2019_20学年高考物理主题1动量与动量守恒定律2动量和动量定理课件（必修）.pptx

,主题1 动量与动量守恒定律,2 动量和动量定理,学科素养与目标要求,物理观念：,1.理解动量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量. 2.理解冲量的概念，知道冲量是矢量；理解动量定理及其表达式.,科学思维：,1.通过自主和合作探究，推导动量定理的表达式. 2.能够利用动量定理解释有关物理现象和进行有关计算.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,课时对点练 注重双基 强化落实,自主预习,一、动量,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，运算遵循平行四边形定则. 2.动量的变化量 (1)物体在某段时间内 与 的矢量差，p (矢量式). (2)动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用 的数值表示，从而将矢量运算简化为 运算，此时的正、负号仅表示方向，不表示大小.,质量,速度,mv,kgm/s,矢,速度的方向,末动量,初动量,pp,带正、负号,代数,二、动量定理,1.冲量 (1)定义：力和 的乘积. (2)公式：I . (3)冲量是 (填“过程”或“状态”)量，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量. (4)冲量是 (填“矢”或“标”)量，若是恒力的冲量，则冲量的方向与_ 相同. (5)冲量的作用效果：使物体的 发生变化.,力的作用时间,Ft,过程,矢,该恒,力的方向,动量,2.动量定理 (1)内容：物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的冲量. (2)表达式： Ft或ppI.,动量变化量,mvmv,即学即用,1.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)一个物体的动量改变，它的动能一定改变.( ) (3)一个物体的动能改变，它的动量一定改变.( ) (4)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.( ) (5)物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大.( ),2.(2018甘肃会宁四中高二第二学期期中)在一条直线上运动的物体，其初动量为8 kgm/s，它在第一秒内受到的冲量为3 Ns，第二秒内受到的冲量为5 Ns，它在第二秒末的动量为 A.10 kgm/s B.11 kgm/s C.13 kgm/s D.16 kgm/s,解析 根据动量定理得：pmv0Ft，则pFtmv0(358) kgm/s10 kgm/s，故选A.,重点探究,一、对动量及其变化量的理解,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，自己却被碰倒在地，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？当他以恒定的速率做曲线运动时，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，因为速度方向变了,(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？动量的变化量的方向如何？,答案 300 kgm/s 方向向西,知识深化,1.动量pmv，是描述物体运动状态的物理量恒定的速率，是矢量，其方向与运动物体的速度方向相同. 2.物体动量的变化ppp是矢量，其方向与速度变化的方向相同，在合力为恒力的情况下，物体动量的变化的方向也与物体加速度的方向相同，即与物体所受合外力的方向相同. 3.关于动量变化量的求解 (1)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. (2)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 一小孩把一质量为0.5 kg的篮球由静止释放，释放后篮球的重心下降高度为0.8 m时与地面相撞，反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m，不计空气阻力，取重力加速度为g10 m/s2，求地面与篮球相互作用的过程中： (1)篮球的动量变化量；,答案 3 kgm/s，方向竖直向上,即篮球的动量变化量大小为3 kgm/s，方向竖直向上.,(2)篮球的动能变化量.,答案 减少了3 J,即动能减少了3 J.,解析 篮球的动能变化量为,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.,二、动量定理,1.动量定理的推导 如图1所示，一个质量为m的物体(与水平面无摩擦)在水平恒力F作用下，经过时间t，速度从v变为v.,图1,根据牛顿第二定律Fma,整理得：Ftm(vv)mvmv 即Ftmvmvp.,2.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Ftmvmv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，若合外力是均匀变化的力，则F应是合外力在作用时间内的平均值.,3.动量定理的应用 (1)定性分析有关现象. 物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之力就越小. 作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大，反之动量变化量就越小. (2)应用动量定理定量计算的一般步骤.,例2 如图2所示，用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里，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： (1)不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力是多少？,答案 200 N，方向竖直向下,解析 以铁锤为研究对象，不计铁锤重力时，只受钉子的作用力，方向竖直向上，设为F1，取竖直向上为正，由动量定理可得F1t0mv,图2,由牛顿第三定律知，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少？(g取10 m/s2),答案 205 N，方向竖直向下,解析 若考虑铁锤重力，设此时铁锤受钉子的作用力为F2，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正. (F2mg)t0mv,由牛顿第三定律知，钉子受到的平均作用力为205 N，方向竖直向下.,在用动量定理进行定量计算时注意： (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.,针对训练1 (2018沂南高二下学期期中)质量为55 kg的建筑工人，不慎从高空静止落下，由于弹性安全带的保护，他最终静止悬挂在空中.已知弹性安全带的缓冲时间为1.1 s，安全带长为5 m，不计空气阻力，g10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为 A.1 100 N B.1 050 N C.550 N D.200 N,解析 工人下落过程为自由落体运动，安全带被拉直瞬间工人的速度为：,取人为研究对象，在人和安全带相互作用的过程中，人受到重力mg和安全带的拉力F，取竖直向上为正方向，由动量定理得：Ftmgt0(mv0)，,根据牛顿第三定律知，安全带所受的平均冲力大小为1 050 N，故B正确，A、C、D错误.,例3 同一人以相同的力量跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于 A.人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上的小 B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上的小 C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的小 D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上的小,解析 人落地前的速度是一定的，初动量是一定的，所以选项A错误； 落地后静止，末动量一定，人的动量变化是一定的，选项B错误； 由动量定理可知人受到的冲量等于人的动量变化，所以两种情况下人受到的冲量相等，选项C错误； 落在沙坑里力作用的时间长，落在水泥地上力作用的时间短，根据动量定理，在动量变化一定的情况下，时间t越长，则受到的冲力F越小，故选项D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.,针对训练2 (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.用手接篮球时，手往往向后缩一下，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(包括人)所受合外力的冲量为零,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，作用力小；用手接篮球时，手往后缩一下，是为了延长作用时间以减小作用力，所以A、B项错误； 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所受的合外力，与内部作用无关，所以D项正确.,达标检测,1.(动量与动量的变化)(2018北京东城区期末)如图3所示，质量为m的足球在离地高h处时速度刚好水平向左，大小为v1，守门员此时用手握拳击球，使球以大小为v2的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，重力加速度为g，则 A.击球前后球动量改变量的方向水平向左 B.击球前后球动量改变量的大小是mv2mv1 C.击球前后球动量改变量的大小是mv2mv1 D.球离开手时的机械能不可能是mgh,图3,1,2,3,4,解析 规定水平向右为正方向，击球前球的动量p1mv1，击球后球的动量p2mv2，击球前后球动量改变量的大小是pp2p1mv2mv1，动量改变量的方向水平向右，故A、B错误，C正确；,1,2,3,4,2.(利用动量定理定性分析问题)(2018三明市高二下学期期末)如图4，从高处跳到低处时，为了安全，一般都要屈腿，这样做是为了 A.减小冲量 B.减小动量的变化量 C.增大与地面的冲击时间，从而减小冲力 D.增大人对地面的压强，起到安全作用,图4,解析 人在和地面接触时，人的速度减为零，由动量定理可知(Fmg)tp，而屈腿可以增加人着地的时间，从而减小受到地面的冲击力，故选C.,1,2,3,4,3.(动量定理的应用)(2018深圳耀华中学期中)如图5所示，一质量为0.5 kg的小球沿光滑水平面以大小为5 m/s的速度水平向右运动，与竖直墙壁碰撞后以大小为3 m/s的速度反向弹回，已知小球跟墙壁作用的时间为0.05 s，则该过程中小球受到墙壁的平均作用力 A.大小为80 N，方向水平向左 B.大小为80 N，方向水平向右 C.大小为20 N，方向水平向左 D.大小为20 N，方向水平向右,图5,解析 设小球受到的平均作用力为F，以初速度方向为正方向，对小球撞墙的过程，由动量定理有：Ftmv2mv1，代入数据，得平均作用力为：F80 N，负号表示方向向左，故A正确，B、C、D错误.,1,2,3,4,4.(动量定理的应用)质量m70 kg的撑竿跳高运动员从h5.0 m高处静止下落到薄海绵垫上，经t11 s后停下，则该运动员受到的海绵垫的平均冲力约为多大？如果是落到普通沙坑中，经t20.1 s停下，则沙坑对运动员的平均冲力约为多大？(g取10 m/s2，不计空气阻力),答案 1 400 N 7 700 N,1,2,3,4,解析 以全过程为研究对象，初、末动量的数值都是0，所以运动员的动量变化量为零，根据动量定理，合力的冲量为零，根据自由落体运动的知识，运动 员下落到地面上所需要的时间是t 1 s 从开始下落到在海绵垫上停止时，mg(tt1)Ft10 代入数据，解得F1 400 N 下落到沙坑中时，mg(tt2)Ft20 代入数据，解得F7 700 N.,1,2,3,4,课时对点练,一、选择题 考点一 动量、动量的变化 1.关于动量，以下说法正确的是 A.做匀速圆周运动的质点，其动量不随时间发生变化 B.悬线拉着的摆球在竖直面内摆动时，每次经过最低点时的动量均相同 C.匀速直线飞行的巡航导弹巡航时动量始终不变 D.平抛运动的质点在竖直方向上的动量与运动时间成正比,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 做匀速圆周运动的质点速度方向时刻变化，故动量时刻变化，A项错误； 摆球相邻两次经过最低点时动量方向相反，故B项错误； 巡航导弹巡航时虽速度不变，但由于燃料不断燃烧(导弹中燃料占其总质量的一部分，不可忽略)，从而使导弹总质量不断减小，导弹动量减小，故C项错误； 平抛运动的质点在竖直方向上的分运动为自由落体运动，在竖直方向的分动量p竖mvymgt，故D项正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2.(多选)(2018深圳耀华中学期中)将物体水平抛出，在物体落地前(不计空气阻力) A.动量的方向不变 B.动量变化量的方向不变 C.相等时间内动量的变化相同 D.相等时间内动量的变化越来越大,解析 做平抛运动的物体在落地前速度的方向不断变化，故动量的方向变化，选项A错误； 动量变化等于重力的冲量，故动量变化量的方向不变，选项B正确； 根据动量定理，相等时间内动量的变化等于mgt，故相等时间内动量的变化相同，选项C正确，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,考点二 冲量 3.(2018甘肃会宁四中期中)下面关于冲量的说法中正确的是 A.物体受到很大的冲力时，其冲量一定很大 B.当力与位移垂直时，该力的冲量为零 C.不管物体做什么运动，在相同时间内重力的冲量相同 D.只要力的大小恒定，其相同时间内的冲量就恒定,解析 冲量是力与时间的乘积，是矢量；力大，冲量不一定大，A错误； 当力与位移垂直时，该力的冲量不为零，B错误； 不管物体做什么运动，在相同时间内重力的冲量相同，C正确； 力的大小恒定，其相同时间内冲量方向不一定相同，D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,4.如图1所示，质量为m的小滑块沿倾角为的斜面向上滑动，经过时间t1速度变为零然后又下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为Ff.在整个过程中，重力对滑块的总冲量为 A.mgsin (t1t2) B.mgsin (t1t2) C.mg(t1t2) D.0,解析 根据冲量的定义式IFt，因此重力对滑块的冲量应为重力乘作用时间，所以IGmg(t1t2)，C正确.,图1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,5.(多选)(2018深圳耀华中学期中)自P点以某一速度竖直向上抛出的小球，上升到最高点Q后又回到P的过程中，空气阻力大小不变，下列说法正确的是 A.上升过程中重力的冲量大于下降过程中重力的冲量 B.上升过程中动量的变化量小于下降过程中动量的变化量 C.上升过程中空气阻力的冲量小于下降过程中空气阻力的冲量 D.上升过程中合外力的冲量大于下降过程中合外力的冲量,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 由于上升过程的合力大于下降过程的合力，所以上升过程加速度大于下降过程加速度，a上a下，而上升与下降过程位移大小相等，故vP上vP下，t上vP下，而最高点的速度为0，可知上升过程中动量的变化量大于下降过程中动量的变化量，故B错误； 同时由动量定理知，上升过程中合外力的冲量大于下降过程中合外力的冲量，D正确； 空气阻力的冲量大小：IFft，t上t下，故C正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,考点三 动量定理 6.质量为1 kg的物体做直线运动，其速度时间图象如图2所示，则物体在前10 s内和后10 s内所受合外力的冲量分别是 A.10 Ns，10 Ns B.10 Ns，10 Ns C.0，10 Ns D.0，10 Ns,解析 由题图可知，在前10 s内初、末状态的动量相同，p1p25 kgm/s，由动量定理知I10；在后10 s内末状态的动量p35 kgm/s，由动量定理得I2p3p210 Ns，故D正确.,图2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,7.(多选)(2018甘肃会宁四中高二第二学期期中)物体在恒定合外力F的作用下运动，则以下说法正确的是 A.物体所受合外力冲量的大小与时间成正比 B.物体动量的变化率不恒定 C.物体动量的变化恒定 D.物体动量的变化与时间成正比,解析 根据IFt可知，合力恒定时，冲量大小与时间成正比，故A正确； 根据Ftp可知，F ，故动量的变化率为恒定的，故B错误； 动量的变化量等于Ft，故与时间成正比，故C错误，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,8.(多选)(2018鹤壁市质检)如图3所示，质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到达距地面深度为h的B点速度减为零.不计空气阻力，重力加速度为g.关于小球下落的整个过程，下列说法中正确的是 A.小球的机械能减少了mg(Hh) B.小球克服阻力做的功为mgh C.小球所受阻力的冲量大于 D.小球动量的变化量等于所受阻力的冲量,图3,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 小球在整个过程中，动能变化量为零，重力势能减小mg(Hh)，则小球的机械能减小了mg(Hh)，所以A正确； 对全过程运用动能定理得，mg(Hh)Wf0，则小球克服阻力做功Wfmg(Hh)，故B错误；,对全过程分析，运用动量定理知，动量的变化等于重力的冲量和阻力冲量的矢量和，故D错误.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,9.(多选)一个质量为0.18 kg的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45 m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s.下列说法正确的是 A.球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 N B.球棒对垒球的平均作用力大小为360 N C.球棒对垒球做的功为126 J D.球棒对垒球做的功为36 J,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,10.物体在恒定