沪科版选修35 1.1 探究动量变化与冲量的关系 课件（33张）.pptx

第1章碰撞与动量守恒 学案1探究动量变化与冲量的关系 1 理解冲量和动量的定义 公式 单位及矢量性 2 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 解决有关实际问题 学习目标定位 知识储备区 3 1 质量m速度vmv 2 p mv 3 kg m s 4 相同 4 1 力的作用时间 2 i ft 3 n s 4 力的方向 知识链接 新知呈现 5 1 合力的冲量 2 i ft p 学习探究区 一 动量和冲量 二 动量定理 三 动量定理的应用 一 动量和冲量 问题设计 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 动量和冲量 回答 1 什么是动量 动量的方向如何确定 2 什么是冲量 冲量的方向如何确定 答案见要点提炼 要点提炼 1 动量 1 定义式 p mv 2 动量的矢量性 动量是量 它的方向跟物体的的方向相同 遵循矢量运算法则 3 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 4 动量具有相对性 由于速度与参考系的选择有关 一般以为参考系 矢 速度v 地球 2 冲量 1 冲量的定义式 i 2 冲量是 填 过程 或 状态 量 反映的是力在一段时间内的积累效果 3 冲量是矢量 冲量的方向跟的方向相同 ft 过程 合力f 动量和动能都是描述物体运动状态的物理量 它们有什么区别 它们之间数值的关系是怎样的 延伸思考 答案动量p mv是矢量 动能ek mv2是标量 所以物体速度v变化 无论大小还是方向 动量p一定变化 但物体速度v变化 动能ek不一定变化 数值关系 例1对于质量不变的物体 下列说法中正确的是 a 物体的动量改变 一定是速度大小改变b 物体的动量改变 一定是速度方向改变c 物体的运动速度改变 其动量一定改变d 物体的运动状态改变 其动量一定改变 解析动量是矢量 它的大小和方向两个因素中 只要有一个因素发生变化 动量就会变化 故正确选项为c d cd 例2质量为0 6kg的球以8m s的速度与竖直墙壁碰撞 碰后的速度反向 向西 大小也为8m s 求球与墙壁碰撞前后的动量变化量和动能变化量 解析选与墙壁碰前的方向 向东 为正方向v1 8m sv2 8m s p mv2 mv1 0 6 8 8 kg m s 9 6kg m s即动量变化量大小为9 6kg m s 方向向西 与初动量方向相反 动能变化量为 ek 答案见解析 返回 二 动量定理 设一个质量为m的物体 某一时刻速度为v0 在合外力f作用下 经过一段时间t 速度变为vt 试用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量 p与合外力f及作用时间t的关系 问题设计 答案根据牛顿第二定律 f ma 物体的加速度a 由 得 f 整理得 ft mvt mv0 p p或i p 要点提炼 1 动量定理的数学表达式 或 其中f为物体所受 2 应用动量定理的分析思路 1 明确研究对象和研究过程 2 分析研究对象的受力情况 确定过程的初末状态 3 选定正方向 根据动量定理列方程 4 解方程或作定性讨论 ft mvt mv0 i p 合力 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 设碰撞时间为0 1s g取10m s2 求小球对地板的平均冲力 解析选小球为研究对象 碰撞前的速度 v0 5m s方向向下 碰撞后的速度 vt 4m s方向向上 取竖直向上为正方向 碰撞过程由动量定理得 n mg t mvt mv0 得 n mg 0 5 10n 50n方向竖直向下 答案50n 方向竖直向下 返回 三 动量定理的应用 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 钉钉子时用铁锤好还是用橡皮锤好 铺地板砖时呢 问题设计 答案物体的动量变化一定时 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填充碎纸 泡沫塑料等柔软填充物是为了延长作用时间以减小物品受到的作用力 钉钉子时用铁锤好 因为它与钉子相碰的时间很短 可以对钉子产生较大的作用力 而铺地板砖时 用橡皮锤较好 可以延长作用时间 以减小作用力 要点提炼 用动量定理解释的现象一般可分为以下两种 情况1 当 p一定时 f 物体所受的力的作用时间越短 力就越 情况2 当f一定时 f t p 力的作用时间越短 力的冲量越 物体的动量变化就越 大 小 小 例4人从高处跳到低处时 为了安全 一般都是让脚尖先着地 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 解析设人从高处跳到低处的高度是h 且视为自由落体运动 则落地前的速度v 与地接触后速度变为零 设作用时间为t 因落地前 后速度一定 故无论是否让脚尖先着地 人的动量变化都相同 再根据动量定理知人受到的冲量相同 故a b错 选向下的方向为正方向 则根据动量定理有 nt mgt 0 mv 得n mg 让脚尖先着地 可以使作用时间变长 故人受到的冲力n变小 c对 脚尖先着地 对地面压力减小 可接触面积也减小 人对地面的压强不一定增大 故d错 答案为c 答案c 针对训练如图1所示 把重物g压在纸带上 用一水平力缓慢拉动纸带 重物跟着一起运动 若迅速拉动纸带 纸带将会从重物下抽出 解释这些现象的正确说法是 a 在缓慢拉动纸带时 重物和纸带间摩擦力小b 在迅速拉动纸带时 纸带给重物的摩擦力大c 在缓慢拉动纸带时 纸带给重物的冲量大d 在迅速拉动纸带时 纸带给重物的冲量小 图1 解析在缓慢拉动纸带时 重物与纸带之间是静摩擦力 在迅速拉动纸带时 它们之间是滑动摩擦力 静摩擦力可能比滑动摩擦力小些 也可能大些 但相差不大可认为相同 故选项a b错误 缓慢拉动纸带时 作用时间长 静摩擦力的冲量大 重物的动量变化大 所以重物跟随纸带一起运动 迅速拉动纸带时 作用时间短 滑动摩擦力的冲量小 重物的动量变化小 所以重物几乎不动 故选项c d正确 答案cd 返回 课堂要点小结 返回 自我检测区 1 2 3 4 1 关于物体的动量 下列说法中正确的是 a 运动物体在任一时刻的动量方向 一定是该时刻的速度方向b 物体的加速度不变 其动量一定不变c 动量越大的物体 其速度一定越大d 物体的动量越大 其惯性也越大 1 2 3 4 解析本题侧重于准确理解动量的概念 动量具有瞬时性 任一时刻物体动量的方向 即为该时刻的速度方向 选项a正确 加速度不变 则物体速度的变化率恒定 物体的速度均匀变化 故其动量也均匀变化 选项b错误 物体动量的大小由物体质量及速度大小共同决定 不是由物体的速度唯一决定 故物体的动量大 其速度不一定大 选项c错误 惯性由物体的质量决定 物体的动量越大 其质量并不一定越大 惯性也不一定越大 故选项d错误 答案a 1 2 3 4 2 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 a 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b 掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大 而掉在草地上的玻璃杯动量改变小 1 2 3 4 c 掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快 而掉在草地上的玻璃杯动量改变慢d 掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时 相互作用力大 而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小 答案cd 1 2 3 4 3 质量为m的钢球自高处落下 以速率v1碰地 竖直向上弹回 碰撞时间为 t 离地的速率为v2 在碰撞过程中 地面对钢球的冲量方向和大小为 a 向下 m v1 v2 mg tb 向下 m v1 v2 mg tc 向上 m v1 v2 mg td 向上 m v1 v2 mg t 1 2 3 4 解析取竖直向上为正方向 如图所示 由动量定理i p得 n mg t mv2 m v1 即i mg t m v2 v1 则i m v2 v1 mg t 方向竖直向上 答案d 1 2 3 4 4 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 s 则 1 2 3 4 1 试求车祸中车内质量