第16章第二节.ppt

第二节动量和动量定理 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第二节 课标定位学习目标 1 理解动量的概念 会正确计算一维的动量变化 2 知道冲量的定义 单位及其矢量性 3 理解动量定理的含义和表达式 会用动量定理解决实际问题 重点难点 1 对动量概念的理解 2 对动量定理的理解及应用 课前自主学案 一 动量1 动量 1 定义 物体的 和 的乘积 2 定义式 p 3 单位 在国际单位制中 动量的单位是 符号为 4 方向 动量是 其方向与物体的 相同 质量 速度 mv 千克 米 秒 kg m s 矢量 速度方向 2 动量的变化量 1 定义 物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差 也是矢量 p 矢量式 2 若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 动量的变化量用带正 负号的数值表示 从而将矢量运算简化为代数运算 此时的正 负号仅代表方向 不代表大小 若动量不在一条直线上 其运算遵循平行四边形定则 p p 二 动量定理1 冲量 1 定义 与 的乘积 2 定义式 I 3 物理意义 冲量是反映力的作用对时间的 的物理量 力 作用时间 冲量就越大 4 单位 在国际单位制中 冲量的单位是 符号为 力 力的作用时间 F t t 积累效应 越大 越长 牛 秒 N s 5 矢量性 如果力的方向恒定 则冲量的方向与力的方向 如果力的方向是变化的 则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向 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 2 公式 F t t 或 I 相同 相同 动量变化量 冲量 mv mv p p 核心要点突破 一 对动量的理解1 动量的 三性 1 瞬时性 动量是状态量 求动量时要明确是哪一物体在哪一状态 时刻 的动量 p mv中的速度v是瞬时速度 2 矢量性 动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同 有关动量的运算 如果物体在一条直线上运动 则选定一个正方向后 动量的矢量运算就可以转化为代数运算了 3 相对性 指物体的动量与参考系的选择有关 选不同的参考系时 同一物体的动量可能不同 通常在不说明参考系的情况下 物体的动量是指物体相对地面的动量 2 动量 速度与动能的区别与联系 1 动量与速度的区别与联系 联系 动量和速度都是描述物体运动状态的物理量 都是矢量 动量的方向与速度方向相同 p mv 区别 速度描述物体运动的快慢和方向 动量在描述物体运动方面更进一步 更能体现运动物体的作用效果 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 对于一个质量不变的物体 下列说法正确的是 A 物体的动量发生变化 其动能一定变化B 物体的动量发生变化 其动能不一定变化C 物体的动能不变 其动量一定不变D 物体的动能变化 其动量不一定变化解析 选B 动量p mv 是矢量 速度v的大小或方向发生变化 动量就变化 而动能只在速率改变时才发生变化 故选项B正确 A C D均错 二 对冲量的理解1 冲量是描述力在某段时间内积累效应的物理量 具有绝对性 其大小由力和作用时间共同决定 是过程量 它与物体的运动状态没有任何关系 2 冲量公式I F t中 t是力作用的时间 F必须是恒力 可以是某一个恒力 也可以是恒定的合力 非恒力除同一方向均匀变化的力可以用平均力计算冲量外 一般不能用此式直接计算冲量 可利用动量定理I p或F t图象中图线所围的面积求解 在计算冲量时必须说明是某力在某段时间内的冲量 3 冲量是矢量 其方向与恒力方向一致 变力的冲量方向可根据对应时间内物体动量变化量的方向来判断 特别提醒 1 冲量是矢量 只有两个冲量的大小相等 方向相同 才能说两个冲量相同 2 求冲量时必须弄清楚求哪个力的冲量 这个力是恒力还是变力 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 恒力F作用在质量为m的物体上 如图16 2 1所示 由于地面对物体的摩擦力较大 物体没有被拉动 则经时间t 下列说法正确的是 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FtC 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 解析 选BD 恒力F的冲量就是F与作用时间的乘积 所以B正确 A C错误 由于物体静止 合力为零 合力的冲量也为零 故D正确 图16 2 1 三 对动量定理的理解1 动量定理反映了合外力冲量与动量改变量之间的因果关系 即合外力的冲量是原因 物体的动量改变是结果 2 动量定理表达式是矢量式 包含了大小相等 方向相同两方面的含义 3 动量定理具有普遍性 不论物体的运动轨迹是直线还是曲线 不论作用力是恒力还是变力 几个力的作用时间不论是相同还是不同 动量定理都适用 不论是宏观低速问题 还是微观高速问题 动量定理都适用 4 式中的Ft应是总冲量 它可以是合力的冲量 也可以是各力冲量的矢量和 还可以是外力在不同阶段冲量的矢量和 合冲量的计算 1 若合外力是恒力 可先求出合力 再由F合t求冲量 2 若受几个力 且几个力均为恒力 可用F1t F2t 矢量和 求冲量 3 若在全过程中受力情况不同 对应时间不同 可求每个力的冲量 然后矢量合成 即利用F1t1 F2t2 矢量和 求冲量 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 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 物体所受合外力冲量不为零 它的动量一定要改变C 物体动量增量的方向 就是它所受冲量的方向D 物体所受合外力越大 它的动量变化就越快 课堂互动讲练 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342km h 假设球飞来的速度为90km h 运动员将球以342km h的速度反向击回 设羽毛球的质量为5g 试求 1 运动员击球过程中羽毛球的动量变化量 2 在运动员的这次扣杀中 羽毛球的动能变化是多少 思路点拨 动量变化量是矢量运算问题 应先规定正方向 将矢量运算变为代数运算 再由 p p2 p1完成计算 所以动量的变化量 p p2 p1 0 475kg m s 0 125kg m s 0 600kg m s 即球的动量变化大小为0 600kg m s 方向与球飞来的方向相反 2 羽毛球的初速度 v 25m s 羽毛球的末速度 v 95m s 答案 1 0 600kg m s方向与球飞来的方向相反 2 21J 变式训练1质量为2kg的球 以10m s的水平速度与竖直墙正碰 碰后以10m s的速度返回 求球在与墙碰撞过程中动量的变化量和动能的变化量 答案 40kg m s 方向与初速度方向相反0 如图16 2 2所示 一铁块压着一张纸条放在水平桌面上 当以较大速度v抽出纸条后 铁块掉在地上的P点 若以2v速度抽出纸条 则铁块落地点为 A 仍在P点B 在P点左边C 在P点右边不远处D 在P点右边原水平位移的两倍处 图16 2 2 精讲精析 以v或2v抽纸条时 纸条给铁块的摩擦力不变 以2v抽纸条时 纸条对铁块的作用时间短 对铁块的冲量小 铁块获得的速度小 根据平抛知识可知它的水平射程短 所以落点在P点的左边 答案 B 方法总结 利用动量定理解释现象的问题主要有两类 一类是物体所受的合力相同 由于作用时间长短不同 引起物体运动状态的改变不同 本例题就是这种类型 另一类是物体动量变化相同 由于作用时间的长短不同 使物体受到的作用力不同 要使受到的作用力较小 应延长作用时间 要获得较大的作用力 就要缩短作用时间 变式训练2从高处跳到低处时 为了安全 一般都是让脚尖着地 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 起到安全作用解析 选C 先脚尖着地 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 依动量定理可知 人落地动量变化一定 这样就减小了地面对人的冲力 故C正确 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并做各种空中动作的运动 现已成为奥运会的比赛项目 在北京奥运会上 我国选手何雯娜以37 80分的成绩夺得冠军 这是中国选手首次夺得奥运会蹦床金牌 假设何雯娜的质量为50kg 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5 0m高处 已知她与网接触的时间为1 2s 求这段时间内网对何雯娜的平均作用力的大小 g取10m s2 思路点拨 何雯娜的运动可分为三个阶段 1 先做自由落体运动 2 和网刚刚接触到被网弹离的过程 3 以弹离网时的速度做竖直上抛运动 上升至最高处 速度为零 我们可以分段处理 与网作用过程运用动量定理 也可整体处理 即将这三个阶段看做一个整体过程 运用动量定理 图16 2 3 答案 1250N 方法总结 1 若物体在运