16.2-动量和动量定理-课件(人教版选修3-5).ppt

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1、16.2-动量和量和动量定理量定理-课件件(人教版人教版选修修3-5)一、动量概念的由来一、动量概念的由来 在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积物体，它们的质量和速度的乘积mvmv在碰撞前后很在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到可能是保持不变的，这让人们认识到mvmv这个物理这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。动量。、定义定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量动量p，用公式表示为，用公式表示为 p=mv 动量动量(mom

2、entum)2 2、单位单位：在国际单位制中，动量的单位是：在国际单位制中，动量的单位是千克千克米米/秒秒，符号是，符号是 kgm/s ；3 3、动量是、动量是矢量矢量：方向由：方向由速度方向速度方向决定，动量的决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同；方向与该时刻速度的方向相同；4 4、动量是描述物体运动状态的物理量，是、动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量状态量；5 5、动量是、动量是相对相对的，与参考系的选择有关。的，与参考系的选择有关。注意：注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取量，即具有瞬时性，故在计

3、算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度这一时刻的瞬时速度二、动量的变化二、动量的变化 p3 3、动量变化的三种情况：、动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。PP4 4、同一直线上同一直线上动量变化的运算：动量变化的运算：PPPPPPPPPP1 1、定义：物体的末动量与初动量之矢量差叫做、定义：物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体动量的变化物体动量的变化.2 2、表达式：、表达式：P=P2-P1=m v.P=P2-P1=m v.PP 不不在在同同一一直直线线上上的的动动量量变变化化的的运算，遵循运算，遵循平行四边形定则平行四边形定则：PPP

4、P也称也称三角形法则三角形法则：从初动量的矢：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端量末端指向末动量的矢量末端动量的变化动量的变化 p三、讨论一下动量和动能的关系三、讨论一下动量和动能的关系1 1、动量和动能都是描述物体运动过程中某一时刻的状态、动量和动能都是描述物体运动过程中某一时刻的状态2 2、动量是矢量，动能是标量、动量是矢量，动能是标量动量发生变化时，动能不一定发生变化，动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化动能发生变化时，动量一定发生变化3 3、定量关系、定量关系动量发动量发生变化生变化速度大小改变方向不变速度大小不变方向改变速度大小和方向都改变动能改变

5、动能改变动能改变动能改变动能不变动能不变思考与讨论思考与讨论 在前面所学的动能定理中，我们知在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？什么原因引起的呢？动量的变化与速度的变化有关，动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。体所受的合外力产生的。四、牛顿第二定律推导动量的变化四、牛顿第二定律推导动量的变化 设置物理情景设置

6、物理情景：质量为：质量为m m的物体，在合力的物体，在合力F F的的作用下，经过一段时间作用下，经过一段时间t t，速度由，速度由v v 变为变为v v，如，如是图所示：是图所示：分析：分析：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：而加速度定义有：而加速度定义有：变形可得：变形可得：F=m a联立可得：联立可得：=p/t这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。表明动量的变化与力的时间积累效果有关。表明动量的变化与力的时间积累效果有关。、定义定义：作用在物体上的力和作用时间：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，

7、用，用公式表示为公式表示为 I=Ft（恒力的冲量）（恒力的冲量）2 2、单位单位：在国际单位制中，冲量的单位是：在国际单位制中，冲量的单位是牛牛秒秒，符号是，符号是N Ns s 五、冲量五、冲量(impulse)3 3、冲量是、冲量是矢量矢量：方向由：方向由力的方向力的方向决定，若决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同方向相同4 4、冲量是、冲量是过程量过程量，反映了，反映了力对时间的积累力对时间的积累效应效应力的空间积累力的空间积累使动能发生变化使动能发生变化N Nm m（J J）标标量量W=FS功功力的时间积累力的时间积累使动量发生变化使动

8、量发生变化N NS S矢矢量量I=Ft冲量冲量 冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？思考与讨论：思考与讨论：作用力与反作用力作用力与反作用力：作用力的冲量与：作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。思考与讨论思考与讨论t0F0FtO 由由图图可可知知F-tF-t图图线线与与时时间间轴轴之之间间所所围围的的“面面积积”的的大大小小表表示示对对应应时时间间t t0 0内内，力力F F0 0的的冲冲量量的的大大小。（变力的冲量）小。（变力的冲量）思考与

9、讨论思考与讨论 如果在一段时间内的作用力是一个变力，如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？又该怎样求这个变力的冲量？公式公式I=Ft中的中的F必必须取平均值须取平均值六、动量定理六、动量定理(theorem of momentum)1 1、内容内容：物体所受合外力的冲量等于物体：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。的动量变化，这就是动量定理。2 2、表达式：表达式：或或 3 3、加深理解：加深理解：1 1）物理研究方法：）物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；过程量可通过状态量的变化来反映；2 2）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外

10、力的冲量是动量变化的原因；3 3）动量定理是）动量定理是矢量式矢量式，合外力的，合外力的冲量冲量方向与物方向与物体体动量变化动量变化的方向相同：的方向相同：合外力冲量合外力冲量的方向与的方向与合外力合外力的方向或的方向或速度变化量速度变化量的的方向一致方向一致，但与，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。度。七、动量定理的适用范围七、动量定理的适用范围1 1、动量定理不但适用于、动量定理不但适用于恒力恒力，也适用于随时间变，也适用于随时间变化的化的变力变力，对于变力，动量定理中的，对于变力，动量定理中的F F应理解为变应理解为变力在作用时间内的

11、力在作用时间内的平均值平均值；2 2、动量定理不仅可以解决、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动匀变速直线运动的问题，的问题，还可以解决还可以解决曲线运动曲线运动中的有关问题，将较难的计算中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题；问题转化为较易的计算问题；3 3、动量定理不仅适用于、动量定理不仅适用于宏观低速宏观低速物体，也适用于物体，也适用于微观微观现象和现象和变速变速运动问题。运动问题。动量定理的动量定理的优点优点：不考虑中间过程，只考：不考虑中间过程，只考虑初末状态。虑初末状态。八、动量定理解释生活现象八、动量定理解释生活现象 P P一定，一定，t t短则短则F F大，大，t t

12、长则长则F F小；小；由由Ft=PFt=P可知：可知：t t一定，一定，F F大则大则PP大，大，F F小则小则PP小；小；F F一定，一定，t t长则长则PP大，大，t t短则短则PP小。小。缓冲装置缓冲装置3 3、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大力大力士士”身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？思考与讨论思考与讨论4 4、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？小实验小实验非弹性绳断非弹性绳断橡

13、皮绳不断橡皮绳不断 鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋打破，但如果在地板上放一块泡沫塑料垫，让鸡蛋落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上，结果鸡蛋却保持完好无损高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋生活中的应用生活中的应用包装用的泡沫材料包装用的泡沫材料船靠岸时边缘上的废旧轮胎船靠岸时边缘上的废旧轮胎生活中的应用生活中的应用科学漫步科学漫步 1 1、汽车的碰撞试验、汽车的碰撞试验1 1）汽车的安全气囊的）汽车的安全气囊的保护作用保护作用2 2）轿车前面的发）轿车前面的发动机舱并不是越坚动机舱并不是越坚固越好固

14、越好 2 2、了解历史上关于运动量度的争论、了解历史上关于运动量度的争论动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤1 1、确定研究对象：一般为单个物体；、确定研究对象：一般为单个物体；4 4、选定正方向，确定在物理过程中研究对、选定正方向，确定在物理过程中研究对象的动量的变化；象的动量的变化；5 5、根据动量定理列方程，统一单位后代入、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。数据求解。2 2、明确物理过程：受力分析，求出合外力、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；的冲量；3 3、明确研究对象的初末状态及相应的动量；、明确研究对象的初末状态及相应的动量；力的瞬时效果力的瞬时效果:牛顿第二定律牛顿第二定律 F合合=ma 力对空间的积累力对空间的积累:动能定理动能定理 W总总=W1+W2+=mv22/2-mv12/2力对时间的积累力对时间的积累:动量定理动量定理 I合合=F合合t=p-p=mv-mv 功功 W=Fscos (J)-标量标量;恒力恒力 冲量冲量 I=Ft (Ns)-矢量矢量;恒力恒力 动能动能 Ek=mv2/2(J)-标量标量 动量动量 p=mv(kgm/s)-矢量矢量谢谢大家！结结 语语