《2018-2019高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律 16.2 動(dòng)量和動(dòng)量定理課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律 16.2 動(dòng)量和動(dòng)量定理課件 新人教版選修3-5.ppt（75頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2 動(dòng)量和動(dòng)量定理,【自主預(yù)習(xí)】 1.動(dòng)量: (1)定義:運(yùn)動(dòng)物體的_____和它的_____的乘積。 (2)表達(dá)式:p=___。 (3)單位:___________,符號(hào)________。 (4)標(biāo)矢性:動(dòng)量是矢量,它的方向與_____的方向相同。,質(zhì)量,速度,mv,千克米每秒,kgm/s,速度,2.動(dòng)量的變化量: (1)定義:若運(yùn)動(dòng)物體在某一過(guò)程的始、末動(dòng)量分別為 p和p,則稱p=______為物體在該過(guò)程中的動(dòng)量變 化。 (2)方向:p是矢量,其方向與速度的__________的方 向相同。,p-p,改變量v,3.沖量: (1)概念:力與_____________的乘積。 (2)定義式:

2、I=_________。(F為恒力) (3)物理意義:沖量是反映力的作用對(duì)時(shí)間的_________ 的物理量,力_____,作用時(shí)間_____,沖量就越大。,力的作用時(shí)間,F(t-t),累積效果,越大,越長(zhǎng),(4)單位:在國(guó)際單位制中,沖量的單位是_______,符號(hào) 為_(kāi)____。 (5)矢量性。如果力的方向恒定,則沖量I的方向與力的 方向_____。,牛秒,Ns,相同,4.動(dòng)量定理: (1)內(nèi)容:物體在一個(gè)過(guò)程始末的___________等于它在 這個(gè)過(guò)程中所受力的_____。 (2)公式:F(t-t)=________或______=I。,動(dòng)量變化量,沖量,mv-mv,p-p,,5.動(dòng)量

3、定理的應(yīng)用: 要使物體的動(dòng)量發(fā)生一定的變化,可以用_____的力作 用_____的時(shí)間,也可以用_____的力作用_____的時(shí)間。,較大,較短,較小,較長(zhǎng),【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1.下列關(guān)于動(dòng)量的說(shuō)法中正確的是() A.質(zhì)量大的物體動(dòng)量一定大 B.質(zhì)量和速率都相同的物體的動(dòng)量一定相同 C.一個(gè)物體的速率改變,它的動(dòng)量不一定改變 D.一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,它的動(dòng)量一定改變,【解析】選D。根據(jù)動(dòng)量的定義p=mv,它由速度和質(zhì)量共同決定,故A錯(cuò);又因動(dòng)量是矢量,它的方向與速度方向相同,而質(zhì)量和速率都相同的物體,其動(dòng)量大小一定相同,方向不一定相同,故B錯(cuò);一個(gè)物體速率改變則它的動(dòng)量大小一定改變,故C錯(cuò);物

4、體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化指速度發(fā)生變化,它的動(dòng)量也就發(fā)生了變化,故D對(duì)。,2.運(yùn)動(dòng)員向靜止的球踢了一腳(如圖),踢球 時(shí)的力F=100N,球在地面上滾動(dòng)了t=10s停 下來(lái),則運(yùn)動(dòng)員對(duì)球的沖量為() A.1 000 NsB.500 Ns C.0 NsD.無(wú)法確定,,【解析】選D。滾動(dòng)了t=10s是地面摩擦力對(duì)足球的作用時(shí)間,不是踢球的力的作用時(shí)間,由于不能確定人作用在球上的時(shí)間,所以無(wú)法確定運(yùn)動(dòng)員對(duì)球的沖量。,,3.現(xiàn)代采煤方法中,有一種方法是用高壓水流將煤層擊碎而將煤采下,水流從高壓水槍中射出,噴射速度很大,水流能將煤層擊碎是因?yàn)樗?) A.有很大的動(dòng)能 B.有很大的動(dòng)量 C.和煤層接觸時(shí)有很大的

5、動(dòng)量變化 D.和煤層接觸時(shí)單位面積上的動(dòng)量變化率很大,,【解析】選D。水能切割物體是因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)水在接觸物體的單位面積上產(chǎn)生了較大的動(dòng)量變化,從而由動(dòng)量定理可知,對(duì)煤層產(chǎn)生了較大的力,只有D正確。,,4.(多選)在下列各種運(yùn)動(dòng)中,任何相等的時(shí)間內(nèi),物體動(dòng)量的增量總是相同的有() A.勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.平拋運(yùn)動(dòng) C.勻減速直線運(yùn)動(dòng)D.勻速圓周運(yùn)動(dòng),,【解析】選A、B、C。由動(dòng)量定理Ft=p可得 =F。任何相等的時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量的增量總是相同,即 合外力不變,故A、B、C正確。,主題一動(dòng)量及其變化 【互動(dòng)探究】 探究點(diǎn)1動(dòng)量的概念及特點(diǎn) 情景1:質(zhì)量為2kg的物體,速度由3m/s增大為6m/s。

6、情景2:質(zhì)量為2kg的物體,速度由向東的3m/s變?yōu)橄蛭鞯?m/s。,,情景3:A物體質(zhì)量是2kg,速度是3m/s,方向向東,B物體質(zhì)量是3kg,速度是4m/s,方向向西。,,(1)情景1中物體的動(dòng)量和動(dòng)能各增大為原來(lái)的幾倍? 提示:p1=6kgm/s,p2=12kgm/s,動(dòng)量增大為原來(lái)的兩倍。 Ek1=9J,Ek2=36J,動(dòng)能增大為原來(lái)的四倍。,,(2)情景2中物體的動(dòng)量和動(dòng)能是否變化了? 提示:以向東為正方向,v1=3m/s,則v2=-3m/s, p1= 6kgm/s,p2=-6kgm/s,故動(dòng)量變化了;Ek1=Ek2=9J,故動(dòng)能沒(méi)有變化。,,(3)情景3中動(dòng)量之和是多少?動(dòng)能之和是

7、多少? 提示:以向東為正方向,pA=6kgm/s,pB=-12kgm/s, pA+pB=-6kgm/s; EkA= =9J,EkB= =24J,EkA+EkB=33J。,,(4)結(jié)合以上三問(wèn)思考動(dòng)量與動(dòng)能有哪些區(qū)別與聯(lián)系。 提示:兩者區(qū)別:動(dòng)量是矢量,動(dòng)能是標(biāo)量。 速度變化時(shí),動(dòng)量與動(dòng)能變化比例不同。 動(dòng)量遵守矢量運(yùn)算法則,動(dòng)能遵守標(biāo)量運(yùn)算法則。 聯(lián)系:二者都與質(zhì)量和速度有關(guān),且Ek=,,探究點(diǎn)2動(dòng)量的變化量 情景1:物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 情景2:物體做自由落體運(yùn)動(dòng)。 情景3:物體做平拋運(yùn)動(dòng)。 情景4:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,,(1)以上情景中的動(dòng)量是否發(fā)生變化? 提示:情景1中,物體速度大

8、小、方向均不變,動(dòng)量不變。 情景2中,物體向下的速度增大,動(dòng)量變化。 情景3中,物體速度大小、方向均變化,動(dòng)量變化。 情景4中,物體速度方向時(shí)刻變化,動(dòng)量變化。,,(2)物體動(dòng)量發(fā)生變化的形式有哪幾種? 提示:由(1)知,物體速度大小發(fā)生變化,物體速度的方向發(fā)生變化,以及速度的大小和方向均發(fā)生變化時(shí),物體動(dòng)量都將發(fā)生變化。 物體的質(zhì)量發(fā)生變化時(shí),其動(dòng)量也發(fā)生變化。,,(3)動(dòng)量變化量對(duì)應(yīng)的是一個(gè)過(guò)程還是一個(gè)狀態(tài)?它是標(biāo)量還是矢量? 提示:動(dòng)量變化量p=p末-p初,對(duì)應(yīng)的是一個(gè)過(guò)程;動(dòng)量變化量可根據(jù)平行四邊形定則求得,是矢量。,,(4)如何確定動(dòng)量變化量的大小和方向? 提示:方向:動(dòng)量的變化量是

9、矢量,其方向與物體速度變化量的方向相同。 大小:當(dāng)物體初、末動(dòng)量在同一直線上時(shí),規(guī)定正方向,動(dòng)量變化量的大小可通過(guò)代數(shù)運(yùn)算求得;當(dāng)初、末動(dòng)量不在同一條直線上時(shí),可應(yīng)用平行四邊形定則求動(dòng)量變化量的大小。,,(5)物體的動(dòng)量變化時(shí),其動(dòng)能一定變化嗎? 提示:動(dòng)量是矢量,其變化時(shí),可能只是速度方向變,而速度大小可能不變,動(dòng)能不變。,,【探究總結(jié)】 1.動(dòng)量的性質(zhì): (1)矢量性:方向與瞬時(shí)速度的方向相同,有關(guān)動(dòng)量的運(yùn)算,遵從矢量的平行四邊形定則。 (2)瞬時(shí)性:動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,是針對(duì)某時(shí)刻而言的。,,(3)相對(duì)性:大小與參考系的選擇有關(guān),通常情況是指相對(duì)地面的動(dòng)量。,,2.動(dòng)量變化量

10、的性質(zhì): (1)矢量性:動(dòng)量的變化量p=p-p是矢量式,p、p、p間遵循平行四邊形定則,如圖所示。,(2)過(guò)程性:動(dòng)量變化量是描述物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)量變化多少的物理量,它對(duì)應(yīng)于一段時(shí)間(或一段位移)。,,3.動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系:,【典例示范】 將質(zhì)量為0.10 kg的小球從離地面20 m高處豎直向上拋出,拋出時(shí)的初速度為15 m/s,g取10 m/s2,求: (1)當(dāng)小球落地時(shí),小球的動(dòng)量。 (2)小球從拋出至落地過(guò)程中動(dòng)量的增量。,【解題指南】(1)對(duì)于動(dòng)量,可根據(jù)動(dòng)量定義式p=mv,直接計(jì)算。 (2)求動(dòng)量變化時(shí),要先規(guī)定正方向,與正方向相同,動(dòng)量為正,與正方向相反,動(dòng)量為負(fù),然后根據(jù)

11、p=p-p計(jì)算動(dòng)量的變化。,,【解析】(1)由v2-v02=2ax可得小球落地時(shí)的速度大小 v= 取豎直向下為正,則小球落地時(shí)的動(dòng)量 p=mv=0.1025kgm/s=2.5 kgm/s,方向豎直向下。,,(2)以豎直向下為正方向, 小球從拋出至落地動(dòng)量的增量 p=mv-mv0=0.1025kgm/s-0.10(-15)kgm/s =4.0 kgm/s,方向豎直向下。 答案:(1)2.5kgm/s,方向豎直向下 (2)4.0 kgm/s,方向豎直向下,,【探究訓(xùn)練】 1.(多選)(2018常州高二檢測(cè))恒力F作 用在質(zhì)量為m的物體上,如圖所示,由于地 面對(duì)物體的摩擦力較大,物體沒(méi)有被拉動(dòng), 則

12、經(jīng)時(shí)間t,下列說(shuō)法正確的是(),,A.拉力F對(duì)物體的沖量大小為零 B.拉力F對(duì)物體的沖量大小為Ft C.拉力F對(duì)物體的沖量大小是Ftcos D.合力對(duì)物體的沖量大小為零,,【解析】選B、D。對(duì)沖量的計(jì)算一定要分清求的是哪個(gè)力的沖量,是某一個(gè)力的沖量、合力的沖量、分力的沖量還是某一個(gè)方向上力的沖量。某一個(gè)力的沖量與另一個(gè)力的沖量無(wú)關(guān)。,2.(2018西安高二檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是() A.動(dòng)能為零時(shí),物體一定處于平衡狀態(tài) B.物體受到恒力的沖量也可能做曲線運(yùn)動(dòng) C.物體所受合外力不變時(shí),其動(dòng)量一定不變 D.動(dòng)能不變,物體的動(dòng)量一定不變,,【解析】選B。動(dòng)能為零時(shí),速度為零,而加速度不一定等于零,

13、物體不一定處于平衡狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體受恒力,也可能做曲線運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;合外力不變,加速度不變,速度均勻變化,動(dòng)量一定變化,C項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)能不變,若速度的方向變化,動(dòng)量就變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖所示,一足球運(yùn)動(dòng)員踢一個(gè)質(zhì)量為 0.4kg的足球。 (1)若開(kāi)始時(shí)足球的速度是4m/s,方向 向右,踢球后,球的速度為10m/s,方向仍向右(如圖甲),求足球的初動(dòng)量、末動(dòng)量以及踢球過(guò)程中足球動(dòng)量的改變量。,,(2)若足球以10m/s的速度撞向球門(mén)門(mén)柱,然后以3m/s速度反向彈回(如圖乙),求這一過(guò)程中足球的動(dòng)量改變量。,,【解析】(1)取向右為正方向 初動(dòng)量為p1=mv

14、=0.44kgm/s=1.6 kgm/s, 方向向右 末動(dòng)量為p1=mv=0.410kgm/s=4.0 kgm/s, 方向向右 動(dòng)量改變量為p1=p1-p1=2.4kgm/s,方向向右,,(2)初動(dòng)量為p2=mv=0.410kgm/s=4.0 kgm/s 末動(dòng)量為 p2=mv=0.4(-3)kgm/s=-1.2 kgm/s 動(dòng)量改變量為p2=p2-p2=-5.2kgm/s,方向向左,,答案:(1)1.6kgm/s方向向右 4.0kgm/s方向向右2.4kgm/s方向向右 (2)5.2kgm/s方向向左,,【通法悟道】求動(dòng)量變化量的方法 (1)確定研究對(duì)象的初末狀態(tài)。 (2)確定初末狀態(tài)的動(dòng)量。

15、,,(3)由p=p末-p初求出動(dòng)量變化,具體如下: 當(dāng)p、p在同一直線上時(shí),可規(guī)定正方向,將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。 當(dāng)p、p不在同一直線上時(shí),應(yīng)依據(jù)平行四邊形定則運(yùn)算。,,主題二沖量動(dòng)量定理 【互動(dòng)探究】 (1)如圖甲所示為跳高比賽的現(xiàn)場(chǎng),在圖中為什么要放上厚厚的海綿墊子?,,提示:當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從高處落下時(shí),速度逐漸增大,如果落到地面上與地面發(fā)生碰撞,作用時(shí)間很短,對(duì)人產(chǎn)生很大的沖力,有可能使人受傷。當(dāng)人落在厚厚的海綿墊子上時(shí),人從開(kāi)始接觸墊子到最后停止運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間延長(zhǎng),運(yùn)動(dòng)員所受的沖力明顯減小,對(duì)運(yùn)動(dòng)員起到保護(hù)作用。,,(2)圖乙中文具盒靜止一段時(shí)間,重力對(duì)它做功一定為零,而一段時(shí)間內(nèi)重力的

16、沖量為零嗎? 提示:文具盒靜止一段時(shí)間,其位移為零,故重力做功是零,而沖量是指力與時(shí)間的乘積,所以重力的沖量不為零。,,(3)物理上的量可分為過(guò)程量和狀態(tài)量?jī)深?試想沖量是過(guò)程量還是狀態(tài)量? 提示:沖量描述的是力在時(shí)間上的積累效果,因此沖量是過(guò)程量。,,(4)試借助牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)動(dòng)量定理的表達(dá)式。 提示:模型如圖(地面光滑)。由牛頓第二定律F=ma可 知,F= 整理得F(t2-t1)=mv2-mv1。,,(5)如何求變力的沖量? 提示:找到物體動(dòng)量的變化量和其他恒力的沖量,根據(jù)動(dòng)量定理求解。,,【探究總結(jié)】 1.沖量的計(jì)算方法: (1)恒力的沖量:如果物體受到恒力的作用,既可以應(yīng)用Ft求力

17、的沖量,也可以應(yīng)用物體動(dòng)量改變量p的大小和方向來(lái)替代力的沖量。,,(2)變力的沖量:如果物體受到變力的作用,則不能直接用Ft求變力的沖量,這時(shí)可以利用動(dòng)量定理求出(動(dòng)量變化量)。,2.功與沖量的比較:,,,3.動(dòng)量定理的理解: (1)物理意義:合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因。 (2)動(dòng)量定理的矢量性,合外力的沖量跟物體動(dòng)量變化量不僅大小相等,而且方向相同。,,(3)相等性:物體在時(shí)間t內(nèi)所受合外力的沖量等于物體在這段時(shí)間t內(nèi)動(dòng)量的變化量。 (4)獨(dú)立性:某方向的沖量只改變?cè)摲较蛏衔矬w的動(dòng)量。,,(5)適用范圍: 動(dòng)量定理不僅適用于恒力,而且也適用于隨時(shí)間而變化的力。 對(duì)于變力,動(dòng)量定理中的力F應(yīng)

18、理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。 不僅適用于單個(gè)物體,而且也適用于物體系統(tǒng)。,【典例示范】 高空作業(yè)須系安全帶。如果質(zhì)量為m的高空作業(yè)人員不慎跌落,從開(kāi)始跌落到安全帶對(duì)人產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng))。此后經(jīng)歷時(shí)間t安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng),若在此過(guò)程中該作用力始終豎直向上。則該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小為(),【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)安全帶對(duì)人起作用前瞬間,人的速度為v= (2)安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng)的瞬間,人的速度為零。,【解析】選A。安全帶對(duì)人起作用之前,人做自由落體 運(yùn)動(dòng);由v2=2gh可得,安全帶對(duì)人起作用前瞬間,人的速 度v= 安全帶達(dá)到最大伸

19、長(zhǎng)量時(shí),人的速度為零;從 安全帶開(kāi)始對(duì)人起作用到安全帶伸長(zhǎng)量最大,由動(dòng)量定 理可得0-mv=mgt- 故 故選項(xiàng)A 正確。,【探究訓(xùn)練】 1.(多選)(2018珠海高二檢測(cè))對(duì)下列幾種物理現(xiàn)象的解釋,正確的是() A.擊釘時(shí),不用橡皮錘僅僅是因?yàn)橄鹌ゅN太輕 B.跳遠(yuǎn)時(shí),在沙坑里填沙,是為了減小沖量 C.易碎品運(yùn)輸時(shí),要用柔軟材料包裝,船舷常常懸掛舊輪胎,都是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間以減小作用力 D.在車(chē)內(nèi)推車(chē)推不動(dòng),是因?yàn)楹贤饬_量為零,【解析】選C、D。擊釘時(shí),不用橡皮錘是因?yàn)橄鹌ゅN與釘子的作用時(shí)間長(zhǎng);跳遠(yuǎn)時(shí),在沙坑里填沙,是為了延長(zhǎng)人與地的接觸時(shí)間,所以A、B不正確;據(jù)動(dòng)量定理Ft=p知,

20、當(dāng)p相同時(shí),t越長(zhǎng),作用力越小,故C項(xiàng)正確;車(chē)能否移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用,與內(nèi)部作用無(wú)關(guān),所以D項(xiàng)正確。,2.(2018桂林高二檢測(cè))在水平力F=30N的作用下,質(zhì)量m=5kg的物體由靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,若F作用6s后撤去,撤去F后物體還能向前運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間才停止?(g取10m/s2),【解析】選物體為研究對(duì)象,研究整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,物體初、末狀態(tài)的速度都等于零。 取水平力F的方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量定理得:,(F-mg)t1+(-mg)t2=0, 解得:t2= 答案:12s,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 一質(zhì)量為50kg的雜技演員,表演時(shí)不慎掉下,當(dāng)他下落5

21、m時(shí)安全帶被拉直,若安全帶和人作用時(shí)間為1s,則安全帶對(duì)人的平均作用力為多少?(g取10m/s2),,【解析】自由下落5m的速度 v1= 由動(dòng)量定理可知:( -mg)t=0-m(-v1), 解得 =1000N 答案:1000N,【通法悟道】用動(dòng)量定理解題的基本思路 (1)確定研究對(duì)象,在中學(xué)階段用動(dòng)量定理討論的問(wèn)題,其研究對(duì)象一般僅限于單個(gè)物體或能看成一個(gè)物體的系統(tǒng)。 (2)抓住過(guò)程的初末狀態(tài),選好正方向,確定各動(dòng)量和沖量的正負(fù)號(hào)。,(3)對(duì)物體進(jìn)行受力分析?？梢韵惹竺總€(gè)力的沖量,再求各力沖量的矢量和合力的沖量或先求合力,再求其沖量。 (4)根據(jù)動(dòng)量定理列方程,如有必要還需要列其他補(bǔ)充方程。最后代入數(shù)據(jù)求解。,【課堂小結(jié)】,