粤教版选修35 第一章 第二节 动量　动量守恒定律（一） 课件（37张）.ppt

第二节动量动量守恒定律 一 第一章碰撞与动量守恒 学习目标 1 理解动量 冲量的概念 知道动量的变化量也是矢量 2 理解动量定理的确切含义 会用其来解释和计算碰撞 缓冲等现象 内容索引 知识探究新知探究点点落空 题型探究重点难点各个击破 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 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高大结实的对方运动员时 自己被碰的人仰马翻 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 答案动量是300kg m s 方向向东 做曲线运动时他的动量变化了 因为方向变了 一 动量及其变化 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 动量的变化量方向如何 答案300kg m s 方向向西 答案 知识梳理 动量和动量的变化量1 动量p 1 定义 运动物体的和的乘积叫做物体的动量 符号 p 单位 2 动量的矢量性 动量是 填 矢 或 标 量 方向与 相同 2 动量变化量 p p p 1 矢量性 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 kg m s 矢 速度的方向 速度变化 平行四边形定则 即学即用 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 动能相同的物体的动量一定相同 3 一个物体的动量改变 它的动能一定改变 4 一个物体的动能改变 它的动量一定改变 答案 导学探究 1 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 答案为了缓冲以减小作用力 二 动量定理 答案 2 如图1所示 假定一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力f 在f作用下 经过时间t 物体的速度从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改变量 p与恒力f及作用时间t的关系 答案 图1 根据牛顿第二定律f ma 整理得 ft m v v mv mv即ft p 知识梳理 冲量的概念和动量定理1 冲量 1 冲量的定义式 i 2 冲量是 填 过程 或 状态 量 反映的是力在一段内的积累效应 求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量 3 冲量是 填 矢 或 标 量 若是恒力的冲量 则冲量的方向与相同 ft 过程 时间 矢 力f的方向 2 动量定理 1 物体在一个过程始末的等于它在这个过程中所受力的冲量 2 动量定理的数学表达式 其中f为物体受到的 动量变化量 ft mv mv 合外力 即学即用 判断下列说法的正误 1 冲量是矢量 其方向与力的方向相同 2 力越大 力对物体的冲量越大 3 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的合外力一定不为零 4 物体受到的合力的冲量越大 它的动量变化量一定越大 答案 题型探究 一 对动量 动量变化量 冲量的理解 1 动量p mv 描述物体运动状态的物理量 是矢量 方向与速度的方向相同 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 3 公式i ft只适用于计算恒力的冲量 若是变力的冲量 可考虑用以下方法求解 1 若力随时间均匀变化 则可用平均力求冲量 2 若给出了力f随时间t变化的图象 可用f t图象与t轴所围的面积求冲量 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 假设球飞来的速度为50m s 运动员将球以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 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 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 答案1 5kg m s 方向与羽毛球飞来的方向相反 答案 解析 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 例2在倾角为 37 足够长的斜面上 有一质量为5kg的物体沿斜面滑下 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 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 fnt mgcos 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 mgcos t 0 2 5 10 0 8 2n s 16n s 方向沿斜面向上 答案见解析 解析 答案 1 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ek2 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 可用i ft进行计算 二 动量定理的理解和应用 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2所示 用0 5kg的铁锤把钉子钉进木头里 打击时铁锤的速度为4 0m s 如果打击后铁锤的速度变为0 打击的作用时间是0 01s 那么 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是多大 答案200n 方向竖直向下 图2 答案 解析 解析以铁锤为研究对象 不计重力时 只受钉子的平均作用力 方向竖直向上 设为f1 取竖直向上为正 由动量定理可得f1t 0 mv 由牛顿第三定律知 铁锤钉钉子时 钉子受到的平均作用力为200n 方向竖直向下 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又是多大 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平均作用力为f2 对铁锤应用动量定理 取竖直向上为正 则 f2 mg t 0 mv 由牛顿第三定律知 此时铁锤钉钉子时钉子受到的平均作用力为205n 方向竖直向下 答案 解析 3 比较 1 和 2 讨论是否要忽略铁锤的重力 答案 解析 答案见解析 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 击钉时 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 答案 解析 解析击钉时 不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长 跳远时 在沙坑里填沙 是为了延长人与地的接触时间 所以a b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外力的作用 与内部作用无关 所以d项正确 针对训练从高处跳到低处时 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 增大与地面的冲击时间 从而减小冲力d 增大人对地面的压强 起到安全作用 答案 解析 解析脚尖先着地 接着逐渐到整个脚着地 延缓了人落地时动量变化所用的时间 由动量定理可知 人落地时的动量变化量为定值 这样就减小了地面对人的冲力 故c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 2 3 4 1 对动量定理的理解 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 物体动量增量的方向 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 它的动量变化就越大 答案 解析 解析由动量定理可知 物体所受合外力的冲量 其大小等于动量的变化量的大小 方向与动量增量的方向相同 故a项错误 b c d项正确 答案 1 2 3 4 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 1 2 3 4 3 动量定理的分析应用 篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来的篮球 接球时 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 答案 解析 解析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 而是因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 1 2 3 4 4