高中物理 第十六章 動量守恒定律 2 動量和動量定理課件1 新人教版選修35.ppt

2 動量和動量定理 自學線索 學基礎導學 1 定義 物體的 和 的乘積 2 公式 p 3 單位 符號 4 矢量性 動量是矢量 它的方向與 的方向相同 動量運算服從 定則 一 動量 質(zhì)量 速度 mv 千克米每秒 kg m s 速度 平行四邊形 5 動量的變化量 1 定義 物體在某段時間內(nèi) 末動量與初動量的矢量差 也是矢量 p p p 矢量式 2 動量運算 動量矢量始終保持在一條直線上時 選定一個正方向 動量 動量的變化用帶正 負號的數(shù)值表示 從而將矢量運算簡化為代數(shù)運算 注意此時的正 負號僅代表動量 或動量變化量的方向 并不代表其大小 提示 動能是標量 動能變化是其大小變化 故動量必定變化 但若動量變化 可能是其方向變化而大小不變 故動能不一定變化 1 沖量 1 定義 力和力的作用 的乘積 2 公式 i f t 3 單位 符合 4 矢量性 沖量是矢量 其方向與 的方向相同 二 動量定理 時間 牛頓秒 n s 力 2 動量定理 1 內(nèi)容 物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的 2 公式 mv mv ft或 p i 沖量 p 講要點例析 動量及動量的變化量的理解和計算 1 動量 1 動量是狀態(tài)量 進行動量運算時 要明確是哪一物體在哪一狀態(tài) 時刻 的動量 p mv中的速度v是瞬時速度 2 動量的矢量性 動量的方向與物體的瞬時速度的方向相同 有關動量的運算 如果物體在一條直線上運動 則選定一個正方向后 動量的矢量運算就可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算了 3 動量的相對性 物體的動量與參考系的選擇有關 選不同的參考系時 同一物體的動量可能不同 通常在不說明參考系的情況下 物體的動量是指物體相對地面的動量 2 動量的變化量 1 表達式 p p p 2 矢量性 動量的變化量 p是個矢量 其表達式為矢量式 3 計算 當p p在同一直線上時 可規(guī)定正方向 將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算 當p p不在同一直線上時 應依據(jù)平行四邊形定則運算 3 動量與動能的關系 物體速度變化時 物體的動量一定隨之變化 物體的動能可能隨之變化 若物體只是速度方向變化 物體的動能不變 但動量變化 質(zhì)量是8g的玻璃球 以3m s的速度向右運動 碰到一個物體后被彈回 以2m s的速度沿同一直線向左運動 試求該玻璃球的動量變化量 讀題 玻璃球被物體彈回 其末狀態(tài)的速度方向水平向左 該題中動量的變化發(fā)生在一維情況中 畫圖 依題意畫圖如圖所示 圖中v v 分別為玻璃球與物體碰撞前 后的速度 解析 設水平向右的方向為正方向 則p mv 8 10 3 3kg m s 2 4 10 2kg m sp mv 8 10 3 2 kg m s 1 6 10 2kg m s故玻璃球動量的變化量為 p p p 1 6 10 2kg m s 2 4 10 2kg m s 4 0 10 2kg m s 表示動量變化量的方向水平向左 答案 4 0 10 2kg m s 方向水平向左 對矢量來講 僅表示其方向 不表示其大小 但在運算過程中應將 代入 1 1下列關于動量及其變化說法正確的是 a 兩物體的動量相等 動能也一定相等b 物體動能發(fā)生變化 動量也一定發(fā)生變化c 動量變化的方向一定與初末動量的方向都不同d 動量變化的大小 不可能等于初末狀態(tài)動量大小之和 答案 b 沖量的理解和計算 1 對沖量的理解 1 沖量是過程量 沖量描述的是作用在物體上的力對時間的積累效應 與某一過程相對應 2 沖量的矢量性 沖量是矢量 在作用時間內(nèi)力的方向不變時 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時間內(nèi)物體動量變化量的方向相同 3 沖量的絕對性 沖量僅由力和時間兩個因素決定 具有絕對性 2 沖量的計算 1 單個力的沖量 利用公式i ft計算 2 合力的沖量 各力為恒力時 可分別求每一個力的沖量 再求各沖量的矢量和 即i合 f1 t1 f2 t2 fn tn 遇到一維情形 可以轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算 如果各力作用的時間相同 也可以先求合力f合 再代入i合 f合 t進行計算 合力為變力時 其沖量可由動量定理求解 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 物體與斜面間的動摩擦因數(shù) 0 2s 求物體下滑2s的時間內(nèi) 物體所受各力的沖量 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 規(guī)范解答 解 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 注意 合外力的沖量可以由合外力與時間的乘積求出i合 f合 t mgsin mgcos t 5 10 0 6 0 2 0 8 2n s 44n s 方向沿斜面向下 明確沖量是力與時間的乘積 1 沖量是描述力對其作用時間的累積效果 力越大 作用時間越長 沖量就越大 2 沖量是一個過程量 學習沖量必須明確研究對象和作用過程 即必須明確是哪個力在哪段時間內(nèi)對哪個物體產(chǎn)生的沖量 3 某個力的沖量的方向與合力的沖量方向不一定相同 2 1把質(zhì)量為10kg的物體放在光滑的水平面上 如圖所示 在與水平方向成53 的10n的力f作用下從靜止開始運動 在2s內(nèi)力f對物體的沖量為多少 合外力的沖量是多少 cos53 0 6 解析 首先對物體進行受力分析 與水平方向成53 的角的拉力f 豎直向下的重力g 豎直向上的支持力fn 由沖量定義可知 力f的沖量 if f t 10 2n s 20n s 因為在豎直方向上 力f的分量fsin53 重力g 支持力fn的合力為零 則在豎直方向上合力的沖量也為零 所以 物體所受的合外力就是力fcos53 故合外力的沖量 i合 fcos53 t 10 0 6 2n s 12n s答案 20n s12n s 1 動量定理的理解 1 動量定理反映了合外力的沖量與動量變化量之間的因果關系 即合外力的沖量是原因 物體的動量變化量是結(jié)果 2 動量定理中的沖量是合外力的沖量 而不是某一個力的沖量 它可以是合力的沖量 可以是各力沖量的矢量和 也可以是外力在不同階段沖量的矢量和 動量定理的理解 3 動量定理表達式是矢量式 等號包含了大小相等 方向相同兩方面的含義 4 動量定理具有普遍性 即不論物體的運動軌跡是直線還是曲線 作用力不論是恒力還是變力 幾個力作用的時間不論是相同還是不同 動量定理都適用 2 應用動量定理定量計算的一般步驟 選定研究對象 明確運動過程 進行受力分析和運動的初 末狀態(tài)分析 選定正方向 根據(jù)動量定理列方程求解 蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳 翻滾并做各種空中動作的運動 已成為奧運會的比賽項目 在2008年29屆北京奧運會上 我國選手何雯娜以37 80分的成績奪得冠軍 這是中國選手首次奪得奧運會蹦床金牌 假設何雯娜的質(zhì)量為50kg 從離水平網(wǎng)面3 2m高處自由下落 著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回離水平網(wǎng)面5 0m高處 已知她與網(wǎng)接觸的時間為1 2s 求這段時間內(nèi)網(wǎng)對何雯娜的平均作用力的大小 g取10m s2 答案 1250n 應用動量定理的注意事項 1 明確物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果是導致物體動量的變化 沖量和動量都是矢量 它們的加 減運算都遵循矢量的平行四邊形法則 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量取正值 反之取負值 而不能只關注力或動量數(shù)值的大小 3 分析速度時一定要選取同一個參考系 未加說明時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 公式中的沖量應是合外力的沖量 求動量的變化量時要嚴格按公式 且要注意是末動量減去初動量 3 1將質(zhì)量為m 1kg的小球 從距水平地面高h 5m處 以v0 10m s的水平速度拋出 不計空氣阻力 g取10m s2 求 1 平拋運動過程中小球動量的增量 p 2 小球落地時的動量p 科學漫步 教材p9轎車前面的發(fā)動機艙是不是越堅固越好 點撥 由動量定理f t p知作用時間越短 作用力f越大 轎車前面的發(fā)動機艙越堅固 發(fā)生事故時碰撞作用時間越短 對人的傷害越大 練隨堂演練 1 一個物體在運動的一段時間內(nèi) 動能的變化量為零 則 a 物體做勻速直線運動b 物體動量變化量為零c 物體的初末動量大小相等d 物體的初末動量可能不同 答案 cd 2 從同樣高度落下的玻璃杯 掉在水泥地上容易打碎 而掉在草地上不容易打碎 其原因是 a 掉在水泥地上的玻璃杯動量大 而掉在草地上的玻璃杯動量小b 掉在水泥地上的玻璃杯動量改變大 掉在草地上的玻璃杯動量改變小c 掉在水泥地上的玻璃杯動量改變快 掉在草地上的玻璃杯動量改變慢d 掉在水泥地上的玻璃杯與地面接觸時 相互作用時間短 而掉在草地上的玻璃杯與地面接觸時間長 答案 cd 3 某物體受到 2n s的沖量作用 則 a 物體原來的動量方向一定與這個沖量的方向相反b 物體的末動量一定是負值c 物體的動量一定減小d 物體的動量增量一定與規(guī)定的正方向相反解析 由動量定理i合 p p2 p1可知合外力沖量的方向一定與動量變化的方向相同 i合 0 p 0 但由于動量是矢量 物體的動量不一定減小 故d正確 答案 d 4 質(zhì)量為0 2kg的小球豎直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向彈向 取豎直向上為正方向 則小球與地面碰撞前后的動量變化為 kg m s 若小球與地面的作用時間為0 2s 則小球受到地面的平均作用力大小為 n 取g 10m s2 答案 212 5 如圖所示 在2010年第16屆廣州亞運會的足球賽場上 一足球運動員踢一個質(zhì)量為0 4kg的足球 1 若開始時足球的速度是4m s 方向向右 踢球后 球的速度為10m s 方向仍向右 如圖甲 求足球的初動量 末動量以及踢球過程中動量的改變量 2 若足球以10m s的速度撞向球門門柱 然后以3m s速度反向彈回 如圖乙 求這一過程中足球的動量改變量 解析 1 取向右為正方向 初 末動量分別為p mv 0 4 4kg m s 1 6kg m s 方