教科版选修35 第一章 2动量 课时1 课件（36张）.pptx

课时1动量及动量定理 第一章2动量 学习目标 1 理解动量概念及其矢量性 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 3 能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 动量1 动量 1 定义 物体的和的乘积叫做物体的动量 用符号p表示 单位 2 动量是 选填 矢 或 标 量 方向与相同 运算遵循平行四边形定则 3 动量是 选填 状态量 或 过程量 2 动量变化 p p p 1 方向 与的方向相同 2 若p p不在一条直线上 要用求矢量差 质量 速度 矢 速度的方向 状态量 速度变化 平行四边形定则 kg m s 二 动量定理1 冲量 1 定义 力与的乘积叫做力的冲量 2 公式 i 3 单位 符号 2 动量定理 1 内容 物体所受合外力的等于物体 2 公式 或i p 力的作用时间 ft 牛顿 秒 n s ft mv mv 冲量 动量的变化 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 质量不变 的动能改变 它的动量一定改变 4 冲量是矢量 其方向与力的方向相同 5 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 6 物体受到的合外力的冲量越大 它的动量变化量一定越大 答案 2 质量为m的物体以初速度v竖直向上抛出 经时间t 达到最高点 速度变为0 以竖直向上为正方向 重力加速度为g 在这个过程中 物体的动量变化量是 重力的冲量是 mv mgt 答案 重点探究 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60kg的运动员 包括球 以5m s的速度向东奔跑 他的动量是多大 方向如何 若他以大小不变的速率做曲线运动时 他的动量是否变化 一 对动量及其变化量的理解 答案300kg m s方向向东变化 答案 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300kg m s方向向西 答案 知识深化 1 动量 p mv 是描述物体运动状态的物理量 2 动量的变化量 1 动量变化的三种情况 大小变化 方向变化 大小和方向同时变化 2 关于动量变化量的求解 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 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 假设羽毛球飞来的速度为50m s 运动员将羽毛球以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 答案1 5kg m s 方向与羽毛球飞来的方向相反 答案 解析 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 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 2 运动员击球过程中羽毛球的动能变化量 答案37 5j 答案 解析 所以 ek ek ek 37 5j 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 2 联系 动量和动能都是描述物体运动状态的物理量 大小关系为ek 导学探究 如图1所示 一个质量为m的物体在与水平方向成 角的拉力f的作用下保持静止状态 经过一段时间t 拉力f做的功是多少 拉力f的冲量是多大 图1 二 冲量及冲量的计算 答案拉力f做的功是零 但冲量是ft 答案 知识深化 1 求冲量时 一定要注意是哪个力在哪一段时间内的冲量 2 公式i ft只适用于计算恒力的冲量 若求变力的冲量 可考虑用以下方法求解 1 用动量定理i mv mv求冲量 2 若力随时间均匀变化 则可用平均力求冲量 3 若给出了力f随时间t变化的图像 可用f t图像与t轴所围的面积求冲量 例2在倾角为37 足够长的固定斜面上 有一质量为5kg的物体沿斜面下滑 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 答案见解析 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 重力的冲量ig gt mgt 5 10 2n s 100n s 方向竖直向下 支持力的冲量in nt mgcos37 t 5 10 0 8 2n s 80n s 方向垂直于斜面向上 摩擦力的冲量if ft mgcos37 t 0 2 5 10 0 8 2n s 16n s 方向沿斜面向上 答案 解析 1 在求力的冲量时 首先明确是求哪个力的冲量 是恒力还是变力 如是恒力 再用i ft进行计算 2 注意不要忘记说明冲量的方向 导学探究 1 如图2所示 一个质量为m的物体 与水平面无摩擦 在水平恒力f的作用下 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变化量 p与恒力f及作用时间t的关系 图2 三 动量定理的理解和应用 答案 根据牛顿第二定律f ma 整理得 ft m v v 即ft mv mv p 2 在日常生活中 有不少这样的事例 跳远时要跳在沙坑里 跳高时在下落处要放海绵垫子 从高处往下跳 落地后双腿往往要弯曲 轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡胶轮胎 这样做的目的是什么 答案延长作用时间以减小作用力 答案 知识深化 1 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 2 应用动量定理定量计算的一般步骤 例3如图3所示 用0 5kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里 击打时铁锤的速度为4 0m s 如果击打后铁锤的速度变为0 击打的作用时间是0 01s 求 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 答案200n 方向竖直向下 解析以铁锤为研究对象 不计重力时 只受钉子的作用力 方向竖直向上 设为f1 取竖直向上为正方向 由动量定理可得f1t 0 mv所以f1 n 200n 方向竖直向上 由牛顿第三定律知 钉子受到的平均作用力为200n 方向竖直向下 答案 解析 图3 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 g取10m s2 答案205n 方向竖直向下 解析若考虑重力 设此时铁锤受钉子的作用力为f2 对铁锤应用动量定理 取竖直向上为正方向 则 f2 mg t 0 mv 答案 解析 由牛顿第三定律知 钉子受到的平均作用力为205n 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 一般是选地面为参考系 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 例4 多选 对下列几种物理现象的解释 正确的是a 击打钉子时 不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻b 跳远时 在沙坑里填沙 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 答案 解析击打钉子时 不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长 作用力小 跳远时 在沙坑里填沙 是为了延长人与地的接触时间 减小作用力 所以a b项不正确 据动量定理f t p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 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 达标检测 1 动量定理的理解 多选 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 物体动量变化量的方向 就是它所受合外力的冲量方向d 物体所受合外力冲量越大 它的动量变化量就越大 1 2 3 4 答案 2 动量定理的简单应用 多选 在任何相等时间内 物体动量的变化量总是相等的运动可能是a 匀速圆周运动b 匀变速直线运动c 自由落体运动d 平抛运动 答案 1 2 3 4 3 动量定理的分析 篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球 两臂随球迅速收缩至胸前 这样做可以a 减小球对手的冲量b 减小球对人的冲击力c 减小球的动量变化量d 减小球的动能变化量 1 2 3 4 答案 解析 解析在篮球运动员接球的过程中 手对球的冲量等于球的动量的变化量 接球时 两臂随球迅速收缩至胸前 并没有减小球对手的冲量 也没有减小球的动量变化量 更没有减小球的动能变化量 只是延长了手与球的作用时间 从而减小了球对人的冲击力 b正确 4 动量定理的计算 0 2kg的小球竖直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向弹回 取竖直向上为正方向 g取10m s2 1 小球与地面碰撞前后的动量变化量的大小为多少 答案 解析 1