【新步步高】学高二物理人教版选修十六动量和动量定理PPT课件.ppt

第十六章 动量守恒定律 2020 1 8 1 目标定位 1 理解动量和动量的变化及其矢量性 会计算一维情况下的动量变化量 2 理解冲量的概念 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和解决实际问题 学案2动量和动量定理 2020 1 8 2 知识探究 自我检测 1 8 2020 3 一辆玩具小汽车向你驶来 碰了你一下 玩具小汽车可能被碰翻或者改变运动方向 假如一辆大汽车以同样的速度向你驶来 被碰翻的肯定不是大汽车 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 请阅读课本 动量 和例题1 一 动量 知识探究 问题设计 2020 1 8 4 回答 1 什么是动量 动量的方向如何确定 答案运动物体的质量和速度的乘积是动量 动量的方向与速度的方向相同 2 什么是动量的变化量 动量变化量的方向如何确定 答案如果物体在一条直线上运动 首先规定正方向 将矢量运算转化为代数运算 动量变化量 p p p m v v m v为矢量式 其方向与 v的方向相同 2020 1 8 5 要点提炼 1 动量的定义式 p 2 对动量的理解 1 动量的矢量性 动量是矢量 方向与的方向相同 运算遵循平行四边形定则 若规定了正方向 则可用 号表示动量的方向 2 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 mv 速度 正 负 2020 1 8 6 3 对动量变化 p p p的理解 1 矢量性 与的方向相同 2 若p p不在一条直线上 要用求矢量差 3 若p p在一条直线上 先规定 再用正 负表示p p 则可用 p p p 进行代数运算 速度变化 平行四边形定则 正方向 mv mv 2020 1 8 7 mv 标量 不一定 2020 1 8 8 物体的速度大小不变 动量一定不变吗 动能呢 答案不一定 动量是矢量 其方向与速度方向相同 若速度方向变化 动量方向也随之变化 动能是标量 速度大小不变 动能不变 延伸思考 2020 1 8 9 二 动量定理 如图1所示 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作用下 经过时间t 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 问题设计 图1 2020 1 8 10 根据牛顿第二定律F ma 整理得 Ft m v v mv mv即Ft mv mv p 2020 1 8 11 1 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 冲量是矢量 冲量的方向与相同 要点提炼 Ft 过程 时间 力F的方向 2020 1 8 12 2 动量定理 1 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 动量定理的数学表达式 其中F为物体受到的 动量变化量 Ft mv mv 合外力 2020 1 8 13 3 对动量定理的理解 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因 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 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 2020 1 8 14 运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸 泡沫塑料等柔软填充物 答案物体的动量变化量一定时 力的作用时间越短 力就越大 反之就越小 运输易碎物品包装箱内放置碎纸 泡沫塑料等柔软填充物是为了增大作用时间以减小物品受到的作用力 延伸思考 2020 1 8 15 典例精析 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100m s 假设球飞来的速度为50m s 运动员将球以100m s的速度反向击回 设羽毛球的质量为10g 试求 1 运动员击球过程中羽毛球的动量变化量 解析以羽毛球飞来的方向为正方向 则p1 mv1 10 10 3 50kg m s 0 5kg m s p2 mv2 10 10 3 100kg m s 1kg m s 一 对动量及变化量的理解 2020 1 8 16 所以动量的变化量 p p2 p1 1kg m s 0 5kg m s 1 5kg m s 即羽毛球的动量变化量大小为1 5kg m s 方向与羽毛球飞来的方向相反 答案1 5kg m s 方向与羽毛球飞来的方向相反 2020 1 8 17 2 在运动员的这次扣杀中 羽毛球的速度变化 动能变化各是多少 解析羽毛球的初速度 v 50m s 羽毛球的末速度 v 100m s 所以 v v v 150m s 所以 Ek Ek Ek 37 5J 答案150m s 方向与羽毛球飞来的方向相反37 5J 2020 1 8 18 例2在倾角为37 足够长的斜面上 有一质量为5kg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2s的时间内 物体所受各力的冲量 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 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I Ft 是矢量 重力的冲量IG Gt mgt 5 10 2N s 100N s 方向竖直向下 二 冲量及冲量的计算 2020 1 8 20 支持力的冲量IFN FNt mgcos t 5 10 0 8 2N s 80N s 方向垂直于斜面向上 摩擦力的冲量IFf Fft mgcos t 0 2 5 10 0 8 2N s 16N s 方向沿斜面向上 答案见解析 2020 1 8 21 例3质量为0 5kg的弹性小球 从1 25m高处自由下落 与地板碰撞后回跳高度为0 8m g取10m s2 1 若地板对小球的平均冲力大小为100N 求小球与地板的碰撞时间 解析碰撞前的速度 三 对动量定理的理解和应用 2020 1 8 22 碰撞后的速度 取竖直向上为正方向 碰撞过程由动量定理得 F mg t mv2 mv1 解得 t 0 047s答案0 047s 2020 1 8 23 2 若小球与地板碰撞无机械能损失 碰撞时间为0 1s 求小球对地板的平均冲力 解析由于小球与地板碰撞无机械能损失故碰撞后球的速度 v2 5m s 方向竖直向上由动量定理得 F mg t mv2 mv1 解得F 55N由牛顿第三定律得小球对地板的平均冲力大小为55N 方向竖直向下 答案55N 方向竖直向下 2020 1 8 24 针对训练质量m 70kg的撑竿跳高运动员从h 5 0m高处落到海绵垫子上 经 t1 1s后停止 则该运动员身体受到的平均冲力约为多少 如果是落到普通沙坑中 经 t2 0 1s停下 则沙坑对运动员的平均冲力约为多少 g取10m s2 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 2020 1 8 25 答案1400N7700N 2020 1 8 26 课堂要点小结 2020 1 8 27 1 2 3 4 自我检测 1 对动量及变化量的理解 关于动量的变化量 下列说法中正确的是 A 做直线运动的物体速度增大时 动量的增量 p与速度的方向相同B 做直线运动的物体速度减小时 动量的增量 p与运动方向相反C 物体的速度大小不变时 动量的增量 p为零D 物体做曲线运动时 动量的增量 p一定不为零 2020 1 8 28 解析当做直线运动的物体速度增大时 其末动量p2大于初动量p1 由矢量的运算法则可知 p p2 p1 0 与速度方向相同 如图甲所示 选项A正确 当做直线运动的物体速度减小时 p p2 p1 0 即p2 p1 如图乙所示 此时 p与物体的运动方向相反 选项B正确 1 2 3 4 2020 1 8 29 当物体的速度大小不变时 动量可能不变化 即 p 0 也有可能动量大小不变而方向变化 此种情况 p 0 选项C错误 物体做曲线运动时 速度的方向不断变化 故动量一定变化 p一定不为零 如图丙所示 选项D正确 1 2 3 4 答案ABD 2020 1 8 30 1 2 3 4 2 冲量及冲量的计算 如图2所示 一个物体在与水平方向成 角的拉力F的作用下匀速前进了时间t 则 图2 A 拉力F对物体的冲量大小为Ftcos B 拉力对物体的冲量大小为Ftsin C 摩擦力对物体的冲量大小为Ftsin D 合外力对物体的冲量大小为零 2020 1 8 31 1 2 3 4 解析求冲量时 必须明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量 本题中 作用的时间都是一样的 求力F对物体的冲量就是Ft 所以A B均错 物体受到的摩擦力Ff Fcos 所以摩擦力对物体的冲量大小为Fft Fcos t C错 物体匀速运动 合外力为零 所以合外力对物体的冲量大小为零 D对 答案D 2020 1 8 32 1 2 3 4 3 对动量定理的理解和应用 从同样高度落下的玻璃杯 掉在水泥地上容易打碎 而掉在草地上不容易打碎 其原因是 掉在水泥地上的玻璃杯动量大 而掉在草地上的玻璃杯动量小 掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大 掉在草地上的玻璃杯动量改变小 掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快 掉在草地上的玻璃杯动量改变慢 掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时 相互作用时间短 而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时 相互作用时间长A B C D 2020 1 8 33 1 2 3 4 2020 1 8 34 1 2 3 4 由此可见 t越小 玻璃杯所受撞击力F越大 玻璃杯就越容易碎 杯子掉在草地上作用时间较长 动量变化慢 撞击力小 因此玻璃杯不易碎 答案D 2020 1 8 35 1 2 3 4 4 对动量定理的理解和应用 一辆轿车强行超车时 与另一辆迎面驶来的轿车相撞 两车相撞后连为一体 两车车身因相互挤压 皆缩短了0 5m 据测算两车相撞前的速度约为30m