高考物理 核心要点突破系列 第8章第一节《冲量和动量》课件 新人教版选修35.ppt

第一节冲量和动量 目标概览学习目标 1 知道冲量和动量的概念 2 会计算恒力冲量及一维的动量变化 重点难点 1 重点 冲量和动量的概念 2 难点 动量变化量的计算 学法指导 进一步体验矢量的运算 感悟速度和动量 力和冲量的关系 核心要点突破 课堂互动讲练 随堂达标自测 基础知识梳理 课时活页训练 第一节冲量和动量 基础知识梳理 一 冲量1 定义 和力的作用时间t的乘积 叫做力的冲量 通常用符号i表示冲量 2 公式 单位 符号 3 方向 冲量是 方向是由力的方向决定的 力f ft i ft 牛秒 矢量 n s 思考1 一个力f作用在某物体上一段时间 物体仍保持静止 则这个力对物体冲量大小为0还是ft 思考 提示 1 ft 二 动量1 定义 物体的 和 的乘积 叫做动量 动量通常用符号p来表示 2 公式 单位 千克米每秒 符号 kg m s 3 方向 动量是 它的方向与 的方向相同 质量m mv p mv 速度 矢量 速度v 三 动量的变化 p1 定义 某段运动过程 或时间间隔 末态的动量p 跟初态的动量p的 矢量 差 称为动量的变化 或动量的增量 即 p 2 方向 动量的变化 p是 量 它的方向是由速度的变化 v决定的 p p 矢 思考2 动量变化 p与末态的动量p 初态的动量p一定在一条直线上吗 思考 提示 2 不一定 核心要点突破 一 对冲量的理解1 对冲量的理解应明确以下几点 1 冲量是矢量 因为力是矢量 故冲量也是矢量 但冲量的方向一般并不是力的方向 如果在作用时间内力为恒力则方向与力的方向一致 如果在作用时间内力是变力 尤其是力的方向在变化时 冲量的方向应是平均力的方向 也是物体动量变化的方向 2 冲量具有时间性 积累性 冲量是过程量 是力在时间上的积累 因此在谈到冲量时 必须明确是哪个力在哪段时间或哪个过程的冲量 3 冲量具有绝对性 由于力和时间都跟参考系的选择无关 因此冲量也跟参考系的选择无关 另外 冲量和力的区别在于力是瞬时量 有力的作用 物体的运动状态就会发生改变 即产生加速度 而力的冲量是一个与时间有关的过程量 要改变物体的速度 必须经过一段时间积累才能实现 力的大小与冲量的大小并无必然联系 特别提醒1 力作用在物体上经过一段时间 该力必有冲量 但该力不一定做功 2 公式i f t只适用于求t时间内恒力f的冲量 若计算合外力的冲量 可根据情况采用以下两种方法 当各力作用时间相同时 用i合 f合 t计算 当各个力作用时间不同或有先后时 合力的冲量等于各个力冲量的矢量和 即i合 f1t1 f2t2 f3t3 2 用图象法求解变力冲量f t图象中 两坐标轴所围成的 面积 表示t时间内力f的冲量 如图8 1 1所示 图8 1 1 即时应用1 如图8 1 2所示 放在水平桌面上的物体 质量为m 现用与水平方向成 角的恒力f拉它 作用时间为t 物体没有被拉动 那么在时间t内 下列说法正确的是 图8 1 2 a 拉力对物体的冲量为ftcos b 重力对物体的冲量为mgtc 支持力对物体的冲量应为零d 物体所受的合冲量应为零解析 选bd 由冲量的定义式i ft可知 拉力对物体的冲量为ft a错 重力对物体的冲量为mgt b对 物体静止 支持力fn mg fsin 所以支持力对物体的冲量为 mg fsin t c错 物体静止 物体所受合力为0 所以物体所受的合冲量为零 d对 二 对动量的理解1 动量是动力学中描述物体运动状态的物理量 因其与状态对应 故动量为状态量 在理解动量概念时 应注意以下三点 1 动量的瞬时性 由于动量为状态量 因此说动量时必须明确是物体在哪一时刻或哪一位置时的动量 即速度v应为瞬时速度 2 动量的矢量性 动量是矢量 大小为mv 方向与v的方向相同 因此 在说明物体的动量时 不仅要说明动量的大小 还要说明动量的方向 3 动量的相对性 由于物体的速度与参考系的选取有关 因此物体的动量也与参考系的选取有关 选取不同的参考系 同一运动物体的动量可能不同 但在通常情况下或不作说明时 物体的动量是指相对于地面的动量 2 动量与动能的区别和联系 即时应用2 下列说法中正确的是 a 物体的动量越大 则速度越大b 物体的动量越大 则惯性越大c 质量恒定的物体的动量发生变化 则动能必发生变化d 质量恒定的物体的动能发生变化 则动量必发生变化 解析 选d 物体的动量是指物体的质量和速度的乘积 物体的动量大 即它的质量和速度的乘积大 物体的动量大 速度不一定大 惯性 由质量决定 也不一定大 动量是矢量 方向与速度方向相同 如在匀速圆周运动中 物体的动量发生变化 但动能不变 动能是标量 质量一定的物体 动能发生变化时 速度大小一定发生变化 因此动量必发生变化 三 对动量的变化的理工科解1 动量p p 是描述运动状态的状态量 动量的变化 p是对应某一物理过程的过程量 其大小和方向由p 与p的矢量差决定 2 因为动量p p都是矢量 所以动量的变化 p也是矢量 运算应遵循平行四边形定则 若初 末动量p p 在同一直线上 则可先设一个正方向 p p 中凡与正方向相同的取正值 与正方向相反的取负值进行运算 运算结果 p是正值时 说明 p的方向与所设正方向一致 p为负值时 说明 p的方向与所设正方向相反 这样 就将复杂的矢量运算转化为代数运算 特别提醒在曲线运动中 由于物体的速度方向时刻改变 所以物体的动量也时刻改变 即时应用3 下列说法中正确的是 a 物体的动量改变时 速度大小一定改变b 物体的动量改变时 速度方向一定改变c 物体的运动状态改变 其动量一定改变d 物体的速度方向改变 其动量一定改变解析 选cd 动量是矢量 只要速度大小和方向中有一项发生变化 动量就一定变化 课堂互动讲练 关于动量和冲量 下列说法中正确的是 a 质量和速率都相同的物体动量一定相同b 物体的运动状态改变 它的动量一定改变c 在任何相等的时间内 物体受到的冲量相同 物体做匀变速运动d 沿水平支持面运动的物体 支持力与速度方向垂直 所以支持力没有冲量 解析 根据动量的定义 动量是质量和速度的乘积 因此由质量和速度决定 而不是速率 a项错 物体状态改变 速度改变 动量也发生变化 b项对 任何相等的时间内 冲量相同说明物体受恒力 c项正确 冲量等于力与时间的乘积 与物体运动状态无关 d项错 答案 bc 思维升华 1 冲量 动量都是矢量 分析问题时对其方向要引起足够的重视 2 矢量相同必须是两矢量的大小和方向均相同 而两物理量相等通常仅指大小相等 把质量为2kg的物体放在粗糙水平面上 动摩擦因数 0 2 如图8 1 3所示 在与水平方向夹角为 53 的拉力f 10n作用下从静止开始运动 求在2s内力f对物体的冲量及物体获得的动量 g 10m s2 cos53 0 6 sin53 0 8 图8 1 3 解析 2s内力f的冲量为if ft 10 2n s 20n s 对物体受力分析如图8 1 4所示 则有图8 1 4 fn fsin mg ff fnfcos ff ma联立各式并代入数据解得a 1 8m s22s末速度v at 1 8 2m s 3 6m s2s末物体的动量为p mv 2 3 6kg m s 7 2kg m s 答案 20n s7 2kg m s 误区警示 冲量定义为 力与力作用时间的乘积 题目中求力f的冲量 就不应把此力分解 其解法不要与功的计算式w fcos s混淆了 一个质量为10g的钢球从空中竖直落下 以10m s的速度碰到放在水平面的钢板上 瞬间又以9m s的速度被竖直反弹 若取竖直向上的方向为正 求 1 钢球与钢板相碰前 后的动量 2 钢球与钢板相碰中动量的变化 解析 根据动量p mv及动量变化 p p2 p1进行处理 1 根据动量p mv及取竖直向上的方向为正 知