山东省成武一中高中物理 16.2 动量和动量定理课件 新人教版选修35.ppt

1 理解动量的概念 知道动量的含义 知道动量是矢量 2 知道动量的变化也是矢量 会正确计算一维动量变化 3 理解动量定理的内容 会用动量定理进行定量计算与定性分析有关现象 过程与方法1 体会动量概念建立的过程 2 正确认识动量定理 情感 态度与价值观1 养成分析 归纳物理规律的良好素质 2 提高抽象思维的能力和运用物理规律分析解决问题的能力 1 物理学中把 定义为动量 用字母 表示 即 由于速度是矢量 所以动量也是矢量 它的方向与 的方向相同 2 力与力的 的乘积叫做力的冲量 通常用字母 表示 i 3 物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受 这个关系叫做动量定理 其表达式为 i或mv mv 答案 1 mvpp mv速度2 作用时间if t t 3 力的冲量p pf t t 知识点1动量 1 动量的定义 物体的质量和运动速度的乘积叫做物体的动量 记作p mv 动量是动力学中反映物体运动状态的物理量 是状态量 在谈及动量时 必须明确是物体在哪个时刻或哪个状态所具有的动量 在中学阶段 动量表达式中的速度一般是以地球为参考系的 2 动量的矢量性 动量是矢量 它的方向与物体的速度方向相同 服从矢量运算法则 3 动量的单位 动量的单位由质量和速度的单位决定 在国际单位制中 动量的单位是千克 米 秒 符号为kg m s 4 动量的变化 p 动量是矢量 它的大小p mv 方向与速度的方向相同 因此 速度发生变化时 物体的动量也发生变化 速度的大小或方向发生变化时 速度就发生变化 物体具有的动量的大小或方向也相应发生了变化 我们就说物体的动量发生了变化 设物体的初动量p mv 末动量p mv 则物体动量的变化 p p p mv mv 由于动量是矢量 因此 上式是矢量式 例1 一质量m 0 2kg的皮球从高h 0 8m处自由落下 与地面相碰后反弹的最大高度h 0 45m 试求 球与地面相互作用前 后时刻的动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化 答案 p1 0 8kg m s 方向向下p2 0 6kg m s 方向向上 p 1 4kg m s 方向向上 对应训练 1 关于物体的动量 下列说法中正确的是 a 物体的动量越大 其惯性越大b 物体的动量越大 其速度越大c 物体的动量越大 其动能越大d 物体的动量发生变化 其动能可能不变 答案 d 知识点2动量定理1 冲量 1 定义 力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量 2 冲量是描述力在某段时间内累积效果的物理量 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关系 在计算时必须明确是哪一个力在哪一段时间上的冲量 3 关于i ft公式中t是力作用的时间 f必须是恒力 可以是某一个恒力 也可以是几个恒力的合力 非恒力除随时间均匀变化的力可取平均值以外 一般不能用此式表达 4 变力冲量 若所求冲量的力是变力 可利用动量定理i p来求 在f t图象下的面积就是力的冲量 如图16 2 1甲所示 若求变力的冲量 仍可用面积表示 如图16 2 1乙所示 说明 判断两个力的冲量相同 其依据是二力冲量的大小和方向均相同 缺一不可 求冲量时要认清是求哪个力的冲量 这个力是变力还是恒力 2 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量 2 表达式 p p i或mv mv f t t 3 理解 它反映了物体所受冲量与其动量变化量两个矢量间的关系 式子中的 包括大小相等和方向相同 注意i合与初末动量无必然联系 式子中的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 动量定理具有普遍性 即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线 作用力不论是恒力还是变力 几个力作用的时间不论是相同还是不同都适用 动量定理反映了动量变化量与合外力冲量的因果关系 冲量是因 动量变化是果 5 动量定理的选择使用 在物理情境不涉及加速度和位移的情况下 研究运动和力的关系时 用动量定理 动量定理不考虑运动的细节和力的瞬时效果且适用于变力 动量定理的研究对象是单个物体 或单个物体系 反映了外界物体对该研究对象的总冲量与研究对象的动量变化量的关系 物体系内部物体之间的冲量不引起物体系的动量变化 动量定理求解曲线运动中的动量变化时使运算变得更简单 例2 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 设碰撞时间为0 1s 取g 10m s2 求小球对地板的平均冲力 答案 50n方向竖直向下 解析 解法一 分段处理 取小球为研究对象 根据物体做自由落体和竖直上抛运动 可知 对应训练 2 在例2的问题情况下 1 若小球对地板的平均冲力大小为100n 求小球与地板的碰撞时间 2 若小球与地板碰撞无机械能损失 碰撞时间仍为0 1s 求小球对地板的平均冲力 2 由于小球与地板碰撞无机械能损失 故碰撞后球的速度v 2 5m s 方向向上 由动量定理 n mg t mv 2 mv1 解得 n 55n由牛顿第三定律得小球对地板的压力为55n 方向竖下向下 答案 1 0 047s 2 55n 方向竖直向下 一 动量与动能的区别与联系 例3 一个物体在运动的一段时间内 动能的变化量为零 则 a 物体做匀速直线运动b 物体动量变化量为零c 物体的初末动量大小相等d 物体的初末动量可能不同 答案 cd 二 应用动量定理解决问题的一般步骤 1 选定研究对象 2 进行受力分析和运动的初 末状态分析 3 选定正方向 由动量定理列式求解 2 区别 一是两者反映的对应关系不同 牛顿第二定律是反映力和加速度之间的瞬时对应关系 而动量定理是反映在某段运动过程中力的时间积累 冲量 与该过程初 末状态物体的动量变化之间的对应关系 二是两者的适用范围不同 牛顿第二定律只适用于宏观物体的低速运动 对高速运动的物体和微观粒子不适用 而动量定理却是普遍适用的 推铅球时为什么要滑步 在田径运动会上 投掷标枪的运动员 大都是用助跑的方法 在快速奔跑中把投掷物投掷出去 这是为了使投掷物在出手以前就有较高的运动速度 再加上运动员有力的投掷动作 投掷物就能飞得更远 推铅球时 运动员被限制在固定半径的投掷圈内 根本无法通过助跑来提高铅球的初速度 如果站在那儿不动 把处于静止状态的铅球投掷出去 那是投掷不远