2018_2019版高中物理第1章碰撞与动量守恒1.1探究动量变化与冲量的关系课件沪科版.pptx

1.1 探究动量变化与冲量的关系,第1章 碰撞与动量守恒,学习目标 1.理解冲量和动量的定义、公式、单位及矢量性. 2.理解动量定理及其表达式. 3.能够利用动量定理解释有关现象，解决有关实际问题.,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 当堂检测 巩固反馈,知识探究,一、动量和冲量,导学探究 在激烈的橄榄球赛场上，一个较瘦弱的运动员携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运动员，自己被碰倒在地，而对方却几乎不受影响，这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关，而且与质量有关. (1)若质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑，他的动量是多大？方向如何？若他以大小不变的速率做曲线运动，他的动量是否变化？,答案 动量是300 kgm/s，方向向东；做曲线运动时他的动量变化了，因为方向变了.,答案,(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零，他的动量的变化量多大？动量的变化量方向如何？,答案 300 kgm/s，方向向西.,答案,知识梳理 动量和动量的变化量 1.动量 (1)定义：物体的 和 的乘积_. (2)公式：p . 单位： . (3)动量的矢量性：动量是 (填“矢”或“标”)量，方向与 相同. (4)动量是状态量：进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量. (5)动量具有相对性：由于速度与参考系的选择有关，一般以 为参考系.,质量m,速度v,mv,kgm/s,矢,速度的方向,mv,地球,2.冲量 (1)冲量的定义式：I . (2)冲量是 (填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段 内的积累效应，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量. (3)冲量是 (填“矢”或“标”)量，若是恒力的冲量，则冲量的方向与_ 相同.,Ft,过程,时间,矢,力F,的方向,即学即用 判断下列说法的正误. (1)动量相同的物体，运动方向一定相同.( ) (2)一个物体(质量不变)的动量改变，它的动能一定改变.( ) (3)一个物体(质量不变)的动能改变，它的动量一定改变.( ) (4)冲量是矢量，其方向与合外力的方向相反.( ) (5)力越大，力对物体的冲量越大.( ) (6)不管物体做什么运动，在相同的时间内重力的冲量相同.( ),答案,导学探究 1.如图1所示，假定一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力F，在F的作用下，经过时间t，物体的速度从v变为v，应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量p与恒力F及作用时间t的关系.,二、动量定理,答案,图1,根据牛顿第二定律Fma ,整理得：Ftm(vv)mvmv 即Ftp.,2.在日常生活中，有不少这样的事例： 跳远时要跳在沙坑里； 跳高时在下落处要放海绵垫子； 从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲； 轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡胶轮胎 这样做的目的是为了什么？,答案,答案 为了缓冲以减小作用力.,知识梳理 1.内容：物体所受 等于物体的动量变化. 2.公式： .其中F为物体受到的 .,合力的冲量,IFtp,合外力,即学即用 判断下列说法的正误. (1)若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这段时间内受到的合外力一定不为零.( ) (2)物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大.( ) (3)动量变化量为正，说明它的方向与初始时动量的方向相同.( ),答案,题型探究,一、对动量及其变化量的理解,1.动量pmv, 描述物体运动状态的物理量.是矢量，方向与速度的方向相同. 2.动量的变化量 (1)动量变化的三种情况：大小变化、方向变化、大小和方向同时变化 (2)关于动量变化量的求解 若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算. 若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形定则.,例1 羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m/s，假设球飞来的速度为50 m/s，运动员将球以100 m/s的速度反向击回.设羽毛球的质量为10 g，试求： (1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；,答案,解析,答案 1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反,解析 以羽毛球飞来的方向为正方向，则 p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s. p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s 所以动量的变化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s. 即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反.,(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量.,答案,解析,答案 37.5 J,所以EkEkEk37.5 J.,动量与动能的区别与联系 1.区别：动量是矢量，动能是标量，质量相同的两个物体，动量相同时动能一定相同，但动能相同时，动量不一定相同.,1.求冲量大小时，一定要注意是哪一个力在哪一段时间内的冲量. 2.公式IFt只适合于计算恒力的冲量，若是变力的冲量，可考虑用以下方法求解： (1)用动量定理Imvmv求冲量. (2)若力随时间均匀变化，则可用平均力求冲量.,二、冲量及冲量的计算,(3)若给出了力F随时间t变化的图像，可用Ft图像与t轴所围成的面积求冲量. 如图2所示，力F在1 s内的冲量I1F1t1201 Ns20 Ns 力F在6 s内的冲量I(201105) Ns30 Ns,图2,例2 在倾角为37的足够长的斜面上，有一质量为5 kg的物体沿斜面滑下，物体与斜面间的动摩擦因数0.2，求物体下滑2 s的时间内，物体所受各力的冲量.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),答案,解析,答案 见解析,解析 物体沿斜面下滑的过程中，受重力、支持力和摩擦力的作用. 冲量IFt，是矢量. 重力的冲量IGGtmgt5102 Ns100 Ns，方向竖直向下. 支持力的冲量INNtmgcos 37t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上. 摩擦力的冲量Ifftmgcos 37t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.,1.在求力的冲量时，首先明确是求哪个力的冲量，是恒力还是变力，如果是恒力，可用IFt进行计算，如果是变力，可考虑根据动量定理求冲量. 2.注意不要忘记说明冲量的方向.力为恒力时，冲量的方向与力的方向相同.,1.对动量定理的理解 (1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因. (2)动量定理的表达式是矢量式，运用动量定理解题时，要注意规定正方向. (3)公式中的F是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F应是合外力在作用时间内的平均值. 2.应用动量定理定量计算的一般步骤,三、动量定理的理解和应用,例3 如图3所示，用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4.0 m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，那么：,答案,解析,(1)不计铁锤受到的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力是多大？,答案 200 N，方向竖直向下,图3,解析 以铁锤为研究对象，不计重力时，铁锤只受到钉子的平均作用力，方向竖直向上， 设为F1，取竖直向上为正，由动量定理可得F1t0mv,由牛顿第三定律知，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力为200 N，方向竖直向下.,(2)考虑铁锤受的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2),答案,解析,答案 205 N，方向竖直向下,解析 若考虑重力，设此时铁锤受钉子的平均作用力为F2，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正. 则(F2mg)t0mv,由牛顿第三定律知，此时铁锤钉钉子时钉子受到的平均作用力为205 N，方向竖直向下.,用动量定理进行定量计算时应注意： (1)列方程前首先选取正方向； (2)分析速度时一定要选取同一参考系，一般选地面为参考系； (3)公式中的冲量应是合外力的冲量，求动量的变化量时要严格按公式，且要注意动量的变化量是末动量减去初动量.,例4 (多选)对下列几种物理现象的解释，正确的是 A.击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻 B.跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量 C.易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了 延长作用时间以减小作用力 D.在车内推车推不动，是因为车与人组成的系统所受合外力的冲量为零,答案,解析,解析 击钉时，不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长；跳远时，在沙坑里填沙，是为了延长人与地的接触时间，所以A、B错误； 据动量定理Ftp知，当p相同时，t越长，作用力越小，故C项正确； 车能否移动或运动状态能否改变取决于外力的作用，与内部作用力无关，所以D项正确.,针对训练 从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了 A.减小冲量 B.减小动量的变化量 C.延长与地面的冲击时间，从而减小冲力 D.增大人对地面的压强，起到安全作用,答案,解析,解析 脚尖先着地，接着逐渐到整个脚着地，延缓了人落地时动量变化所用的时间，由动量定理可知，人落地时的动量变化量为定值，这样就减小了地面对人的冲力，故C项正确.,利用动量定理解释现象的问题主要有三类： (1)p一定，t短则F大，t长则F小. (2)F一定，t短则p小，t长则p大. (3)t一定，F大则p大，F小则p小.,达标检测,1.(对动量定理的理解)(多选)下面关于物体动量和冲量的说法，正确的是 A.物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大 B.物体动量发生变化，则物体所受合外力冲量不为零 C.物体动量增量的方向，就是它所受合外力的冲量方向 D.物体所受合外力冲量越大，它的动量变化量就越大,答案,1,2,3,4,2.(对冲量的理解和计算)(多选)恒力F作用在质量为m的物体上，如图4所示，由于地面对物体的摩擦力较大，没有被拉动，则经过时间t，下列说法正确的是,答案,1,2,3,4,图4,A.拉力F对物体的冲量大小为零 B.拉力F对物体的冲量大小为Ft C.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos D.合力对物体的冲量大小为零,3.(动量定理的分析应用)篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球，两臂随球迅速收缩至胸前，这样做可以 A.减小球对手的冲量 B.减小球对人的冲击力 C.减小球的动量变化量 D.减小球的动能变化量,1,2,3,4,解析 篮球运动员接球的过程中，手对球的冲量等于球的动量的变化量，大小等于球入手时的动量，接球时，两臂随球迅速收缩至胸前，并没有减小球对手的冲量，也没有减小球的动量变化量，更没有减小球的动能变化量，而是延长了手与球的作用时间，从而减小了球对人的冲击力，B正确.,答案,解析,4.(动量定理的计算)0.2 kg的小球竖直向下以6 m /s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，g10 m/s2. (1)求小球