高中物理 1.2 动 量教学课件 教科版选修35.ppt

2动量 1 理解动量 动量改变量与冲量的概念 2 理解动量定理的确切含义和表达式 知道动量定理适用于变力 3 会用动量定理解释有关物理现象 并能掌握一维情况下的计算问题 一 动量及动量变化量动量 1 定义 物体的和的乘积 2 定义式 p 3 单位 在国际单位制中 动量的单位是 符号为 4 方向 动量是矢量 其方向与物体的速度方向相同 动量的运算遵循 质量 速度 mv 千克 米每秒 kg m s 平行四边形定则 末动量 初动量 正 负值 方向 二 动量定理冲量 1 概念 和的乘积 2 定义式 i 3 物理意义 冲量是反映力对的累积效果的物理量 力越大 作用时间越长 冲量就越 4 单位 在国际单位制中 冲量的单位是牛顿 秒 符号为 5 矢量性 如果力的方向恒定 则冲量i的方向与的方向相同 如果力的方向是变化的 则冲量的方向应与相应时间内物体的方向相同 力 力的作用时间 ft 时间 大 n s 力 速度变化量 动量定理 1 内容 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化 2 公式 ft p 一 对动量概念的理解动量是描述物体运动状态的量 通常所说的物体的动量是指物体在某一时刻的动量 求动量时应明确物体某一时刻的瞬时速度 动量的矢量性 动量的表达式p mv是矢量表达式 动量的方向与物体瞬时速度方向相同 计算动量时 如果物体在一条直线上运动 则选定一个正方向后 动量的矢量运算就可以转化为代数运算了 二 对冲量概念的理解冲量是过程量 它是力在一段时间内的积累 它取决于力和时间这两个因素 所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量 根据冲量的定义式i ft只能直接求恒力的冲量 对于变力的冲量 无论是力的大小还是力的方向发生变化 都不能直接应用此公式计算 譬如 求向心力的冲量时 就不能用向心力直接乘以作用的时间来求 因为向心力的方向时刻在变 此种情况虽然不能直接由冲量的定义式求得冲量 但可以根据动量定理 由物体动量的变化间接求得物体所受外力的冲量 冲量是矢量 当力的方向不变时 冲量的方向跟力的方向相同 当力的方向变化时 冲量的方向一般要根据动量定理来判断 即冲量的方向跟动量变化的方向相同 计算力的冲量时 一定要搞清楚所求的是合力的冲量还是某一个力的冲量 然后再计算 在f t图象中 图线与坐标轴所围的面积 在数值上等于力的冲量 如图1 2 1所示 若求变力的冲量 仍可用 面积法 表示 图1 2 1 单位 在国际单位制中 力f的单位是n 时间t的单位是s 所以冲量的单位是n s 冲量与动量的单位关系是 1n s 1kg m s 但要区别使用 三 对动量定理的理解及应用对动量定理的理解 1 动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因 冲量是物体动量变化的量度 这里所说的冲量是物体所受的合外力的冲量 或者说是物体所受各外力冲量的矢量和 2 动量定理给出了冲量 过程量 和动量变化 状态量 之间的相互关系 利用动量定理解题的步骤 1 明确研究对象和研究过程研究对象可以是一个物体 也可以是几个物体组成的系统 系统内各物体可以是保持相对静止的 也可以是相对运动的 研究过程既可以是全过程 也可以是全过程中的某一阶段 2 进行受力分析只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力 所有外力之和为合外力 研究对象内部的相互作用力 内力 会改变系统内某一物体的动量 但不影响系统的总动量 因此不必分析内力 如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同 就要分别计算它们的冲量 然后求它们的矢量和 3 规定正方向由于力 冲量 速度 动量都是矢量 在一维的情况下 列式前要先规定一个正方向 和这个方向一致的矢量为正 反之为负 4 写出研究对象的初 末动量和合外力的冲量 或各外力在各个阶段的冲量的矢量和 5 根据动量定理列式求解 典例1 关于动量的概念 下列说法正确的是 a 动量大的物体惯性一定大b 动量大的物体运动一定快c 动量相同的物体运动方向一定相同d 动量相同的物体速度小的惯性大 对动量概念的理解 解析物体的动量是由速度和质量两个因素共同决定的 动量大的物体质量不一定大 惯性也不一定大 a错 同样 动量大的物体速度也不一定大 b也错误 动量相同指动量的大小和方向均相同 而动量的方向就是物体运动的方向 故动量相同的物体运动方向一定相同 c正确 动量相同的物体 速度小的质量大 惯性大 d正确 答案cd借题发挥动量是状态量 求动量时必须明确是哪一物体在哪一状态的动量 动量是矢量 它的方向与瞬时速度的方向相同 变式1 一个物体的动量发生了变化 则运动物体的 质量不变 a 速度一定变化b 动能一定变化c 加速度一定变化d 合外力一定变化解析动量是矢量 质量不变而动量变化 则速度一定改变 a对 b错 做匀加速直线运动的物体 动量必定变化 但加速度不变 c错 同时可以得出d也错 答案a 典例2 如图1 2 2所示 两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止开始自由下滑 在它们到达斜面底端的过程中 对冲量概念的理解 图1 2 2 借题发挥冲量是矢量 只有大小相等 方向相同的冲量才相同 本题易发生问题的地方是 把力的冲量和该力是否做功混淆 认为弹力的冲量为零 误认为重力的冲量方向沿斜面方向 忽略冲量的矢量性 错误地认为两种情况下合力冲量相同 大小相等 方向不同 当物体同时受多个力作用时 混淆某力的冲量与合外力的冲量 变式2 质量为m的木箱处在光滑的水平地面上 在与水平方向成 角的恒定拉力f作用下由静止开始运动 经过时间t速度变为v 则在这段时间内拉力f与重力的冲量大小分别为 a ft 0b ftcos 0c mv mgtd ft mgt解析力f的冲量就是f与时间t的乘积 即if ft 重力的冲量就是重力与所用时间的乘积 即ig mgt 故选d 答案d 典例3 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并在空中做各种动作的运动项目 如图1 2 3所示 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理 求此力的大小 g取10m s2 对动量定理的理解及应用 图1 2 3 答案见解析借题发挥 1 若物体在运动过程中所受的力不是同时的 可按受力情况分成若干阶段来求解 也可当作一个全过程来求解 2 应用动量定理解题的基本步骤 确定研究对象 进行受力分析 分析每个力的冲量 选定正方向 研究物体初 末状态的动量 根据动量定理列方程求解 变式3 光滑水平桌面上 一球在绳拉力作用下 做匀速圆周运动 已知球的质量为m 线速度大小为v 且绳长为l 试求球运动半圆周过程中绳拉力的冲量大小 动量定理在质点组中的应用利用动量定理解题 必须按照以下几个步骤进行 1 明确研究对象和研究过程 研究对象可以是一个物体 也可以是几个物体组成的质点组 质点组内各物体可以是保持相对静止的 也可以是相对运动的 研究过程既可以是全过程 也可以是全过程中的某一阶段 2 进行受力分析 只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力 所有外力之和为合外力 研究对象内部的相互作用力 内力 会改变系统内某一物体的动量 但不影响系统的总动量 因此不必分析内力 如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同 就要分别计算它们的冲量 然后求它们的矢量和 3 规定正方向 由于力 冲量 速度 动量都是矢量 在一维的情况下 列式前要先规定一个正方向 和这个方向一致的矢量为正 反之为负 4 写出研究对象的初 末动量