高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册动量和动量定理示范课课件ppt

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第1节　动量和动量定理第1章 动量及其守恒定律1.知道动量的概念以及动量和动量变化量的矢量性。2.知道动量与动能的区别与联系。3.理解冲量的概念，能够区别冲量和功。4.会推导动量定理的表达式。5.能够应用动量定理进行简单计算。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　动量定理知识点一　动量知识点一　动量 1.如图甲所示，两根长度相同的细线，分别悬挂A、B两质量相同的钢球，拉起A球至不同高度，B球上升的高度有何不同？提示　高度越高，被碰球上升越高。2.如图乙所示，使C球质量大于B球质量，用手拉起C球至同一高度，放开后撞击静止的B球，B球上升的高度有何不同？综合甲、乙实验你可以得出什么结论？提示　同样高度释放质量不同的球，质量越大，被碰球上升越高；同一被碰球，其上升高度与碰撞球的质量和碰前速度有关。一、动量1.定义：物理学中，把物体______与______的乘积称为物体的动量。2.公式：p＝______，单位：____________，符号是______________。3.瞬时性：物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量。4.矢量性：方向与物体______的方向相同，合成时遵循________________。5.相对性：因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量也与参考系的选取有关。质量速度mv千克米每秒kg·m/s速度平行四边形定则二、动量变化量1.物体在运动过程中，当速度的大小或方向变化时，动量会发生变化。物体动量的变化量Δp等于物体的__________与__________的矢量差，即Δp＝________。2.动量与动量的变化量都是______。如果动量的方向都在同一直线上，在选定一个正方向后，已知矢量的方向用__________表示，动量的变化量的运算就变为______运算。末动量p2初动量p1p2－p1矢量正、负号代数【思考】 某同学将0.5 kg的足球以5 m/s的速度踢到竖直墙上，足球以5 m/s的速度被弹回。(1)足球的初动量和末动量是否相同？(2)足球的动量变化量是多少？提示　(1)足球初、末动量大小相等，但方向不同，故初、末动量不同。(2)设初速度方向为正方向，Δp＝mv2－mv1＝0.5×(－5) kg·m/s－0.5×5 kg·m/s＝－5 kg·m/s即大小为5 kg·m/s，方向与初速度方向相反。C例1 对于一定质量的物体，下列关于其速度、动量和动能的说法正确的是(　　)A.若物体的速度发生变化，则其动能一定发生变化B.若物体的动量发生变化，则其动能一定发生变化C.若物体的动能发生变化，则其动量一定发生变化D.若物体的速度发生变化，则其动量不一定发生变化解析　当物体的质量一定时，物体的速度发生变化，如果只是方向变化，大小不变，则动能不变，A错误；若物体的动量发生变化，质量不变，则其速度一定发生变化，可能是只有速度方向变化，故动能不一定变化，B错误；若物体的动能发生变化，质量不变，则速度大小一定发生变化，故动量一定发生变化，C正确；根据p＝mv可知，若物体的速度发生变化，质量不变，则其动量一定发生变化，D错误。C例2 (鲁科版教材P4例题改编)打网球是同学们酷爱的运动项目之一。在某次运动过程中，一质量为0.06 kg的网球，以v1＝30 m/s的水平速度飞向球拍，被球拍打击后反向水平飞回，速度大小变为v2＝20 m/s，则(　　)A.网球与球拍作用前后，网球的动能变化量为－39 JB.网球与球拍作用前后，网球的动能变化量为15 JC.网球与球拍作用前后，网球的动量变化量的大小为3 kg·m/sD.网球与球拍作用前后，网球的动量变化量的大小为0.6 kg·m/s归纳提升　动量与动能的比较知识点二　动量定理 如图，一个质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。在初始时刻，物体的速度为v1，经过一段时间t，它的速度为v2。试推导F、t与Δp的关系。1.冲量(1)定义：把____和力的__________的乘积称为这个力的冲量。(2)表达式：__________。(3)单位：在国际单位制中，冲量的单位是________，符号是________。(4)矢量性：冲量是矢量，恒力的冲量方向与____的方向相同。(5)物理意义：反映力的作用对______的积累效应。力作用时间I＝Ft牛·秒N·s力时间2.动量定理(1)内容：物体在一过程中所受________的冲量等于该物体在此过程中动量的变化量。(2)公式：I＝________________。合外力mv2－mv1动量的变化率【思考】 1.文具盒静止在桌面上，经过一段时间，重力对它做功为零，但这段时间内重力的冲量也为零吗？提示　文具盒静止一段时间，其位移为零，故重力做功为零，而冲量是指力与时间的乘积，所以重力的冲量不为零。2.如图所示，在水平桌面上放两个有机玻璃容器A、B，容器B为硬底，容器A底部平铺一层厚海绵，B的底部与A中海绵上表面处在同一水平高度。将两枚形状、大小接近的生鸡蛋分别从A、B正上方同一高度释放。(1)两个鸡蛋在接触底面前的动量相等吗？(2)与底面的碰撞过程中的动量变化相等吗？(3)碰撞过程中经历的时间相等吗？(4)两个鸡蛋碰撞过程中受到的力大小相等吗？提示　(1)接触底面前的动量相等。(2)与底面的碰撞过程中的动量变化相等。(3)经历时间不相等，A中的时间长。(4)受到的力大小不相等，B中鸡蛋受力大，容易破碎。例3 (多选)质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，如图所示，经时间t，下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　)A.重力对物体的冲量大小为mgtsin θB.支持力对物体的冲量大小为零C.摩擦力对物体的冲量大小为mgtsin θD.合力对物体的冲量大小为零CD解析　根据冲量的定义知，重力对物体的冲量大小为mgt，A错误；对物体进行受力分析可知支持力大小N＝mgcos θ，则支持力对物体的冲量大小为mgtcos θ，B错误；摩擦力f＝mgsin θ，所以摩擦力对物体的冲量大小为mgtsin θ，C正确；因物体静止，合力为零，则合力对物体的冲量大小为零，D正确。例4 (2024·新余市期末)一物体受到方向不变的力F作用，其中力F的大小随时间变化的规律如图所示，则力F在6 s内的冲量大小为(　　)A.9 N·s B.13.5 N·sC.15.5 N·s D.18 N·sB1.利用公式I＝Ft求冲量：此公式适用于求恒力的冲量。2.利用F－t图像法。如图甲、乙所示，该力在时间t内的冲量大小在数值上就等于图中阴影部分的“面积”。 C例5 (鲁科版教材P6例题改编)如图所示，一男孩从高处竖直自由跳下，落地时若屈膝历时1 s停下来；若没有屈膝只用0.1 s就停下来。不计空气阻力，比较落地屈膝与不屈膝，男孩屈膝落地(　　)A.与地面刚接触时动量较小B.与地面接触过程动量变化量较小C.与地面接触过程动量变化率较小D.受到地面冲击力是没有屈膝落地时的0.1倍例6 (鲁科版教材P8“打夯”情境改编)某建筑工地上的打夯机将质量为m＝1×104 kg的钢制重锤升高到h＝20 m的高处后使其自由下落，重锤在地面上砸出一个深坑，重锤冲击地面的过程历时t＝0.1 s，取g＝10 m/s2。求：(1)重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量I；(2)重锤对地面的平均冲击力大小。答案　(1)1×104 N·s，方向竖直向下 (2)2.1×106 N解析　(1)重锤冲击地面的过程中所受重力的冲量有I＝mgt解得I＝1×104 N·s，方向竖直向下。设地面对重锤的平均作用力为F，重锤在与地面相互作用过程，以竖直向下为正方向，对重锤由动量定理有(mg－F)t＝0－mv，联立解得F＝2.1×106 N由牛顿第三定律，重锤对地面的平均冲击力大小为F′＝F＝2.1×106 N。1.动量定理是矢量式，应用时必须选取正方向。2.动量定理公式中I(Ft)应为合外力的冲量，不要漏掉某个力的冲量。3.应用动量定理定量计算的一般步骤训练 (鲁科版教材P9节练习5改编)高空作业必须系安全带。如图为工人高空作业吊绳施工时的现场图，高空作业是极具危险性的工作，必须由专业人士施工。如图乙为工人高空作业时的示意图，工人的重力为600 N，系一条长为L＝5 m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t＝1 s，忽略空气阻力，求：(1)安全带刚被拉直时工人的速度v；(2)安全带受到的平均冲力是多大(g取10 m/s2)?答案　(1)10 m/s　(2)1 200 N根据动量定理Ft＝p2－p1＝Δp可知(1)Δp一定，t短则F大，t长则F小。(2)F一定，t短则Δp小，t长则Δp大。(3)t一定，F大则Δp大，F小则Δp小。　　随堂对点自测2D1.(动量的理解)关于动量的说法中，正确的是(　　)A.物体的动量改变了，其速度大小一定改变B.物体的动量改变了，其速度方向一定改变C.物体运动速度的大小不变，其动量一定不变D.物体的运动状态改变，其动量改变解析　动量是矢量，动量方向的改变也是动量改变，如匀速圆周运动中物体速度大小不变，动量的大小不变，但方向时刻改变，故A、C错误；物体的运动状态改变，说明速度改变，故其动量mv一定改变，可能是方向的改变，也可能是大小的改变，还有可能是大小和方向同时改变，B错误，D正确。B2.(冲量的计算)(2024·重庆南开中学校考期末)拍篮球是当下流行的大众体育活动项目，当篮球上升到最高点时，小明用手竖直向下拍球，使球从静止开始向下做加速运动。已知篮球的质量为0.3 kg，拍球过程中手与球的作用时间为0.2 s，球离开手时速度为5 m/s。忽略空气阻力及球的形变，重力加速度g＝10 m/s2，则在拍球过程中手对球的冲量大小为(　　)A.0.6 N·s B.0.9 N·sC.1.2 N·s D.1.5 N·s解析　根据动量定理可得I手＋mgt＝mv－0，解得在拍球过程中手对球的冲量大小为I手＝mv－mgt＝0.3×5 N·s－0.3×10×0.2 N·s＝0.9 N·s，故B正确。A3.(缓冲的实例分析)(2024·河南南阳市高二统考期末)如图所示为我国自主研制复用火箭长征8R着陆缓冲腿，采用四足结构和倒三角式设计，是火箭竖直降落时使用的关键设备之一。从物理学角度分析，着陆缓冲腿可以减小火箭竖直降落时的(　　)A.动量变化率 B.作用时间C.动量变化量 D.受到的冲量大小D4.(动量定理的应用)(鲁科版教材P9节练习3改编)如图所示在某轿车的撞击实验中，轿车以108 km/h的速度撞上测试台后停下，安全气囊在系有安全带的人体模型的正前方水平弹出，假设该模型与车皆在0.2 s内停下。车内人体模型的质量为50 kg，则下列说法正确的是(　　)A.安全气囊的作用是减小碰撞前后人体模型动量的变化量B.安全气囊对人体模型的作用力小于人体模型对安全气囊的作用力C.碰撞过程中安全气囊和安全带对人体模型的冲量大小为300 N·sD.碰撞过程中安全气囊和安全带对人体模型的平均作用力大小为7 500 N课后巩固训练3C题组一　动量1.如图所示，质量为0.01 kg、以800 m/s的速度飞行的子弹与质量为0.8 kg、以10 m/s的速度飞行的小球相比(　　)基础对点练A.子弹的动量较大 B.小球的动量较大C.子弹的动能较大 D.小球的动能较大ABD2.(多选)关于动量的变化量，下列说法中正确的是( 　　)A.做直线运动的物体速度增大时，动量的增量Δp与速度的方向相同B.做直线运动的物体速度减小时，动量的增量Δp与运动的方向相反C.物体的速度大小不变时，动量的增量Δp为零D.物体做曲线运动时，动量的增量Δp一定不为零解析　当做直线运动的物体速度增大时，其末动量p2大于初动量p1，由矢量的运算法则可知Δp＝p2－p1>0，与速度方向相同，如图甲所示，A项正确；当做直线运动的物体速度减小时，p2