，動量不一定一樣能一定一樣，但動能一樣時，動量不一定一樣.總結(jié)提升總結(jié)提升1.求沖量大小時，一定要注意是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量.2.公式IFt只適合于計算恒力的沖量，假設(shè)是變力的沖量，可考

10、慮用以下方法求解：(1)用動量定理Imvmv求沖量.(2)假設(shè)力隨時間均勻變化，那么可用平均力求沖量.二、沖量及沖量的計算(3)假設(shè)給出了力F隨時間t變化的圖像，可用Ft圖像與t軸所圍成的面積求沖量.如圖2所示，力F在1 s內(nèi)的沖量I1F1t1201 Ns20 Ns力F在6 s內(nèi)的沖量I(201105) Ns30 Ns圖2例例2在傾角為37的足夠長的斜面上，有一質(zhì)量為5 kg的物體沿斜面滑下，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)0.2，求物體下滑2 s的時間內(nèi)，物體所受各力的沖量.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)答案解析答案答案見解析解析解析物體沿斜面下滑的過程中，受重力、支

11、持力和摩擦力的作用.沖量IFt，是矢量.重力的沖量IGGtmgt5102 Ns100 Ns，方向豎直向下.支持力的沖量INNtmgcos 37t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上.摩擦力的沖量Ifftmgcos 37t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.1.在求力的沖量時，首先明確是求哪個力的沖量，是恒力還是變力，如果是恒力，可用IFt進(jìn)展計算，如果是變力，可考慮根據(jù)動量定理求沖量.2.注意不要忘記說明沖量的方向.力為恒力時，沖量的方向與力的方向一樣.方法方法總結(jié)總結(jié)1.對動量定理的理解對動量定理的理解(1)動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因動量定理反

12、映了合外力的沖量是動量變化的原因.(2)動量定理的表達(dá)式是矢量式，運用動量定理解題時，要注意規(guī)定正方動量定理的表達(dá)式是矢量式，運用動量定理解題時，要注意規(guī)定正方向向.(3)公式中的公式中的F是物體所受的合外力，假設(shè)合外力是變力，那么是物體所受的合外力，假設(shè)合外力是變力，那么F應(yīng)是合外應(yīng)是合外力在作用時間內(nèi)的平均值力在作用時間內(nèi)的平均值.2.應(yīng)用動量定理定量計算的一般步驟應(yīng)用動量定理定量計算的一般步驟三、動量定理的理解和應(yīng)用例例3如圖3所示，用0.5 kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里，打擊時鐵錘的速度為4.0 m/s，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，打擊的作用時間是0.01 s，那么： 答案解析(1)不計

13、鐵錘受到的重力，鐵錘釘釘子時，釘子受到的平均作用力是多大？答案答案200 N，方向豎直向下圖3解析解析以鐵錘為研究對象，不計重力時，鐵錘只受到釘子的平均作用力，方向豎直向上，設(shè)為F1，取豎直向上為正，由動量定理可得F1t0mv由牛頓第三定律知，鐵錘釘釘子時，釘子受到的平均作用力為200 N，方向豎直向下.(2)考慮鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子時，釘子受到的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2)答案解析答案答案205 N，方向豎直向下解析假設(shè)考慮重力，設(shè)此時鐵錘受釘子的平均作用力為解析假設(shè)考慮重力，設(shè)此時鐵錘受釘子的平均作用力為F2，對鐵錘應(yīng)，對鐵錘應(yīng)用動量定理，取豎直向上為正用動量定理，取豎直

14、向上為正.那么那么(F2mg)t0mv由牛頓第三定律知，此時鐵錘釘釘子時釘子受到的平均作用力為205 N，方向豎直向下.用動量定理進(jìn)展定量計算時應(yīng)注意：(1)列方程前首先選取正方向；(2)分析速度時一定要選取同一參考系，一般選地面為參考系；(3)公式中的沖量應(yīng)是合外力的沖量，求動量的變化量時要嚴(yán)格按公式，且要注意動量的變化量是末動量減去初動量.總結(jié)提升總結(jié)提升例例4(多項選擇多項選擇)對以下幾種物理現(xiàn)象的解釋，正確的選項是對以下幾種物理現(xiàn)象的解釋，正確的選項是A.擊釘時，不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕擊釘時，不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕B.跳遠(yuǎn)時，在沙坑里填沙，是為了減小沖量跳遠(yuǎn)時，在沙坑里

15、填沙，是為了減小沖量C.易碎品運輸時，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了易碎品運輸時，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了 延長作用時間以減小作用力延長作用時間以減小作用力D.在車內(nèi)推車推不動，是因為車與人組成的系統(tǒng)所受合外力的沖量為零在車內(nèi)推車推不動，是因為車與人組成的系統(tǒng)所受合外力的沖量為零答案解析解析擊釘時，不用橡皮錘是因為橡皮錘與釘子的作用時間長；跳遠(yuǎn)時，解析擊釘時，不用橡皮錘是因為橡皮錘與釘子的作用時間長；跳遠(yuǎn)時，在沙坑里填沙，是為了延長人與地的接觸時間，所以在沙坑里填沙，是為了延長人與地的接觸時間，所以A、B錯誤；錯誤；據(jù)動量定理據(jù)動量定理Ftp知，當(dāng)知，當(dāng)p

16、一樣時，一樣時，t越長，作用力越小，故越長，作用力越小，故C項正確；項正確；車能否移動或運動狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用，與內(nèi)部作用力無關(guān)，車能否移動或運動狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用，與內(nèi)部作用力無關(guān)，所以所以D項正確項正確.針對訓(xùn)練從高處跳到低處時，為了平安，一般都是讓腳尖先著地，這針對訓(xùn)練從高處跳到低處時，為了平安，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了樣做是為了A.減小沖量減小沖量B.減小動量的變化量減小動量的變化量C.延長與地面的沖擊時間，從而減小沖力延長與地面的沖擊時間，從而減小沖力D.增大人對地面的壓強(qiáng)，起到平安作用增大人對地面的壓強(qiáng)，起到平安作用答案解析解析解析腳尖先著地，接著逐漸

17、到整個腳著地，延緩了人落地時動量變化所用的時間，由動量定理可知，人落地時的動量變化量為定值，這樣就減小了地面對人的沖力，故C項正確.利用動量定理解釋現(xiàn)象的問題主要有三類：(1)p一定，t短那么F大，t長那么F小.(2)F一定，t短那么p小，t長那么p大.(3)t一定，F(xiàn)大那么p大，F(xiàn)小那么p小.方法方法總結(jié)總結(jié)達(dá)標(biāo)檢測1.(對動量定理的理解)(多項選擇)下面關(guān)于物體動量和沖量的說法，正確的選項是A.物體所受合外力沖量越大，它的動量也越大B.物體動量發(fā)生變化，那么物體所受合外力沖量不為零C.物體動量增量的方向，就是它所受合外力的沖量方向D.物體所受合外力沖量越大，它的動量變化量就越大答案1234

18、2.(對沖量的理解和計算)(多項選擇)恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上，如圖4所示，由于地面對物體的摩擦力較大，沒有被拉動，那么經(jīng)過時間t，以下說法正確的選項是答案1234圖4A.拉力F對物體的沖量大小為零B.拉力F對物體的沖量大小為FtC.拉力F對物體的沖量大小是Ftcos D.合力對物體的沖量大小為零3.(動量定理的分析應(yīng)用)籃球運發(fā)動通常要伸出兩臂迎接傳來的籃球，兩臂隨球迅速收縮至胸前，這樣做可以A.減小球?qū)κ值臎_量 B.減小球?qū)θ说臎_擊力C.減小球的動量變化量 D.減小球的動能變化量1234解析籃球運發(fā)動接球的過程中，手對球的沖量等于球的動量的變化量，解析籃球運發(fā)動接球的過程中，手對球的沖量等于球的動量的變化量，大小等于球入手時的動量，接球時，兩臂隨球迅速收縮至胸前，并沒有大小等于球入手時的動量，接球時，兩臂隨球迅速收縮至胸前，并沒有減小球?qū)κ值臎_量，也沒有減小球的動量變化量，更沒有減小球的動能減小球?qū)κ值臎_量，也沒有減小球的動量變化量，更沒有減小球的動能變化量，而是延長了手與球的作用時間，從而減小了球?qū)θ说臎_擊力，變化量，而是延長了手與球的作用時間，從而減小了球?qū)θ说臎_擊力，B正確正確.答案解析4.(動量定理的計算動量定理的計