高中物理 第1章 第1节 动量定理精品课件 鲁科选修35.ppt

第第1节节动动量定理量定理2021/8/11 星期三1 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第1节节动动量量定定理理课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位2021/8/11 星期三2课标定位课标定位课标定位课标定位学学习习目目标标：1.理理解解动动量量、冲冲量量的的概概念念，知知道道动动量量、冲冲量量是是矢矢 量量2知知道道动动量量的的变变化化量量是是矢矢量量，会会正正确确计计算算一一维维的的动动量量变变化化3理解理解动动量定理的确切含量定理的确切含义义，掌握其表达式，掌握其表达式4会用会用动动量定理解量定理解释释碰撞、碰撞、缓缓冲等冲等现现象象重点重点难难点：点：1.对动对动量、冲量的理解及量、冲量的理解及应应用用 2动动量定理的理解及其量定理的理解及其应应用用2021/8/11 星期三3课前自主学案课前自主学案一、一、动动量量1动动量量(1)定定义义：运：运动动物体的物体的_和和_的乘的乘积积，通常用符号通常用符号_表示表示(2)公式：公式：_.(3)单单位：位：_符号：符号：_.(4)矢量性：方向与矢量性：方向与_的方向相同运算遵的方向相同运算遵守守_质质量量速度速度ppmv千克千克米米/秒，秒，kgm/s速度速度平行四平行四边边形定形定则则2021/8/11 星期三42动动量的量的变变化量化量(1)定定义义：物物体体在在某某段段时时间间内内_与与_的的矢矢量量差差(也也是是矢矢量量)，p_(矢矢量量式式)(2)动动量量始始终终保保持持在在一一条条直直线线上上时时的的运运算算：选选定定一一个个正正方方向向，动动量量、动动量量的的变变化化量量用用带带正正、负负号号的的数数值值表表示示，从从而而将将矢矢量量运运算算简简化化为为代代数数运运算算(此此时时的的正、正、负负号号仅仅代表代表_，不代表大小，不代表大小)末末动动量量初初动动量量mv2mv1方向方向2021/8/11 星期三5思考感悟思考感悟1若若动动能能发发生生变变化，化，动动量是否一定量是否一定变变化呢？化呢？提提示示：动动能能是是标标量量，对对于于同同一一物物体体，动动能能变变化化则则速速度度大大小小变变化化，故故动动量量必必定定变变化化；但但若若动动量量变变化化，可可能能是是其其方方向向变变化化而而大大小小不不变变，故故动动能能不不一一定定变变化化2021/8/11 星期三6二、二、动动量定理量定理1冲量冲量(1)定定义义：力力与与力力的的作作用用_的的乘乘积积，通通常常用用符号符号_表示表示(2)公式：公式：_.(3)单单位：位：_，符号，符号_.(4)矢量性：方向与矢量性：方向与_的方向相同的方向相同2动动量定理量定理(1)内内容容：物物体体所所受受_的的冲冲量量等等于于物物体体的的_(2)公式：公式：Ip或或Ft_.时间时间IIFt牛牛顿顿秒秒Ns力力合外力合外力动动量量变变化化mv2mv12021/8/11 星期三7思考感悟思考感悟2物物体体在在水水平平面面上上运运动动时时，支支持持力力方方向向与与速速度度方方向向垂垂直直，支支持持力力做做功功为为零零，那那么么支支持持力力的的冲冲量量也也是是零零，对吗对吗？提提示示：不不对对功功是是标标量量，当当力力的的方方向向与与速速度度方方向向垂垂直直时时，力力不不做做功功；冲冲量量是是矢矢量量，是是力力与与时时间间的的乘乘积积，受到力且作用一段受到力且作用一段时间时间，冲量不会，冲量不会为为零零2021/8/11 星期三8三、碰撞与三、碰撞与缓缓冲的冲的实实例分析例分析碰碰撞撞时时可可产产生生冲冲击击力力，要要利利用用这这种种冲冲击击力力就就要要设设法法_作用力的作用作用力的作用时间时间要要防防止止冲冲击击力力带带来来的的危危害害，就就要要_作作用用力力的的作用作用时间时间减少减少延延长长2021/8/11 星期三9思考感悟思考感悟3在在体体操操比比赛赛中中，当当运运动动员员表表演演完完从从鞍鞍马马上上跳跳到到地地面面上上时时，我我们们常常会会看看到到他他们们先先屈屈膝膝，然然后后再再站站直直你知道其中你知道其中蕴蕴含着怎含着怎样样的物理原理的物理原理吗吗？提提示示：蕴蕴含含着着碰碰撞撞与与缓缓冲冲的的原原理理，由由于于运运动动员员跳跳下下来来时时有有一一定定的的速速度度，由由动动量量定定理理Ftmv2mv1，可可知知运运动动员员屈屈膝膝，可可以以延延长长作作用用时时间间减减小小冲冲击击力力带带来的危害来的危害2021/8/11 星期三10核心要点突破核心要点突破一、一、对动对动量及量及动动量的量的变变化量的理解化量的理解1对动对动量的理解量的理解(1)动动量量是是状状态态量量：求求动动量量时时要要明明确确是是哪哪一一物物体体在在哪哪一一状状态态(时时刻刻)的的动动量量，pmv 中中的的速速度度v是是瞬瞬时时速速度度(2)动动量量的的矢矢量量性性：动动量量的的方方向向与与物物体体的的瞬瞬时时速速度度的的方方向向相相同同，有有关关动动量量的的运运算算，如如果果物物体体在在一一条条直直线线上上运运动动，则则选选定定一一个个正正方方向向后后，动动量量的的矢矢量量运运算算就就可以可以转转化化为为代数运算了代数运算了2021/8/11 星期三11(3)动动量量的的相相对对性性：指指物物体体的的动动量量与与参参考考系系的的选选择择有有关关，选选不不同同的的参参考考系系时时，同同一一物物体体的的动动量量可可能能不不同同，通通常常在在不不说说明明参参考考系系的的情情况况下下，物物体体的的动动量量是是指指物物体相体相对对地面的地面的动动量量2对动对动量的量的变变化量的理解化量的理解(1)对动对动量的量的变变化量化量运运动动物物体体的的质质量量m不不变变，物物体体的的运运动动速速度度由由v1变变化化到到v2，物物体体动动量量的的变变化化量量为为pmv2mv1，即即动动量量的的变变化化量量pp2p1，p1为为初初动动量量，p2为为末末动动量量2021/8/11 星期三12(2)动动量的量的变变化量也是矢量化量也是矢量动动量量变变化化量量的的方方向向与与速速度度变变化化量量的的方方向向相相同同，即即为为这这个个过过程中加速度的方向程中加速度的方向动动量量变变化量是化量是过过程量程量(3)动动量量变变化量的化量的计计算算由由于于动动量量为为矢矢量量，则则求求解解动动量量的的变变化化量量时时，其其运运算算遵循平行四遵循平行四边边形定形定则则若若初初、末末动动量量在在同同一一直直线线上上，则则在在选选定定正正方方向向的的前提下，可化矢量运算前提下，可化矢量运算为为代数运算代数运算若若初初、末末动动量量不不在在同同一一直直线线上上，则则运运算算遵遵循循平平行行四四边边形定形定则则2021/8/11 星期三13特特别别提提醒醒：动动量量和和动动能能的的区区别别与与联联系系体体现现在在两两个个方方面面(1)动动量量是是矢矢量量，动动能能是是标标量量当当某某一一物物体体的的速速度度变变化化时时，物物体体的的动动量量一一定定发发生生变变化化，而而物物体体的的动动能能不一定不一定发发生生变变化化2021/8/11 星期三142021/8/11 星期三15即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1(2020年年温温州州高高二二检检测测)下下列列关关于于动动量量的的说说法法中中，正确的是正确的是()A物体的物体的动动量改量改变变，其速度大小一定改，其速度大小一定改变变B物体的物体的动动量改量改变变，其速度方向一定改，其速度方向一定改变变C物体运物体运动动速度的大小不速度的大小不变变，其，其动动量一定不量一定不变变D物体的运物体的运动动状状态态改改变变，其，其动动量一定改量一定改变变2021/8/11 星期三16解析：解析：选选D.动动量是矢量，有大小也有方向，量是矢量，有大小也有方向，动动量改量改变变是指是指动动量大小或方向的改量大小或方向的改变变，而，而动动量的大小与量的大小与质质量和速度两个因素有关，其方向与速度的方向相同，量和速度两个因素有关，其方向与速度的方向相同，质质量一定的物体当速度的大小或方向有一个因素量一定的物体当速度的大小或方向有一个因素发发生生变变化化时时，动动量就量就发发生生变变化，故化，故A、B、C错错，物，物体运体运动动状状态态改改变变是指速度大小或方向的改是指速度大小或方向的改变变，故，故D正确正确2021/8/11 星期三17二、二、对对冲量的理解和冲量的理解和计计算算1冲冲量量是是过过程程量量，它它描描述述的的是是力力作作用用在在物物体体上上的的时间时间累累积积效效应应，与，与时间时间t相相对应对应2冲冲量量是是矢矢量量，在在作作用用时时间间内内力力的的方方向向不不变变时时，冲冲量量的的方方向向与与力力的的方方向向相相同同，如如果果力力的的方方向向是是变变化化的的，则则冲冲量量的的方方向向与与相相应应时时间间内内物物体体动动量量变变化化量量的的方向相同方向相同2021/8/11 星期三183冲量的冲量的计计算算(1)某某个个力力的的冲冲量量：仅仅由由力力与与作作用用时时间间共共同同决决定定，与与其其他他力力是是否否存存在在及及物物体体的的运运动动状状态态无无关关，例例如如一一个个物物体体受受几几个个恒恒力力作作用用处处于于静静止止或或匀匀速速直直线线运运动动状状态态，其中每一个力的冲量均不，其中每一个力的冲量均不为为零零(2)求合冲量求合冲量如如果果是是一一维维情情形形，可可以以化化为为代代数数和和，如如果果不不在在一一条条直直线线上上，求求合合冲冲量量遵遵循循平平行行四四边边形形定定则则或或用用正正交交分解法求出分解法求出2021/8/11 星期三19两两种种方方法法：可可分分别别求求每每一一个个力力的的冲冲量量，再再求求各各冲冲量量的的矢矢量量和和，I I合合F1t1F1t1F2t2F2t2F3t3F3t3；如如果果各各力力的的作作用用时时间间相相同同，也也可可以以先先求求合合力力，再再用用I I合合F F合合t t求解求解(3)(3)变力的冲量可用动量定理求解变力的冲量可用动量定理求解特特别别提提醒醒：冲冲量量的的计计算算公公式式I IFt Ft 适适用用于于计计算算某某个个恒恒力力的的冲冲量量，这这时时冲冲量量的的数数值值等等于于力力与与作作用用时时间间的的乘乘积积，冲冲量量的的方方向向与与恒恒力力方方向向一一致致若若力力为为同同一一方方向向均均匀匀变变化化的的力力，该该力力的的冲冲量量可可以以用用平平均均力力计计算算，若力为一般变力则不能直接计算冲量若力为一般变力则不能直接计算冲量2021/8/11 星期三20即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2(2020年年金金华华高高二二月月考考)对对于于力力的的冲冲量量的的说说法法，正确的是正确的是()A力越大，力的冲量就越大力越大，力的冲量就越大B作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大CF1与与其其作作用用时时间间t1的的乘乘积积F1t1等等于于F2与与其其作作用用时间时间t2的乘的乘积积F2t2，则这则这两个冲量相同两个冲量相同D静静置置于于地地面面的的物物体体受受到到水水平平推推力力F的的作作用用，经经时间时间t物体仍静止，由此推力的冲量物体仍静止，由此推力的冲量为为零零2021/8/11 星期三21解解析析：选选B.力力的的冲冲量量IFt与与力力和和时时间间两两个个因因素素有有关关，力力大大而而作作用用时时间间短短，冲冲量量不不一一定定大大，A错错B对对，冲冲量量是是矢矢量量，有有大大小小也也有有方方向向，冲冲量量相相同同是是指指大大小小和和方方向向都都相相同同，C错错，冲冲量量的的大大小小与与物物体体的的运运动动状状态态无关，无关，D错错，因此，因此选选B.2021/8/11 星期三22三、三、动动量定理的理解及量定理的理解及应应用用1对动对动量定理的理解量定理的理解(1)动动量量定定理理反反映映了了合合外外力力冲冲量量与与动动量量改改变变量量之之间间的的因因果果关关系系，即即合合外外力力的的冲冲量量是是原原因因，物物体体的的动动量量改改变变量是量是结结果果(2)动动量量定定理理表表达达式式是是矢矢量量式式，“”包包含含了了大大小小相相等、方向相同两方面的含等、方向相同两方面的含义义2021/8/11 星期三23(3)动动量量定定理理中中的的冲冲量量是是合合外外力力的的冲冲量量，而而不不是是某某一一个个力力的的冲冲量量，它它可可以以是是合合力力的的冲冲量量，可可以以是是各各力力冲冲量量的的矢矢量量和和，也也可可以以是是外外力力在在不不同同阶阶段段的的矢矢量量和和(4)动动量量定定理理具具有有普普遍遍性性，不不论论物物体体的的运运动动轨轨迹迹是是直直线线还还是是曲曲线线，不不论论作作用用力力是是恒恒力力还还是是变变力力，几几个个力力的的作作用用时时间间不不论论是是相相同同还还是是不不同同，动动量量定定理理都都适适用用2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25(2)应应用用动动量定理的解量定理的解题题步步骤骤确确定定研研究究对对象象，研研究究对对象象可可以以是是一一个个物物体体，也也可可以是两个以上的物体以是两个以上的物体组组成的系成的系统统 确确定定应应用用动动量量定定理理的的物物理理过过程程，即即确确定定在在哪哪一一段段时间时间内内应应用用动动量定理量定理 分分析析运运动动过过程程中中的的受受力力情情况况，给给出出外外力力冲冲量量的的矢量和的表达式矢量和的表达式分分析析运运动动过过程程始始末末的的动动量量，并并由由所所定定正正方方向向写写出出增量的表达式增量的表达式列出列出动动量定理方程并求解量定理方程并求解2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27(2)区区别别：两两者者反反映映的的对对应应关关系系不不同同，牛牛顿顿第第二二定定律律是是反反映映力力和和加加速速度度之之间间的的瞬瞬时时对对应应关关系系；而而动动量量定定理理是是反反映映在在某某段段运运动动过过程程中中力力的的时时间间积积累累(冲冲量量)与与该该过过程程初初、末末状状态态物物体体的的动动量量变变化化之之间间的的对对应应关系关系两两者者的的适适用用范范围围不不同同，牛牛顿顿第第二二定定律律只只适适用用于于宏宏观观物物体体的的低低速速运运动动，对对高高速速运运动动的的物物体体和和微微观观粒粒子子不适用，而不适用，而动动量定理却是普遍适用的量定理却是普遍适用的2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三292021/8/11 星期三30课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一动动量及量及动动量的量的变变化量的化量的计计算算例例例例1 1 将将质质量量为为0.10 kg的的小小球球从从离离地地面面4.0 m高高处处竖竖直直向向上上抛抛出出，抛抛出出时时的的初初速速度度为为8.0 m/s，求求：(g取取10 m/s2)(1)小球落地小球落地时时的的动动量；量；(2)小球从抛出至落地的小球从抛出至落地的过过程中程中动动量的量的变变化量化量2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32(2)以小球初速度的方向以小球初速度的方向为为正方向，正方向，则则小球的初小球的初动动量量为为：pmv00.8 kgm/s小球的末小球的末动动量量为为：pmvt1.2 kgm/s小球小球动动量的量的变变化量化量为为：ppp(1.20.8)kgm/s2.0 kgm/s，负负号表示方向号表示方向竖竖直向下直向下2021/8/11 星期三33【答案答案】(1)1.2 kgm/s，方向，方向竖竖直向下直向下(2)2.0 kgm/s，方向，方向竖竖直向下直向下【方方法法总总结结】动动量量是是矢矢量量，动动量量的的变变化化量量也也是是矢矢量量，计计算算在在同同一一直直线线上上动动量量的的变变化化量量时时，一一定定要要注注意意正正方方向向的的选选定定通通常常取取初初速速度度方方向向为为正正方方向向，代代入数据入数据计计算算时时，切不可，切不可丢丢掉表示方向的正、掉表示方向的正、负负号号2021/8/11 星期三34 如如图图111所所示示，在在倾倾角角37的的斜斜面面上上，有有一一质质量量为为5 kg的的物物体体沿沿斜斜面面滑滑下下，物物体体与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数 0.2，求求物物体体下下滑滑 2 s的的时时间间内内，物物体体所所受受各各力力的的冲冲量量(g 取取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)类型二类型二冲量的分析及冲量的分析及计计算算例例例例2 22021/8/11 星期三35【精精讲讲精精析析】重重力力的的冲冲量量：IGGtmgt5102Ns100 Ns，方向，方向竖竖直向下直向下支支持持力力的的冲冲量量：INNtmgcost5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上，方向垂直于斜面向上摩摩 擦擦 力力 的的 冲冲 量量：If ft mgcost0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上，方向沿斜面向上【答案答案】见见精精讲讲精析精析2021/8/11 星期三36【方法方法总结总结】冲量的冲量的计计算关算关键键是两点是两点(1)若若力力F为为恒恒力力时时，可可直直接接用用公公式式 IFt 或或 I合合F合合t计计算算(2)若若力力F为为变变力力，可可通通过过平平均均力力的的转转换换或或动动量量定定理理计计算算2021/8/11 星期三37类型三类型三动动量定理的量定理的应应用用 蹦蹦床床是是运运动动员员在在一一张张绷绷紧紧的的弹弹性性网网上上蹦蹦跳跳、翻翻滚滚并并做做各各种种空空中中动动作作的的运运动动项项目目一一个个质质量量为为60 kg 的的运运动动员员，从从离离水水平平网网面面3.2 m高高处处自自由由下下落落，着着网网后后沿沿竖竖直直方方向向蹦蹦回回到到离离水水平平网网面面 5.0 m高高处处已已知知运运动动员员与与网网接接触触的的时时间间为为1.2 s.若若把把在在这这段段时时间间内内网网对对运运动动员员的的作作用用力力当当作作恒恒力力处处理理，求求此此力力的大小的大小(取取 g 10 m/s2)例例例例3 32021/8/11 星期三38【思路点思路点拨拨】整个整个过过程可分程可分为为自由下落、与网接自由下落、与网接触和触和竖竖直上抛三个直上抛三个阶阶段，分析自由下落和段，分析自由下落和竖竖直上抛直上抛可求得与网接触前后的两个速度，再可求得与网接触前后的两个速度，再对对运运动员动员与网与网接触的接触的过过程，程，应应用用动动量定理求出网量定理求出网对对运运动员动员的作用的作用力力2021/8/11 星期三39图图1122021/8/11 星期三402021/8/11 星期三412021/8/11 星期三42【答案答案】1500 N【方方法法总总结结】对对于于多多过过程程问问题题既既可可以以分分段段处处理理，也也可可以以全全程程处处理理分分段段处处理理时时要要注注意意相相邻邻过过程程的的联联系系全全程程处处理理时时要要注注意意全全过过程程中中各各个个力力作作用用的的时时间间，准确求出各准确求出各阶阶段冲量的和段冲量的和2021/8/11 星期三43变变式式训练训练图图113质质量量为为0.5 kg的的小小球球沿沿光光滑滑水水平平面面以以5 m/s的的速速度度冲冲向向墙墙壁壁后后又又以以4 m/s的的速速度度反反向向弹弹回回如如图图113所所示示，若若球球跟跟墙墙的的作作用用时时间间为为0.05 s，则则小球所受到的平均力大小小球所受到的平均力大小为为_N.2021/8/11 星期三44答案：答案：902021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46