202X版高中物理第1章碰撞与动量守恒1.1探究动量变化与冲量的关系课件沪科版选修3_5

1、1.1探究动量变化与冲量的关系第1章碰撞与动量守恒学习目标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.内容索引知识探究新知探究 点点落实题型探究重点难点 各个击破达标检测当堂检测 稳固反响知识探究一、动量和冲量导学探究导学探究在剧烈的橄榄球赛场上，一个较瘦弱的运发动携球奔跑时迎在剧烈的橄榄球赛场上，一个较瘦弱的运发动携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运发动，自己被碰倒在地，而对方却几乎不受影面碰上了高大结实的对方运发动，自己被碰倒在地，而对方却几乎不受影响响，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

2、，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)假设质量为假设质量为60 kg的运发动的运发动(包括球包括球)以以5 m/s的速度向东奔跑，他的的速度向东奔跑，他的动量是多大？方向如何？假设他以大小不变的速率做曲线运动，他的动量动量是多大？方向如何？假设他以大小不变的速率做曲线运动，他的动量是否变化？是否变化？答案答案动量是300 kgm/s，方向向东；做曲线运动时他的动量变化了，因为方向变了.答案(2)假设这名运发动与对方运发动相撞后速度变为零，他的动量的变化量多大？动量的变化量方向如何？答案答案300 kgm/s，方向向西.答案知识梳理知识梳理动量和动量的变化量动量和动量的

3、变化量1.动量动量(1)定义：物体的定义：物体的 和和 的乘积的乘积_.(2)公式：公式：p .单位：单位： .(3)动量的矢量性：动量是动量的矢量性：动量是 (填填“矢或矢或“标标)量，方向与量，方向与 一样一样.(4)动量是状态量：进展运算时必须明确是哪个物体在哪一状态动量是状态量：进展运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻时刻)的动的动量量.(5)动量具有相对性：由于速度与参考系的选择有关，一般以动量具有相对性：由于速度与参考系的选择有关，一般以 为为参考系参考系.质量m速度vmvkgm/s矢速度的方向mv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

4、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，假设是恒力的冲量，那么冲量的方向与_ 一样.Ft过程时间矢力F的方向即学即用即学即用判断以下说法的正误判断以下说法的正误.(1)动量一样的物体，运动方向一定一样动量一样的物体，运动方向一定一样.( )(2)一个物体一个物体(质量不变质量不变)的动量改变，它的动能一定改变的动量改变，它的动能一定改变.( )(3)一个物体一个物体(质量不变质量不变)的动能改变，它的动量一定改变的动能改变，它的动量一定改变.( )(4)冲量是矢量，其方向与合外力的方向相反冲量是矢量，其方向与合外力的方向相

5、反.( )(5)力越大，力对物体的冲量越大力越大，力对物体的冲量越大.( )(6)不管物体做什么运动，在一样的时间内重力的冲量一样不管物体做什么运动，在一样的时间内重力的冲量一样.( )答案导学探究导学探究 1.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的作用下，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.二、动量定理答案图1根据牛顿第二定律Fma 整理得：Ftm(vv)mvmv即Ftp.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，

6、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 这样做的目的是为了什么？答案答案答案为了缓冲以减小作用力.知识梳理知识梳理1.内容：物体所受 等于物体的动量变化.2.公式： .其中F为物体受到的 .合力的冲量IFtp合外力即学即用即学即用判断以下说法的正误判断以下说法的正误.(1)假设物体在一段时间内，其动量发生了变化，那么物体在这段时间假设物体在一段时间内，其动量发生了变化，那么物体在这段时间内受到的合外力一定不为零内受到的合外力一定不为零.( )(2)物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大.( )(3)动量变化量为正，

7、说明它的方向与初始时动量的方向一样动量变化量为正，说明它的方向与初始时动量的方向一样.( )答案题型探究一、对动量及其变化量的理解1.动量pmv, 描述物体运动状态的物理量.是矢量，方向与速度的方向一样.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假设初、末动量在同一直线上，那么在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算.假设初、末动量不在同一直线上，运算时应遵循平行四边形定那么.例例1羽毛球是速度较快的球类运动之一，运发动扣杀羽毛球的速度可到羽毛球是速度较快的球类运动之一，运发动扣杀羽毛球的速度可到达达100 m/s，假设球飞来

8、的速度为，假设球飞来的速度为50 m/s，运发动将球以，运发动将球以100 m/s的速度反的速度反向击回向击回.设羽毛球的质量为设羽毛球的质量为10 g，试求：，试求：(1)运发动击球过程中羽毛球的动量变化量；运发动击球过程中羽毛球的动量变化量；答案解析答案答案1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反解析以羽毛球飞来的方向为正方向，那么解析以羽毛球飞来的方向为正方向，那么p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s.p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s所以动量的变化量所以动量的变化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s.即羽毛球的动量变化

9、量大小为即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kgm/s，方向与羽毛球飞来的方向相反，方向与羽毛球飞来的方向相反.(2)运发动击球过程中羽毛球的动能变化量.答案解析答案答案37.5 J所以EkEkEk37.5 J.动量与动能的区别与联系动量与动能的区别与联系1.区别：动量是矢量，动能是标量，质量一样的两个物体，动量一样时动区别：动量是矢量，动能是标量，质量一样的两个物体，动量一样时动能一定一样，但动能一样时，动量不一定一样能一定一样，但动能一样时，动量不一定一样.总结提升总结提升1.求冲量大小时，一定要注意是哪一个力在哪一段时间内的冲量.2.公式IFt只适合于计算恒力的冲量，假设是变力的冲量，可考

10、虑用以下方法求解：(1)用动量定理Imvmv求冲量.(2)假设力随时间均匀变化，那么可用平均力求冲量.二、冲量及冲量的计算(3)假设给出了力F随时间t变化的图像，可用Ft图像与t轴所围成的面积求冲量.如图2所示，力F在1 s内的冲量I1F1t1201 Ns20 Ns力F在6 s内的冲量I(201105) Ns30 Ns图2例例2在倾角为37的足够长的斜面上，有一质量为5 kg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2 s的时间内，物体所受各力的冲量.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)答案解析答案答案见解析解析解析物体沿斜面下滑的过程中，受重力、支

11、持力和摩擦力的作用.冲量IFt，是矢量.重力的冲量IGGtmgt5102 Ns100 Ns，方向竖直向下.支持力的冲量INNtmgcos 37t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上.摩擦力的冲量Ifftmgcos 37t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.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，如果是恒力，可用IFt进展计算，如果是变力，可考虑根据动量定理求冲量.2.注意不要忘记说明冲量的方向.力为恒力时，冲量的方向与力的方向一样.方法方法总结总结1.对动量定理的理解对动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因动量定理反

12、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，要注意规定正方向向.(3)公式中的公式中的F是物体所受的合外力，假设合外力是变力，那么是物体所受的合外力，假设合外力是变力，那么F应是合外应是合外力在作用时间内的平均值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应用动量定理定量计算的一般步骤三、动量定理的理解和应用例例3如图3所示，用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4.0 m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，那么： 答案解析(1)不计

13、铁锤受到的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力是多大？答案答案200 N，方向竖直向下图3解析解析以铁锤为研究对象，不计重力时，铁锤只受到钉子的平均作用力，方向竖直向上，设为F1，取竖直向上为正，由动量定理可得F1t0mv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200 N，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10 m/s2)答案解析答案答案205 N，方向竖直向下解析假设考虑重力，设此时铁锤受钉子的平均作用力为解析假设考虑重力，设此时铁锤受钉子的平均作用力为F2，对铁锤应，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正用动量定理，取竖直

14、向上为正.那么那么(F2mg)t0mv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205 N，方向竖直向下.用动量定理进展定量计算时应注意：(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.总结提升总结提升例例4(多项选择多项选择)对以下几种物理现象的解释，正确的选项是对以下几种物理现象的解释，正确的选项是A.击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻击钉时，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，是为了减小冲量跳远时，在沙坑里

15、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，是因为车与人组成的系统所受合外力的冲量为零在车内推车推不动，是因为车与人组成的系统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，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，所以在沙坑里填沙，是为了延长人与地的接触时间，所以A、B错误；错误；据动量定理据动量定理Ftp知，当知，当p

16、一样时，一样时，t越长，作用力越小，故越长，作用力越小，故C项正确；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，与内部作用力无关，车能否移动或运动状态能否改变取决于外力的作用，与内部作用力无关，所以所以D项正确项正确.针对训练从高处跳到低处时，为了平安，一般都是让脚尖先着地，这针对训练从高处跳到低处时，为了平安，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了样做是为了A.减小冲量减小冲量B.减小动量的变化量减小动量的变化量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，起到平安作用增大人对地面的压强，起到平安作用答案解析解析解析脚尖先着地，接着逐渐

17、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短那么F大，t长那么F小.(2)F一定，t短那么p小，t长那么p大.(3)t一定，F大那么p大，F小那么p小.方法方法总结总结达标检测1.(对动量定理的理解)(多项选择)下面关于物体动量和冲量的说法，正确的选项是A.物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大B.物体动量发生变化，那么物体所受合外力冲量不为零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，它的动量变化量就越大答案1234

18、2.(对冲量的理解和计算)(多项选择)恒力F作用在质量为m的物体上，如图4所示，由于地面对物体的摩擦力较大，没有被拉动，那么经过时间t，以下说法正确的选项是答案1234图4A.拉力F对物体的冲量大小为零B.拉力F对物体的冲量大小为FtC.拉力F对物体的冲量大小是Ftcos D.合力对物体的冲量大小为零3.(动量定理的分析应用)篮球运发动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1234解析篮球运发动接球的过程中，手对球的冲量等于球的动量的变化量，解析篮球运发动接球的过程中，手对球的冲量等于球的动量的变化量，大小等于球入手时的动量，接球时，两臂随球迅速收缩至胸前，并没有大小等于球入手时的动量，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，而是延长了手与球的作用时间，从而减小了球对人的冲击力，变化量，而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正确正确.答案解析4.(动量定理的计算动量定理的计