人教版選修35 16.2動(dòng)量和動(dòng)量定理 課件（35張）.ppt

2動(dòng)量和動(dòng)量定理 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 一 閱讀教材第6頁(yè) 動(dòng)量 部分 理解動(dòng)量的確切含義和表達(dá)式 會(huì)計(jì)算一維情況下的動(dòng)量變化 1 物體的質(zhì)量及其運(yùn)動(dòng)速度的乘積稱(chēng)為該物體的動(dòng)量 公式 p mv 單位 kg m s 讀作 千克米每秒 2 動(dòng)量的特征是什么 答案 1 動(dòng)量是狀態(tài)量 它與某一時(shí)刻相關(guān) 2 動(dòng)量是矢量 其方向與物體運(yùn)動(dòng)速度的方向相同 3 動(dòng)量有什么物理意義 答案 速度從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度量化了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài) 動(dòng)量則從動(dòng)力學(xué)角度量化了機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài) 4 什么是動(dòng)量的變化量 答案 物體在某段時(shí)間內(nèi)末動(dòng)量p 與初動(dòng)量p的矢量差 也是矢量 p p p 矢量式 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 二 動(dòng)量定理閱讀教材第7 8頁(yè) 動(dòng)量定理 部分 理解沖量的概念 理解動(dòng)量定理的確切含義 1 沖量 1 定義 力f與力的作用時(shí)間t的乘積叫作力的沖量 2 寫(xiě)出其表達(dá)式和單位 答案 表達(dá)式 i f t t 單位 在國(guó)際單位制中 沖量的單位是牛 秒 符號(hào)是n s 3 矢量性 沖量是矢量 恒力的沖量方向跟恒力的方向相同 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 動(dòng)量定理 1 內(nèi)容 物體在一個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的沖量 這個(gè)關(guān)系叫做動(dòng)量定理 2 表達(dá)式 f t t mv mv或i p p 3 說(shuō)明 對(duì)于變力的沖量 動(dòng)量定理中的f應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 1 思考辨析 1 動(dòng)量相同的物體運(yùn)動(dòng)方向不一定相同 解析 動(dòng)量相同指動(dòng)量的大小和方向均相同 而動(dòng)量的方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向 故動(dòng)量相同的物體運(yùn)動(dòng)方向一定相同 答案 2 動(dòng)量定理不僅適用于恒力 也適用于變力 解析 如果物體受到變力的作用則不能直接用f t t 求變力的沖量 這時(shí)可以求出該力作用下物體動(dòng)量的變化量 p 等效代換變力的沖量i 答案 讀一讀 思一思 辨一辨 議一議 2 探究討論 1 沖量與功的區(qū)別是什么 答案 沖量表示作用力在時(shí)間上的累積效果 功表示作用力在空間上的累積效果 2 動(dòng)量始終保持在一條直線(xiàn)上時(shí)如何運(yùn)算 答案 選定一個(gè)正方向 動(dòng)量 動(dòng)量的變化量 用帶正 負(fù)號(hào)的數(shù)值表示 從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算 此時(shí)的正 負(fù)號(hào)僅表示方向 不表示大小 3 運(yùn)輸易碎物品時(shí)包裝箱內(nèi)為什么放置碎紙 泡沫塑料等柔軟填充物 答案 物體的動(dòng)量變化量一定時(shí) 力的作用時(shí)間越短 力就越大 反之就越小 運(yùn)輸易碎物品包裝箱內(nèi)放置碎紙 泡沫塑料等柔軟填充物是為了增大作用時(shí)間以減小物品受到的作用力 探究一 探究二 探究三 對(duì)動(dòng)量的理解問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示 質(zhì)量為m的小球以速度v與擋板發(fā)生碰撞 若以大小不變的速度反向彈回 碰撞前后動(dòng)量是否相等 要點(diǎn)提示 不相等 這是由于碰撞前 后動(dòng)量方向發(fā)生了變化 探究一 探究二 探究三 名師精講1 動(dòng)量 1 動(dòng)量是狀態(tài)量 進(jìn)行動(dòng)量運(yùn)算時(shí) 要明確是哪一物體在哪一狀態(tài) 時(shí)刻 的動(dòng)量 p mv中的速度v是瞬時(shí)速度 2 動(dòng)量的相對(duì)性 物體的動(dòng)量與參考系的選擇有關(guān) 選不同的參考系時(shí) 同一物體的動(dòng)量可能不同 通常在不說(shuō)明參考系的情況下 物體的動(dòng)量是指物體相對(duì)地面的動(dòng)量 探究一 探究二 探究三 2 1 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 p的計(jì)算 當(dāng)p p在同一直線(xiàn)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(xiàn)上時(shí) 應(yīng)依據(jù)平行四邊形定則運(yùn)算 探究一 探究二 探究三 3 與動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系 1 區(qū)別 動(dòng)量是矢量 動(dòng)能是標(biāo)量 2 聯(lián)系 動(dòng)量和動(dòng)能都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量 大小關(guān)系為 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題1 一質(zhì)量m 0 2kg的皮球從高h(yuǎn) 0 8m處自由落下 與地面相碰后反彈的最大高度h 0 45m 試求 球與地面相互作用前 后時(shí)刻的動(dòng)量以及球與地面相互作用過(guò)程中的動(dòng)量變化 解析 以向下的方向?yàn)檎?則由得與地面接觸時(shí)的速度v1 4m s此時(shí)的動(dòng)量大小p1 mv1 0 8kg m s 方向向下 為正 球剛離開(kāi)地面時(shí)的速度v2 3m s此時(shí)的動(dòng)量大小p2 mv2 0 6kg m s 方向向上 為負(fù) 所以 p p2 p1 0 6kg m s 0 8kg m s 1 4kg m s 負(fù)號(hào)表示方向向上 答案 p1 0 8kg m s 方向向下p2 0 6kg m s 方向向上 p 1 4kg m s 方向向上 探究一 探究二 探究三 歸納總結(jié)動(dòng)量變化量的求解方法1 若初 末動(dòng)量在同一直線(xiàn)上 則在選定正方向的前提下 可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算 2 若初 末動(dòng)量不在同一直線(xiàn)上 運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循平行四邊形定則 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練1關(guān)于物體的動(dòng)量 下列說(shuō)法中正確的是 a 運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向 一定是該時(shí)刻的速度方向b 物體的動(dòng)能不變 其動(dòng)量一定不變c 動(dòng)量越大的物體 其速度一定越大d 物體的動(dòng)量越大 其慣性也越大解析 動(dòng)量具有瞬時(shí)性 任一時(shí)刻物體動(dòng)量的方向 即為該時(shí)刻物體的速度方向 選項(xiàng)a正確 動(dòng)能不變 若速度方向變化 動(dòng)量也發(fā)生了變化 b項(xiàng)錯(cuò)誤 物體動(dòng)量的大小由物體質(zhì)量及速度大小共同決定 不是由物體的速度唯一決定 故物體的動(dòng)量大 其速度不一定大 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 慣性由物體質(zhì)量決定 物體的動(dòng)量越大 其質(zhì)量并不一定越大 慣性也不一定越大 故選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 a 探究一 探究二 探究三 對(duì)沖量的理解問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示 同樣的雞蛋從同一高度落到沙坑和水泥地上 我們會(huì)看到不同的效果 為什么會(huì)這樣呢 要點(diǎn)提示 作用時(shí)間不同導(dǎo)致作用力不同 探究一 探究二 探究三 名師精講1 對(duì)沖量的理解 1 沖量是過(guò)程量 沖量描述的是作用在物體上的力對(duì)一段時(shí)間的積累效應(yīng) 與某一過(guò)程相對(duì)應(yīng) 2 沖量的矢量性 沖量是矢量 在作用時(shí)間內(nèi)力的方向不變時(shí) 沖量的方向與力的方向相同 如果力的方向是變化的 則沖量的方向與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量變化量的方向相同 探究一 探究二 探究三 2 沖量的計(jì)算 1 若物體受到恒力的作用 力的沖量的數(shù)值等于力與作用時(shí)間的乘積 沖量的方向與恒力方向一致 若力為同一方向均勻變化的力 該力的沖量可以用平均力計(jì)算 若力為一般變力 則不能直接計(jì)算沖量 2 若知f t圖象 圖線(xiàn)與時(shí)間軸圍成的面積就是力的沖量 如圖所示 3 沖量的計(jì)算公式i ft既適用于計(jì)算某個(gè)恒力的沖量 又可以計(jì)算合力的沖量 如果計(jì)算分力的沖量 必須明確是哪個(gè)分力的沖量 若計(jì)算合力的沖量 一個(gè)物體的動(dòng)量變化 p與合力的沖量具有等效代換關(guān)系 探究一 探究二 探究三 求各力的沖量或者合力的沖量 首先判斷是否是恒力 若是恒力 可直接用力與作用時(shí)間的乘積 若是變力 要根據(jù)力的特點(diǎn)求解 或者利用動(dòng)量定理求解 特別提醒 1 計(jì)算沖量時(shí) 一定要明確是計(jì)算分力的沖量還是合力的沖量 如果是計(jì)算分力的沖量 還必須明確是哪個(gè)分力的沖量 2 作用力和反作用力的沖量大小相等 方向相反 即i i 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題2 如圖所示 在傾角 37 的斜面上 有一質(zhì)量為5kg的物體沿斜面滑下 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 求物體下滑2s的時(shí)間內(nèi) 物體所受各力的沖量 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 思考問(wèn)題 物體受幾個(gè)力的作用 各力的方向如何 提示 物體受重力 方向豎直向下 支持力 方向垂直于斜面向上 摩擦力 方向沿斜面向上 探究一 探究二 探究三 解析 重力的沖量 ig g t mg t 5 10 2n s 100n s 方向豎直向下 支持力的沖量 if f t mgcos t 5 10 0 8 2n s 80n s 方向垂直斜面向上 摩擦力的沖量 iff ff t mgcos t 0 2 5 10 0 8 2n s 16n s 方向沿斜面向上 答案 見(jiàn)解析歸納總結(jié)計(jì)算恒力的沖量必須明確力的方向 如果有多個(gè)力 則分別計(jì)算 單獨(dú)注明 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練2如圖所示 一質(zhì)量m 3kg的物體靜止在光滑水平面上 受到與水平方向成60 角的力作用 f的大小為9n 經(jīng)2s時(shí)間 求 g取10m s2 1 物體重力沖量大小 2 物體受到的支持力沖量大小 3 力f的沖量大小 4 合外力的沖量大小 探究一 探究二 探究三 解析 對(duì)物體受力分析如圖所示 則 1 重力的沖量ig mgt 3 10 2n s 60n s 2 支持力的沖量ifn fnt mg fsin60 t 3 力f的沖量if ft 9 2n s 18n s 4 合外力的沖量i合 fcos60 t 9 0 5 2n s 9n s 答案 1 60n s 2 44 4n s 3 18n s 4 9n s 探究一 探究二 探究三 對(duì)動(dòng)量定理的理解及應(yīng)用問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示 跳高比賽時(shí) 在運(yùn)動(dòng)員落地處為什么要放很厚的海綿墊子 要點(diǎn)提示 人落到海綿墊子上時(shí) 可經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間使速度減小為零 在動(dòng)量變化相同的情況下 人受到的沖擊力減小 從而對(duì)運(yùn)動(dòng)員起到保護(hù)作用 探究一 探究二 探究三 名師精講動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用1 動(dòng)量定理的理解 1 動(dòng)量定理的表達(dá)式mv mv f t是矢量式 等號(hào)包含了大小相等 方向相同兩方面的含義 2 動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因 3 公式中的f是物體所受的合外力 若合外力是變力 則f應(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值 探究一 探究二 探究三 2 動(dòng)量定理的應(yīng)用 1 定性分析有關(guān)現(xiàn)象 物體的動(dòng)量變化量一定時(shí) 力的作用時(shí)間越短 力就越大 力的作用時(shí)間越長(zhǎng) 力就越小 作用力一定時(shí) 力的作用時(shí)間越長(zhǎng) 動(dòng)量變化量越大 力的作用時(shí)間越短 動(dòng)量變化量越小 2 應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟 選定研究對(duì)象 明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程 進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)的初 末狀態(tài)分析 選定正方向 根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解 應(yīng)用動(dòng)量定理解題時(shí)首先對(duì)物體受力分析 明確各個(gè)分力和合力是正確應(yīng)用動(dòng)量定理的前提 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例題3 同一人以相同的力量跳遠(yuǎn)時(shí) 跳在沙坑里比跳在水泥地上安全 這是由于 a 人跳在沙坑的動(dòng)量比跳在水泥地上的小b 人跳在沙坑的動(dòng)量變化比跳在水泥地上的小c 人跳在沙坑受到的沖量比跳在水泥地上的小d 人跳在沙坑受到的沖力比跳在水泥地上的小 思考問(wèn)題 同一人以相同的力量跳遠(yuǎn)時(shí) 落在沙坑里跟跳落在水泥地上時(shí)著地速度大小一樣嗎 提示 由于跳遠(yuǎn)的遠(yuǎn)近一樣 著地速度大小是相同的 探究一 探究二 探究三 解析 落地前的速度是一定的 初動(dòng)量是一定的 所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤 落地后靜止 末動(dòng)量一定 人的動(dòng)量變化是一定的 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 由動(dòng)量定理可知人受到的沖量等于人的動(dòng)量變化 所以?xún)煞N情況下人受到的沖量相等 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 落在沙坑里力作用的時(shí)間長(zhǎng) 落在水泥地上力作用的時(shí)間短 根據(jù)動(dòng)量定理 在動(dòng)量變化一定的情況下 時(shí)間t越長(zhǎng) 則受到的沖力f越小 故選項(xiàng)d正確 答案 d 探究一 探究二 探究三 歸納總結(jié)應(yīng)用動(dòng)量定理的四點(diǎn)注意事項(xiàng) 1 明確物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果是導(dǎo)致物體動(dòng)量的變化 沖量和動(dòng)量都是矢量 它們的加 減運(yùn)算都遵循平行四邊形定則 2 列方程前首先要選取正方向 與規(guī)定的正方向一致的力或動(dòng)量取正值 反之取負(fù)值 而不能只關(guān)注力或動(dòng)量數(shù)值的大小 3 分析速度時(shí)一定要選取同一個(gè)參考系 未加說(shuō)明時(shí)一般是選地面為參考系 同一道題目中一般不要選取不同的參考系 4 公式中的沖量應(yīng)是合外力的沖量 求動(dòng)量的變化量時(shí)要嚴(yán)格按公式 且要注意是末動(dòng)量減去初動(dòng)量 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練3質(zhì)量m 70kg的撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員從h 5 0m高處落到海綿墊上 經(jīng) t1 1s后停止 則該運(yùn)動(dòng)員身體受到的平均沖力約為多少 如果是落到普通沙坑中 經(jīng) t2 0 1s停下 則沙坑對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均沖力約為多少 g取10m s2 解析 以全過(guò)程為研究對(duì)象 初 末動(dòng)量的數(shù)值都是0 所以運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量變化量為零 根據(jù)動(dòng)量定理 合力的沖量為零 根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的知識(shí) 物體下落到地面上所需要的時(shí)間是t 1s從開(kāi)始下落到落到海綿墊上停止時(shí) mg t t1 f t1 0代入數(shù)據(jù) 解得f 1400n下落到沙坑中時(shí) mg t t2 f t2 0代入數(shù)據(jù) 解得f 7700n 答案 1400n7700n 探究一 探究二 探究三 變式訓(xùn)練4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)人剛產(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 解析 設(shè)作業(yè)人員下落h時(shí)的速度為v 根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得v2 2gh 對(duì)于安全帶伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)過(guò)程 設(shè)豎直向上為正方向 根據(jù)動(dòng)量定理得ft mgt 0 mv 解以上兩式可得 mg 選項(xiàng)a正確 答案 a 1 2 3 4 1 對(duì)沖量的理解 關(guān)于沖量 下列說(shuō)法正確的是 a 沖量是物體動(dòng)量變化的原因b 作用在靜止的物體上的力的沖量一定為零c 動(dòng)量越大的物體受到的沖量越大d 沖量的方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向解析 力作用一段時(shí)間便有了沖量 而力作用一段時(shí)間后 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化 物體的動(dòng)量也發(fā)生了變化 因此說(shuō)沖量使物體的動(dòng)量發(fā)生了變化 a選項(xiàng)正確 只要有力作用在物體上 經(jīng)歷一段時(shí)間 這個(gè)力便有了沖量i ft 與物體處于什么狀態(tài)無(wú)關(guān) 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況 是所有作用在物體上的力共同產(chǎn)生的效果 所以b選項(xiàng)不正確 物體所受沖量i ft與物體動(dòng)量的改變量有關(guān) 與物體動(dòng)量的大小無(wú)關(guān) c選項(xiàng)不正確 沖量的方向與物體運(yùn)動(dòng)的變化方向有關(guān) 與物體運(yùn)動(dòng)的方向無(wú)關(guān) 故d選項(xiàng)不正確 答案 a 1 2 3 4 2 動(dòng)量定理的應(yīng)用 多選 古時(shí)有 守株待兔 的寓言 設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身重力的打擊力時(shí)即可致死 若兔子與樹(shù)樁發(fā)生碰撞 作用時(shí)間為0 2s 則被撞死的兔子的奔跑速度可能是 g取10m s2 a 1m sb 1 5m sc 2m sd 2 5m s解析 根據(jù)題意建立模型 設(shè)兔子與樹(shù)樁的撞擊力為f 兔子撞擊后速度為零 根據(jù)動(dòng)量定理有ft mv 所以 gt 10 0 2m s 2m s 即兔子奔跑的速度至少為2m s 答案 cd 1 2 3 4 3 沖量的計(jì)算 質(zhì)量為1kg的物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 其速度圖象如圖所示 則物體在前10s內(nèi)和后10s內(nèi)所受合力的沖量分別是 a 10n s 10n sb 10n s 10n sc 0 10n sd 0 10n s解析 根據(jù)動(dòng)量定理 物體所受合力的沖量等于其動(dòng)