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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律2 动量定理授课课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律2 动量定理授课课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了千克·米秒，平行四边形，末动量，初动量，p2－p1，牛顿·秒，N·s，动量变化量，图16－2－1等内容，欢迎下载使用。
1．动量和动量变化量 (1)动量： ①定义：物体的 和 的乘积. ②表达式：p＝ . ③单位： .符号kg·m/s. ④矢量性：方向与 的方向相同,其运算遵守 定则.
(2)动量变化量： ①定义：物体在某段时间内 与 的矢量差(也是矢量),Δp＝ (矢量式). ②在同一条直线上的动量运算： 选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表 ,不代表大小). [关键一点] 只要物体的速度(大小、方向)变化,动量就一定变化,故动量变化量可表示为mΔv.
2．动量定理 (1)冲量： ①定义：力和力的作用 的乘积. ②公式：I＝ . ③单位： ,符号 . ④矢量性：冲量是矢量,其方向与 的方向相同. (2)动量定理： ①内容：物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的 . ②公式：mv′－mv＝Ft或 －p＝I.
(3)动量定理的应用： 碰撞时可产生冲击力,根据动量定理,在动量变化量相同的情况下要增大这种冲击力就要设法 冲击力的作用时间.要防止冲击力带来的危害,就要减小冲击力,设法 其作用时间. [关键一点] 同一物体与不同接触面碰撞时,要分析它们的作用力大小,必须在物体的动量变化量相同的条件下考虑作用时间.
1．关于动量的概念,下列说法中正确的是 ( )A．动量大的物体惯性一定大B．动量大的物体运动得一定快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解析：根据p＝mv可知,选项A、B错,D对；动量是矢量,其方向就是速度的方向,故选项C正确.答案：CD
2．放在水平面上质量为m的物体,用一水平力F推它,作 用时间t但物体始终没有移动,则这段时间内F对物体的冲量为( )A．0 B．FtC．mgt D．无法判断解析：对于冲量概念应与做功相区分,当有力作用在物体上时,经过一段时间的累积,该力就对物体有冲量.不管物体是否运动,按照冲量的定义,物体受的冲量大小和方向只与F有关,大小等于Ft,方向与F相同,因此B项正确.答案：B
3．物体受到的冲量越大,则 ( )A．它的动量一定越大B．它的动量变化一定越快C．它的动量的变化量一定越大D．它所受到的作用力一定越大解析：由动量定理可知,冲量总是等于物体动量的变化量,与物体的动量无关.选C.答案：C
4．以初速度v0＝40 m/s竖直向上抛出物体,质量为4 kg,则 第2秒末的动量为________kg·m/s,第5秒末动量为________kg·m/s,从第2秒末到第5秒末动量的变化量为________kg·m/s.(g取10 m/s2,取初速度方向为正方向)解析：第2秒末的速度v2＝v0－gt2＝20 m/s,则p2＝80 kg·m/s；第5秒末的速度v5＝v0－gt5＝－10 m/s,则p5＝－40 kg·m/s,2～5秒内Δp＝p5－p2＝－120 kg·m/s答案：80 －40 －120
答案：1 100 N 方向竖直向上
1．动量是状态量 进行动量运算时,要明确是哪一个物体在哪一个状态(时刻)的动量.公式p＝mv中的速度v是瞬时速度. 2．动量是矢量 动量的方向与物体瞬时速度的方向相同.如果在一条直线上运动,可以选定一个正方向,其正负就容易确定了. 3．动量具有相对性 物体的动量与参考系的选择有关.选不同的参考系时,同一个物体的动量可能不同,通常在不指明的情况下,物体的动量是指物体相对地面的动量.
4．动量的变化量也是矢量 Δp＝p′－p＝m·Δv为矢量表达式,其方向同Δv的方向.分析计算Δp以及判断Δp的方向时,如果物体在一条直线上运动,就能直接选定一个正方向,矢量运算就可以转化为代数运算；当不在同一直线上运动时,应依据平行四边形定则运算. 5．动量和动能的关系 (1)动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,动量是矢量,动能是标量.物体的速度变化时,动量一定变化,但动能不一定变化；物体的动能变化时,速度一定变化,动量一定变化.
1．物体在运动过程中加速度不 为零,则下列说法正确的是 ( ) A．物体速度的大小一定随时间变化 B．物体速度的方向一定随时间变化 C．物体动能一定随时间变化 D．物体动量一定随时间变化 [思路点拨] 物体的加速度不为零时,速度的大小不一定变化,如匀速圆周运动的物体.
[解析] 加速度不为零,说明其速度在变化,速度的改变存在三种情况：速度的方向不变,只是大小在变化(动能也变化)；速度的大小不变,只是方向在变化(动能不变)；速度的大小和方向同时改变(动能变化).显然,选项A、B、C均错误；动量是矢量,只要速度改变,物体的动量就一定改变,选项D正确. [答案] D
物体存在加速度→物体速度(大小、方向)一定变化→动量一定变化→动能不一定变化.
1．对冲量的理解 (1)冲量是过程量：冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应,与某一过程相对应. (2)冲量的矢量性：冲量是矢量,在作用时间内力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同. (3)冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定,具有绝对性. (4)冲量的单位：冲量与动量的单位关系是1 N·s＝1 kg·m/s.
2．冲量的计算 (1)某个力的冲量：仅由该力的大小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,例如,一个物体受几个恒力作用处于静止或匀速直线运动状态,其中每一个力的冲量均不为零. (2)求合冲量： ①如果是一维情形,可以化为代数和,如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则或用正交分解法求出. ②两种方法：可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和,I合＝F1Δt1＋F2Δt2＋F3Δt3＋…；如果各力的作用时间相同,也可以先求合力,再用I合＝F合Δt求解. (3)变力的冲量可用动量定理求解.
[名师点睛] (1)冲量是矢量,求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积. (2)冲量的计算公式I＝Ft适用于计算某个恒力的冲量.若力为同一方向上均匀变化的力,该力的冲量可以用平均力计算,若力为一般的变力则不能直接计算冲量.
2．如图16－2－1所示,一质量m＝3 kg的物体静止在光滑水平面上,受到与水平方向成60°角的力作用,F的大小为9 N,经2 s时间,求：(取g＝10 N/kg) (1)物体重力冲量大小； (2)物体受到的支持力冲量大小； (3)力F的冲量大小； (4)合外力的冲量大小.
[答案] (1)60 N·s (2)44.4 N·s (3)18 N·s (4)9 N·s
(1)冲量是描述力对其作用时间的累积效果,力越大,作用时间越长,冲量就越大. (2)冲量是一个过程量,学习冲量必须明确研究对象和作用过程,即必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体产生的冲量. (3)某个力的冲量的方向与合力的冲量方向不一定相同.
(3)动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化量的关系,反映了力对时间的累积效应,与物体的初、末动量以及某一时刻的动量无必然联系,物体动量变化的方向与合力的冲量的方向相同,物体在某一时刻的动量方向与合力的冲量的方向无必然联系. (4)动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用于微观物体的高速运动.不论是变力还是恒力,不论几个力作用时间是同时还是不同时,不论物体的运动轨迹是直线还是曲线,动量定理都适用.
2．动量定理的应用 (1)定性解释有关现象： ①物体的动量变化量一定时,此时力的作用时间越短,力就越大；力的作用时间越长,力就越小.如：冲床冲压工件时,缩短力的作用时间,产生很大的作用力,而在轮渡码头上装有橡皮轮胎,搬运玻璃等易碎物品时,包装箱内放些碎纸、刨花、塑料等,都是为了延长作用时间,减小作用力.
②作用力一定时,此时力的作用时间越长,动量变化量越大；力的作用时间越短,动量变化量越小.如：用铁锤猛击放在某人身上的石板时,石裂而不伤人,就是由于铁锤打击石板的时间极短,铁锤对石板的冲量很小,石板的动量几乎不变,躺着的人才不会受伤害.
(2)定量计算的一般步骤： ①确定研究对象,明确运动过程. ②进行受力分析,分析确定每个力的冲量,并求出合力的冲量. ③选定正方向,确定初、末状态的动量及物体动量的变化量. ④根据动量定理列方程求解.
[名师点睛] (1)应用动量定理解题时,一定要对物体进行受力分析,明确各个力和合力是正确应用动量定理的前提. (2)列方程时一定要先选定正方向,严格使用矢量式. (3)变力的冲量一般通过求动量的变化量来求解.
3．篮球运动是一项同学们喜欢的体育运动,为了检测篮球的性能,某同学多次让一篮球从h1＝1.8 m处自由下落,测出篮球从开始下落至第一次反弹到最高点所用时间为t＝1.3 s,该篮球第一次反弹从离开地面至最高点所用时间为0.5 s,篮球的质量为m＝0.6 kg,g取10 m/s2.求篮球对地面的平均作用力(不计空气阻力). [审题指导] 篮球的运动分为三个阶段：下落、与地面作用、上升,这三个阶段中篮球的受力情况、运动情况是不尽相同的.
[答案] 39 N 方向竖直向下
1．动量和动量变化量 (1)动量： ①定义：物体的 和 的乘积. ②表达式：p＝ . ③单位： .符号kg·m/s. ④矢量性：方向与 的方向相同,其运算遵守 定则.
(2)动量变化量： ①定义：物体在某段时间内 与 的矢量差(也是矢量),Δp＝ (矢量式). ②在同一条直线上的动量运算： 选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表 ,不代表大小). [关键一点] 只要物体的速度(大小、方向)变化,动量就一定变化,故动量变化量可表示为mΔv.
2．动量定理 (1)冲量： ①定义：力和力的作用 的乘积. ②公式：I＝ . ③单位： ,符号 . ④矢量性：冲量是矢量,其方向与 的方向相同. (2)动量定理： ①内容：物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的 . ②公式：mv′－mv＝Ft或 －p＝I.
(3)动量定理的应用： 碰撞时可产生冲击力,根据动量定理,在动量变化量相同的情况下要增大这种冲击力就要设法 冲击力的作用时间.要防止冲击力带来的危害,就要减小冲击力,设法 其作用时间. [关键一点] 同一物体与不同接触面碰撞时,要分析它们的作用力大小,必须在物体的动量变化量相同的条件下考虑作用时间.
1．关于动量的概念,下列说法中正确的是 ( )A．动量大的物体惯性一定大B．动量大的物体运动得一定快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解析：根据p＝mv可知,选项A、B错,D对；动量是矢量,其方向就是速度的方向,故选项C正确.答案：CD
2．放在水平面上质量为m的物体,用一水平力F推它,作 用时间t但物体始终没有移动,则这段时间内F对物体的冲量为( )A．0 B．FtC．mgt D．无法判断解析：对于冲量概念应与做功相区分,当有力作用在物体上时,经过一段时间的累积,该力就对物体有冲量.不管物体是否运动,按照冲量的定义,物体受的冲量大小和方向只与F有关,大小等于Ft,方向与F相同,因此B项正确.答案：B
3．物体受到的冲量越大,则 ( )A．它的动量一定越大B．它的动量变化一定越快C．它的动量的变化量一定越大D．它所受到的作用力一定越大解析：由动量定理可知,冲量总是等于物体动量的变化量,与物体的动量无关.选C.答案：C
4．以初速度v0＝40 m/s竖直向上抛出物体,质量为4 kg,则 第2秒末的动量为________kg·m/s,第5秒末动量为________kg·m/s,从第2秒末到第5秒末动量的变化量为________kg·m/s.(g取10 m/s2,取初速度方向为正方向)解析：第2秒末的速度v2＝v0－gt2＝20 m/s,则p2＝80 kg·m/s；第5秒末的速度v5＝v0－gt5＝－10 m/s,则p5＝－40 kg·m/s,2～5秒内Δp＝p5－p2＝－120 kg·m/s答案：80 －40 －120
答案：1 100 N 方向竖直向上
1．动量是状态量 进行动量运算时,要明确是哪一个物体在哪一个状态(时刻)的动量.公式p＝mv中的速度v是瞬时速度. 2．动量是矢量 动量的方向与物体瞬时速度的方向相同.如果在一条直线上运动,可以选定一个正方向,其正负就容易确定了. 3．动量具有相对性 物体的动量与参考系的选择有关.选不同的参考系时,同一个物体的动量可能不同,通常在不指明的情况下,物体的动量是指物体相对地面的动量.
4．动量的变化量也是矢量 Δp＝p′－p＝m·Δv为矢量表达式,其方向同Δv的方向.分析计算Δp以及判断Δp的方向时,如果物体在一条直线上运动,就能直接选定一个正方向,矢量运算就可以转化为代数运算；当不在同一直线上运动时,应依据平行四边形定则运算. 5．动量和动能的关系 (1)动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,动量是矢量,动能是标量.物体的速度变化时,动量一定变化,但动能不一定变化；物体的动能变化时,速度一定变化,动量一定变化.
1．物体在运动过程中加速度不 为零,则下列说法正确的是 ( ) A．物体速度的大小一定随时间变化 B．物体速度的方向一定随时间变化 C．物体动能一定随时间变化 D．物体动量一定随时间变化 [思路点拨] 物体的加速度不为零时,速度的大小不一定变化,如匀速圆周运动的物体.
[解析] 加速度不为零,说明其速度在变化,速度的改变存在三种情况：速度的方向不变,只是大小在变化(动能也变化)；速度的大小不变,只是方向在变化(动能不变)；速度的大小和方向同时改变(动能变化).显然,选项A、B、C均错误；动量是矢量,只要速度改变,物体的动量就一定改变,选项D正确. [答案] D
物体存在加速度→物体速度(大小、方向)一定变化→动量一定变化→动能不一定变化.
1．对冲量的理解 (1)冲量是过程量：冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应,与某一过程相对应. (2)冲量的矢量性：冲量是矢量,在作用时间内力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同. (3)冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定,具有绝对性. (4)冲量的单位：冲量与动量的单位关系是1 N·s＝1 kg·m/s.
2．冲量的计算 (1)某个力的冲量：仅由该力的大小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,例如,一个物体受几个恒力作用处于静止或匀速直线运动状态,其中每一个力的冲量均不为零. (2)求合冲量： ①如果是一维情形,可以化为代数和,如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则或用正交分解法求出. ②两种方法：可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和,I合＝F1Δt1＋F2Δt2＋F3Δt3＋…；如果各力的作用时间相同,也可以先求合力,再用I合＝F合Δt求解. (3)变力的冲量可用动量定理求解.
[名师点睛] (1)冲量是矢量,求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积. (2)冲量的计算公式I＝Ft适用于计算某个恒力的冲量.若力为同一方向上均匀变化的力,该力的冲量可以用平均力计算,若力为一般的变力则不能直接计算冲量.
2．如图16－2－1所示,一质量m＝3 kg的物体静止在光滑水平面上,受到与水平方向成60°角的力作用,F的大小为9 N,经2 s时间,求：(取g＝10 N/kg) (1)物体重力冲量大小； (2)物体受到的支持力冲量大小； (3)力F的冲量大小； (4)合外力的冲量大小.
[答案] (1)60 N·s (2)44.4 N·s (3)18 N·s (4)9 N·s
(1)冲量是描述力对其作用时间的累积效果,力越大,作用时间越长,冲量就越大. (2)冲量是一个过程量,学习冲量必须明确研究对象和作用过程,即必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体产生的冲量. (3)某个力的冲量的方向与合力的冲量方向不一定相同.
(3)动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化量的关系,反映了力对时间的累积效应,与物体的初、末动量以及某一时刻的动量无必然联系,物体动量变化的方向与合力的冲量的方向相同,物体在某一时刻的动量方向与合力的冲量的方向无必然联系. (4)动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动,也适用于微观物体的高速运动.不论是变力还是恒力,不论几个力作用时间是同时还是不同时,不论物体的运动轨迹是直线还是曲线,动量定理都适用.
2．动量定理的应用 (1)定性解释有关现象： ①物体的动量变化量一定时,此时力的作用时间越短,力就越大；力的作用时间越长,力就越小.如：冲床冲压工件时,缩短力的作用时间,产生很大的作用力,而在轮渡码头上装有橡皮轮胎,搬运玻璃等易碎物品时,包装箱内放些碎纸、刨花、塑料等,都是为了延长作用时间,减小作用力.
②作用力一定时,此时力的作用时间越长,动量变化量越大；力的作用时间越短,动量变化量越小.如：用铁锤猛击放在某人身上的石板时,石裂而不伤人,就是由于铁锤打击石板的时间极短,铁锤对石板的冲量很小,石板的动量几乎不变,躺着的人才不会受伤害.
(2)定量计算的一般步骤： ①确定研究对象,明确运动过程. ②进行受力分析,分析确定每个力的冲量,并求出合力的冲量. ③选定正方向,确定初、末状态的动量及物体动量的变化量. ④根据动量定理列方程求解.
[名师点睛] (1)应用动量定理解题时,一定要对物体进行受力分析,明确各个力和合力是正确应用动量定理的前提. (2)列方程时一定要先选定正方向,严格使用矢量式. (3)变力的冲量一般通过求动量的变化量来求解.
3．篮球运动是一项同学们喜欢的体育运动,为了检测篮球的性能,某同学多次让一篮球从h1＝1.8 m处自由下落,测出篮球从开始下落至第一次反弹到最高点所用时间为t＝1.3 s,该篮球第一次反弹从离开地面至最高点所用时间为0.5 s,篮球的质量为m＝0.6 kg,g取10 m/s2.求篮球对地面的平均作用力(不计空气阻力). [审题指导] 篮球的运动分为三个阶段：下落、与地面作用、上升,这三个阶段中篮球的受力情况、运动情况是不尽相同的.
[答案] 39 N 方向竖直向下
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