2017_2018學(xué)年高中物理碰撞與動(dòng)量守恒1.1探究動(dòng)量變化與沖量的關(guān)系課件滬科版.pptx

1、第1章,1.1探究動(dòng)量變化與沖量的關(guān)系,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解沖量和動(dòng)量的定義、公式、單位及矢量性. 2.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，解決有關(guān)實(shí)際問題,內(nèi)容索引,知識(shí)探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測(cè),知識(shí)探究,一、動(dòng)量和沖量,在激烈的橄欖球賽場(chǎng)上，一個(gè)較瘦弱的運(yùn)動(dòng)員攜球奔跑時(shí)迎面碰上高大結(jié)實(shí)的對(duì)方運(yùn)動(dòng)員，自己被碰的人仰馬翻，而對(duì)方卻幾乎不受影響 .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) (1)若質(zhì)量為60 kg的運(yùn)動(dòng)員(包括球)以5 m/s的速度向東奔跑，他的動(dòng)量是多大？方向如何？若他以大小不變的速率做曲線運(yùn)動(dòng)，他的動(dòng)量是否變化？,答案動(dòng)量是300 kgm/

2、s，方向向東；做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)他的動(dòng)量變化了，因?yàn)榉较蜃兞?答案,(2)若這名運(yùn)動(dòng)員與對(duì)方運(yùn)動(dòng)員相撞后速度變?yōu)榱?，他的?dòng)量的變化量多大？動(dòng)量的變化量方向如何？,答案300 kgm/s，方向向西,答案,動(dòng)量和動(dòng)量的變化量 1.動(dòng)量 (1)定義：物體的_和_的乘積_. (2)公式：p_. 單位：_. (3)動(dòng)量的矢量性：動(dòng)量是_(填“矢”或“標(biāo)”)量，方向與_相同. (4)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. (5)動(dòng)量具有相對(duì)性：由于速度與參考系的選擇有關(guān)，一般以_為參考系.,質(zhì)量m,速度v,mv,kgm/s,矢,mv,速度的方向,地球,2.沖量 (1)沖量的定義式：

3、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)一定要明確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量. (3)沖量是_(填“矢”或“標(biāo)”)量，若是恒力的沖量，則沖量的方向與_相同.,Ft,過程,矢,時(shí)間,力F的方向,判斷下列說法的正誤. (1)質(zhì)量大的物體的動(dòng)量一定大.( ) (2)動(dòng)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)方向一定相同.( ) (3)質(zhì)量和速率都相同的物體的動(dòng)量一定相同.() (4)沖量是矢量，其方向與合外力的方向相同.() (5)力越大，力對(duì)物體的沖量越大.() (6)不管物體做什么運(yùn)動(dòng)，在相同的時(shí)間內(nèi)重力的沖量相同.(),二、動(dòng)量定理,1.在日常生活中，有不少這樣

4、的事例： 跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里； 跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子； 從高處往下跳，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？,答案為了緩沖以減小作用力.,答案,2.如圖1所示，假定一個(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的作用下，經(jīng)過時(shí)間t，物體的速度從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.,答案該物體在碰撞過程中的加速度a 根據(jù)牛頓第二定律Fma 由得F m 整理得：Ftm(vv)mvmv 即Ftp.,圖1,答案,1.內(nèi)容：物體所受_等于物體的動(dòng)量變化. 2.公式：_.其中F為物體受

5、到的_.,合力的沖量,合外力,IFtp,判斷下列說法的正誤. (1)若物體在一段時(shí)間內(nèi)，其動(dòng)量發(fā)生了變化，則物體在這段時(shí)間內(nèi)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(dòng)量變化量一定越大.() (3)動(dòng)量變化量為正，說明它的方向與初始時(shí)動(dòng)量的方向相同.(),題型探究,一、動(dòng)量的理解,1.動(dòng)量pmv, 描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量.是矢量，方向與速度的方向相同. 2.動(dòng)量pmv與動(dòng)能Ek mv2的區(qū)別 (1)動(dòng)量是矢量，而動(dòng)能是標(biāo)量. (2)當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí)，物體的動(dòng)量發(fā)生變化，而動(dòng)能不一定發(fā)生變化.,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

6、，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；,答案 1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來的方向相反,解析,答案,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 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，方向與羽毛球飛來的方向相反.,(2)運(yùn)動(dòng)員擊球過程中羽毛球的動(dòng)能變化量.,答案 37.5 J,解析羽毛球的

7、初動(dòng)能：Ek 12.5 J，羽毛球的末動(dòng)能：Ek 50 J.所以EkEkEk37.5 J.,解析,答案,動(dòng)量與動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系 (1)區(qū)別：動(dòng)量是矢量，動(dòng)能是標(biāo)量，質(zhì)量相同的兩個(gè)物體，動(dòng)量相同 時(shí)動(dòng)能一定相同，但動(dòng)能相同時(shí)，動(dòng)量不一定相同. (2)聯(lián)系：動(dòng)量和動(dòng)能都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，大小關(guān)系為,1.求沖量大小時(shí)，一定要注意是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量，只要力不為零，一段時(shí)間內(nèi)的沖量就不為零. 2.公式IFt只適合于計(jì)算恒力的沖量，若是變力的沖量，可考慮用以下方法求解： (1)用動(dòng)量定理Imvmv求沖量. (2)若力隨時(shí)間均勻變化，則可用平均力求沖量.,二、沖量及沖量的計(jì)算,(3)若

8、給出了力F隨時(shí)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2s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),答案見解析,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，是矢量. 重力的沖量IGGtmgt102 Ns100 Ns，方向豎直向下. 支持力的沖量INNtmgco

9、s t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上. 摩擦力的沖量Ifftmgcos t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.,解析,答案,1.在求力的沖量時(shí)，首先明確是求哪個(gè)力的沖量，是恒力還是變力，如果是恒力，可用IFt進(jìn)行計(jì)算，如果是變力，可考慮根據(jù)動(dòng)量定理求沖量. 2.注意不要忘記說明沖量的方向.,三、動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用,1.對(duì)動(dòng)量定理的理解 (1)動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因. (2)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. (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(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值.,2.應(yīng)用

10、動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟,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(shí)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(shí)間是0.01 s，那么：,圖3,(1)不計(jì)鐵錘受到的重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力是多大？,答案200 N，方向豎直向下,解析,答案,解析以鐵錘為研究對(duì)象，不計(jì)重力時(shí)，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(dòng)量定理可得 F1t0mv 所以F1 N200 N，方向豎直向上. 由牛頓第三定律知，鐵錘釘釘子時(shí)，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(shí)，釘子受到

11、的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2),答案205 N，方向豎直向下,解析若考慮重力，設(shè)此時(shí)鐵錘受釘子的平均作用力為F2，對(duì)鐵錘應(yīng)用動(dòng)量定理，取豎直向上為正 則(F2mg)t0mv F2 N+0.510 N =205 N，方向豎直向上 由牛頓第三定律知，此時(shí)鐵錘釘釘子時(shí)釘子受到的平均作用力為205 N，方向豎直向下,解析,答案,(3)比較(1)和(2)，討論是否要忽略鐵錘的重力,答案見解析,解析比較F1與F2，其相對(duì)誤差為 100%2.5 %，可見本題中鐵錘的重力可忽略,解析,答案,用動(dòng)量定理進(jìn)行定量計(jì)算時(shí)應(yīng)注意： (1)列方程前首先選取正方向； (2)分析速度時(shí)一定要選取同一參考系，一

12、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(dòng)量的變化量時(shí)要嚴(yán)格按公式，且要注意動(dòng)量的變化量是末動(dòng)量減去初動(dòng)量.,例4 (多選)對(duì)下列幾種物理現(xiàn)象的解釋，正確的是 A.擊釘時(shí)，不用橡皮錘僅僅是因?yàn)橄鹌ゅN太輕 B.跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里填沙，是為了減小沖量 C.易碎品運(yùn)輸時(shí)，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了 延長(zhǎng)作用時(shí)間以減小作用力 D.在車內(nèi)推車推不動(dòng)，是因?yàn)楹贤饬_量為零,解析,答案,解析擊釘時(shí)，不用橡皮錘是因?yàn)橄鹌ゅN與釘子的作用時(shí)間長(zhǎng)；跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里填沙，是為了延長(zhǎng)人與地的接觸時(shí)間，所以A、B不正確； 據(jù)動(dòng)量定理Ftp知，當(dāng)p相同時(shí)，t越長(zhǎng)，作用力越小，故C項(xiàng)正確；

13、 車能否移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)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D項(xiàng)正確.,針對(duì)訓(xùn)練從高處跳到低處時(shí)，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了 A.減小沖量 B.減小動(dòng)量的變化量 C.增大與地面的沖擊時(shí)間，從而減小沖力 D.增大人對(duì)地面的壓強(qiáng)，起到安全作用,解析,答案,解析腳尖先著地，接著逐漸到整個(gè)腳著地，延緩了人落地時(shí)動(dòng)量變化所用的時(shí)間，由動(dòng)量定理可知，人落地時(shí)的動(dòng)量變化量為定值，這樣就減小了地面對(duì)人的沖力，故C項(xiàng)正確.,利用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象的問題主要有三類： (1)p一定，t短則F大，t長(zhǎng)則F小. (2)F一定，t短則p小，t長(zhǎng)則p大. (3)t一定，F(xiàn)大則p大，F(xiàn)小則p小.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(多選)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(duì)物體的摩擦力較大，沒有被拉動(dòng)，則經(jīng)過時(shí)間t，下列說法正確的是 A.拉力F對(duì)物體的沖量大小為零 B.拉力F對(duì)物體的沖量大小為Ft C.拉力F對(duì)物體的沖量大小是Ftcos D.合力對(duì)物體的沖量大小為零,1,2,圖4,答案,2.籃球運(yùn)動(dòng)員通常