学沪科版选修35 1.1探究动量变化与冲量的关系 课件（2）（43张）.ppt

1 1探究动量变化与冲量的关系 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 1 1 课标定位 学习目标 1 理解动量与冲量的概念 2 理解动量定理及其表达式 3 会应用动量定理处理变力的冲量 求平均作用力 重点难点 动量定理的理解与应用 动量与冲量的区别与联系 动量定理的应用 课标定位 课前自主学案 一 动量和冲量动量定理1 冲量 1 概念 力和 的乘积ft叫做冲量 2 公式 i ft 3 单位 国际单位制中是 符号是n s 4 矢量性 冲量是矢量 它的方向与 的方向相同 力的作用时间 牛顿秒 力 思考感悟1 一个物体静止在水平面上一段时间 物体重力的冲量为零吗 提示 不为零 尽管物体静止 但物体受到重力 且作用了一段时间 所以重力冲量不为零 注 对冲量的理解和计算1 某个力的冲量仅由力和作用时间共同决定 与其他力是否存在及物体的运动状态无关 2 冲量是过程量 它反映的是力在一段时间内的积累效果 所以 它取决于力和时间两个因素 较大的力在较短时间内的积累效果 可以和较小的力在较长时间内的积累效果相同 3 冲量是矢量 对恒力的冲量可直接用i ft计算 方向就是力的方向 如果力是变力 特别是力的方向发生变化 冲量的方向就不再是力的方向了 应该是平均作用力的方向 4 求合冲量的两种方法 1 可分别求每一个力的冲量 再求各冲量的矢量和 2 如果各力的作用时间相同 也可以先求合力 再用i合 f合t求解 5 用图像法求解变力的冲量f t图像中 两坐标轴所围成的 面积 表示t时间内力f的冲量 如图1 1 1所示 图1 1 1 特别提醒 求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量 这个力是变力还是恒力 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 用20n的拉力竖直向上拉重为15n的物体 2s内物体所受合力的冲量大小为 a 70n sb 5n sc 40n sd 10n s解析 选d 先求合力 再求冲量 d项正确 2 动量 1 定义 物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量 2 公式 p mv 3 单位 国际单位制中是千克米每秒 符号是 4 矢量性 动量是矢量 它的方向与 的方向相同 动量运算服从 法则 kg m s 速度 矢量的合成和分解 注 对动量和动量变化的理解1 对动量的理解 1 动量是状态量 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 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 服从矢量运算法则 3 动量的相对性 由于物体的速度与参考系的选择有关 因此物体的动量也与参考系的选择有关 在中学阶段 动量表达式中的速度一般是以地球为参照物的 2 动量的变化 1 定义 动量变化 p等于物体的末动量p 与初动量p的差 即 p p p 2 动量变化的方向 动量变化是矢量 动量变化的方向就是速度变化的方向 3 动量变化的计算 动量变化是矢量 其大小和方向可由p 与p的矢量差决定 而计算矢量差要用平行四边形定则 共线的动量运算 先选定一个方向为正方向 可转化为代数运算 若 p 0 说明 p的方向与选取的正方向相同 若 p 0 说明 p的方向与选取的正方向相反 特别提醒 动量变化与速度变化在物理概念表示方法上相似 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 质量为10kg的物体 当其速率由3m s变为4m s时 它的动量变化 p的大小不可能是 a 10kg m sb 50kg m sc 70kg m sd 90kg m s解析 选d 根据动量变化 p mv2 mv1知 当v1和v2的方向相同时 p mv2 mv1 10kg m s 动量变化最小 当v1和v2的方向相反时 p mv2 mv1 70kg m s 动量变化最大 所以10kg m s p 70kg m s 3 动量定理 1 内容 物体所受合力的冲量等于物体的 2 公式 i p或ft 动量变化 p p 注 对动量定理的理解和应用1 对动量定理的理解 1 动量定理 物体所受合力的冲量等于物体的动量变化 ft p p末 p初 2 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 3 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 4 动量定理反映了动量变化与合外力的冲量的因果关系 冲量是因 动量变化是果 思考感悟2 能否应用动量定理求解变力的冲量 提示 能 思考感悟 质量为m的物体 沿着半径为r的轨道以速率v做匀速圆周运动 求物体所受合力在半个周期内的冲量 速度v0水平抛出一个质量为1kg的物体 若在抛出后5s落地 5s落地 求它在3s内的动量变化 后3s内的动量变化 二 动量定理的应用理论分析 由动量定理可知 如果物体的动量变化一定 那么它受到的冲量也一定 因此作用时间越短 力就越大 作用时间越长 力就越小 思考感悟3 在进行跳高比赛时 为什么要放上很厚的海绵垫子 提示 人跳过横杆后 可认为人做自由落体运动 落地时速度较大 人落到海绵垫子上时 可经过较长的时间速度减小为零 在动量变化相同的情况下 人受到的冲力减小 对运动员起到保护作用 2 应用动量定理解决问题的一般步骤 选定研究对象 进行受力分析和运动的初 末状态分析 选定正方向 由动量定理列式求解 特别提醒 动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动 对微观现象和高速运动仍然适用 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 下面说法正确的是 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 物体动量增量的方向 就是它所受冲量的方向d 物体所受合外力越大 它的动量变化就越快 课堂互动讲练 关于冲量 下列说法中正确的是 a 冲量是物体动量变化的原因b 作用在静止的物体上的力的冲量一定为零c 动量越大的物体受到的冲量越大d 冲量的方向就是物体受力的方向 精讲精析 力作用一段时间便有了冲量 而力作用一段时间后 物体的运动状态发生了变化 物体的动量也发生了变化 因此说冲量使物体的动量发生了变化 a选项正确 只要有力作用在物体上 经历一段时间 这个力便有了冲量i ft 与物体处于什么状态无关 物体运动状态的变化情况 是所有作用在物体上的力共同产生的效果 所以b选项不正确 物体所受冲量i ft与物体动量的大小p mv无关 c选项不正确 冲量是一个过程量 只有在某一过程中力的方向不变时 冲量的方向才与力的方向相同 故d选项不正确 答案 a 方法总结 力的冲量与物体运动状态无关 只有力为恒力时 力的冲量的方向才与力的方向相同 一个质量是0 1kg的钢球 以6m s的速度水平向右运动 碰到一个坚硬的障碍物后被弹回 沿着同一直线以6m s的速度水平向左运动 碰撞前后钢球的动量有没有变化 思路点拨 动量是矢量 题中钢球速度反向 说明速度发生变化 因此动量必发生变化 计算变化量时应规定正方向 精讲精析 取向左的方向为正方向物体原来的动量 p1 mv1 0 1 6kg m s 0 6kg m s 弹回后物体的动量 p2 mv2 0 1 6kg m s 0 6kg m s 动量变化 p p2 p1 0 6kg m s 0 6kg m s 1 2kg m s 动量变化量为正值 表示动量变化量的方向向左 答案 有变化 变化量方向向左 大小为1 2kg m s 方法总结 动量及动量变化都是矢量 在进行动量变化的计算时应首先规定正方向 这样各矢量中方向与正方向一致的取正值 方向与正方向相反的取负值 从而把矢量运算变成代数加减 下列几种物理现象的解释中 错误的是 a 砸钉子时不用橡皮锤 只是因为橡皮锤太轻b 跳高时在沙坑里填沙 是为了减小冲量c 推车时推不动是因为推力的冲量为零d 动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用 两个物体将同时停下来 思路点拨 动量定理中的冲量是研究对象所受合外力的冲量 不是受到的某一个力的冲量 精讲精析 砸钉子时不用橡皮锤 一是因为橡皮锤太轻 动量变化小 二是因为缓冲时间长 从而导致冲力小 跳高时在沙坑里填沙 是为了增长缓冲时间 减小冲力 推车时推不动 由i ft可知 推力冲量不为零 由动量定理得 动量相同的两个物体受到相同的制动力 将一起停下来 故a b c错误 d正确 答案 abc 规律总结 利用动量定理分析问题时 要把哪个量不变 哪个量变化搞清楚 如图1 1 2所示 质量为1kg的钢球从5m高处自由下落 又反弹到离地3 2m高处 若钢球和地面之间的作用时间为0 1s 求钢球所受地面的平均作用力 g取10n kg 思路点拨 钢球着地后与地面间的相互作用力是变力 在解决该问题时通常把这种变力看成是一种平均效果力 即平均力 然后利用动量定理求解 答案 见自主解答 方法总结 1 由于动量定理表达式是一个矢量式 对同一直线上的作用过程 要选取正方向 2 要注意分清相互作用的过程 找出初 末状态的动量和在此过程中物体的受力 变式训练质量m 500g