高级中学人教版高中物理（选修35）第十六章第二节动量和动量定理课件.ppt

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1、物理选修物理选修3-5 3-5 第十六章第十六章 第第第第1 1 1 1节节节节 动量和动量定理动量和动量定理动量和动量定理动量和动量定理 生活中的这些现象都是什么原理呢？生活中的这些现象都是什么原理呢？运运动动员员头头顶顶足足球球 思考思考1 1：如果飞过来的不是足球：如果飞过来的不是足球,而是一个速而是一个速度相同的铅球呢，你敢不敢顶？为什么？度相同的铅球呢，你敢不敢顶？为什么？结论：物体的运动效果与结论：物体的运动效果与物体的物体的质量质量有关。有关。思考思考2 2：以：以1m/s1m/s向你投来一颗质量为向你投来一颗质量为10g10g的小石的小石子，你敢不敢用手去接子，你敢不敢用手去接

2、?如果以如果以600m/s600m/s从枪里面发出来从枪里面发出来10g10g的子弹呢的子弹呢？结论：物体的运动效果结论：物体的运动效果还与还与速度速度有关。有关。要更准确、更全面地反映要更准确、更全面地反映运动物运动物体的作用效果体的作用效果，必须同时考虑其，必须同时考虑其速度速度及及质量质量,为此，物理学要引入一个新的物理为此，物理学要引入一个新的物理量量动量动量。笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动物体的物体的质量质量和和速率速率的乘积叫做动量，忽略了动量的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。的方向性。牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物

3、体牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的的质量和速度的乘积质量和速度的乘积叫做动量，更清楚的表示动叫做动量，更清楚的表示动量的守恒性和方向性。量的守恒性和方向性。惠更斯：明确提出动量的守恒性惠更斯：明确提出动量的守恒性和方向性。和方向性。在物理学中，把物体在物理学中，把物体的的质量量 m 和和速度速度 的的乘乘积叫做叫做物体物体的的动量量 p，用公式，用公式表示表示为 在国在国际单位制中，位制中，动量的量的单位是千克位是千克米每秒，符号米每秒，符号是是 kgm/s是状是状态量，与某一量，与某一时刻相刻相对应。速度取瞬。速度取瞬时速度。速度。1.定定义：p=m2.单位：位：3.对动量的理解

4、量的理解(2)瞬瞬时性性:(1)矢量性矢量性:方向由速度方向决定方向由速度方向决定，与，与该时刻的速度方向相同刻的速度方向相同(3)相相对性性:与参考系的与参考系的选择有关，一般有关，一般以地球为参考系。以地球为参考系。新新课课讲讲授授动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其其方向与方向与的的方向相同方向相同：（：（在同一直线上，采用代数运算在同一直线上，采用代数运算）4.动量的变化（动量的变化（p）（1）定义：在某个过程中，物体的末动量与初动量的矢量）定义：在某个过程中，物体的末动量与初动量的矢量差叫做差叫做物体物体动量的变化动量的变化。（2）表达式

5、：）表达式：p=m动量的变化也叫动量的变化也叫动量的增量动量的增量或或动量的改变量动量的改变量。P PPP 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运算算，遵循遵循平行四边形定则：平行四边形定则：PPP PPPPP三角形法则：三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端量的矢量末端 动量的变化动量的变化动量的变化动量的变化 p p5.5.试讨论以下几种运动的动量变化情况试讨论以下几种运动的动量变化情况物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动物体做自由落体运动物体做自由落体运动物体做平抛运动物体做平抛运动物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动动量大小、方向

6、均不量大小、方向均不变动量方向不量方向不变，大小随，大小随时间推移而增大推移而增大动量方向量方向时刻改刻改变，大小随，大小随时间推移而增大推移而增大动量方向量方向时刻改刻改变，大小不，大小不变？思思 考考 与与 讨讨 论论规定正方向规定正方向规定正方向规定正方向PPP例例例例题题题题1 1 1 1：一一一一个个个个质质质质量量量量是是是是0.1kg0.1kg0.1kg0.1kg的的的的钢钢钢钢球球球球，以以以以6m/s6m/s6m/s6m/s的的的的速速速速度度度度水水水水平平平平向向向向右右右右运运运运动动动动，碰碰碰碰到到到到一一一一块块块块坚坚坚坚硬硬硬硬的的的的障障障障碍碍碍碍物物物物

7、后后后后被被被被弹弹弹弹回回回回，沿沿沿沿着着着着同同同同一一一一直直直直线线线线以以以以6m/s6m/s6m/s6m/s的的的的速速速速度度度度水水水水平平平平向向向向左左左左运运运运动动动动，碰碰碰碰撞撞撞撞前前前前后后后后钢钢钢钢球球球球的的的的动量有没有变化？变化了多少？方向如何？动量有没有变化？变化了多少？方向如何？动量有没有变化？变化了多少？方向如何？动量有没有变化？变化了多少？方向如何？解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度钢球的速度v1=6m/s,碰撞前钢球的动量为碰撞前钢球的动量为 p1=mv1=0.16kgm/s=0.6kgm/s

8、.碰撞后钢球的速度为碰撞后钢球的速度为v2=-6m/s，碰撞后钢，碰撞后钢球的动量为：球的动量为：p2=mv2=0.16kgm/s=0.6kgm/s p=p2 p=0.6kgm/s 0.6kgm/s =1.2kgm/s,且动量变化的方向向左且动量变化的方向向左.（1）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。（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，动能发生动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。变化时，动量一定发生变化。（3）动量与动能的定量关系）动量与动能的定量关

9、系动量发生动量发生变化变化速度大小改变方向不变速度大小改变方向不变速度大小不变方向改变速度大小不变方向改变速度大小和方向都改变速度大小和方向都改变动能改变动能改变动能改变动能改变动能不变动能不变拓拓展展思考与讨论思考与讨论 动量的变化动量的变化又是什么原因引起的呢？又是什么原因引起的呢？汽车以速度汽车以速度V运动，急刹车到停止。若对车施加很大的阻力，运动，急刹车到停止。若对车施加很大的阻力，则车停止时间则车停止时间_；如果对车施加很小的阻力，则车停止时间；如果对车施加很小的阻力，则车停止时间_。两种情况下，汽车的两种情况下，汽车的_变化相同。可见，引起运动状变化相同。可见，引起运动状态改变，要

10、考虑态改变，要考虑_和和_这两个因素。这两个因素。1.定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。冲量。2.公式：公式：I=Ft 3.单位单位(SI):牛牛秒（秒（Ns）(1)冲量是冲量是矢量矢量，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同。(2)冲量是过程量冲量是过程量，反映的是力对时间的积累效应。，反映的是力对时间的积累效应。4.关于冲量的几点关于冲量的几点理解理解(3)冲量与功的区别。冲量与功的区别。力的力的力的力的空间积累空间积累空间积累空间积累 使动能发生变化使动能发生变化使动能发生变化

11、使动能发生变化 N N N N m m m m（J J J J）标标标标量量量量W=FS 功功功功 力的力的力的力的时间时间时间时间积累积累积累积累 使动量发生变化使动量发生变化使动量发生变化使动量发生变化 N N N N S S S S 矢矢矢矢量量量量I=Ft 冲量冲量冲量冲量 冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？1 1 1 1、作用力与反作用力作用力与反作用力作用力与反作用力作用力与反作用力：作用力的冲量与反作用力的冲量总是作用力的冲量与反作用力的冲量总是作用力的冲量与反作用力的冲量总是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

12、，但是作用力的功与反作用力的等值、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。功不一定相等。功不一定相等。功不一定相等。2 2 2 2、内力：、内力：、内力：、内力：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零但内力的功的代数和不一定为零但内力的功的代数和不一定为零但内力的功的代数和不一定为零。例：人在船

13、上行走例：人在船上行走例：人在船上行走例：人在船上行走人对船的作用力与船对人的反作用力人对船的作用力与船对人的反作用力人对船的作用力与船对人的反作用力人对船的作用力与船对人的反作用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加用力都做正功，使人和船的动能都增加用力都做正功，使人和船的动能都增加用力都做正功，使人和船的动能都增加。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 例题例题2 2：对于力

14、的冲量，下列说法正确的是对于力的冲量，下列说法正确的是 ()()A.A.力越大，力的冲量就越大力越大，力的冲量就越大;B.B.作用在物体上的力大，力的冲量不一定大作用在物体上的力大，力的冲量不一定大;C.C.力与位移垂直时，力的冲量为零力与位移垂直时，力的冲量为零;D.D.物体在水平推力作用下物体在水平推力作用下,经一段时间经一段时间t t后仍处于静止状后仍处于静止状态，则此推力的冲量为零。态，则此推力的冲量为零。B B例例3：把一个质量：把一个质量 m=2 kg的小球沿水平方向抛出，不计空气的小球沿水平方向抛出，不计空气阻力，经阻力，经 t=5 s，求小球受到的重力的冲量，求小球受到的重力的

15、冲量I。(取取g=10m/s2)例例4：如如图图所所示示，物物体体静静止止在在水水平平地地面面上上，先先用用水水平平恒恒力力 F1拉拉物物体体，然然后后用用水水平平恒恒力力F2 拉拉物物体体，这这两两个个力力作作用用的的时时间间分分别为别为 t1和和t2，求物体受，求物体受 F1、F2 作用的合冲量。作用的合冲量。F1F2I=mgt=100 Ns，方向竖直向下，方向竖直向下I合合=F1t1+F2t2典典 例例 探探 究究 例题例题5：如右图所示，一物体在与水平方向成如右图所示，一物体在与水平方向成 角的拉力角的拉力F作用下匀速前进了时间作用下匀速前进了时间t，则（，则（）A.拉力拉力F对物体的

16、冲量大小为对物体的冲量大小为Ft；B.拉力拉力F对物体的冲量大小为对物体的冲量大小为Ftsin；C.摩擦力对物体的冲量大小为摩擦力对物体的冲量大小为Ftsin；D.合外力合外力对物体的冲量大小为对物体的冲量大小为0。FAD分分分分 析析析析由牛顿第二定律有：由牛顿第二定律有：F=ma加速度：加速度：整理得：整理得：Ft=m m0即：即：F 作用了时间作用了时间 tFF0 1 1 1 1、内容：内容：内容：内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，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。这就是动量

17、定理。这就是动量定理。这就是动量定理。2 2 2 2、表达式：表达式：表达式：表达式：或或或或 3 3 3 3、理解：理解：理解：理解：（1 1 1 1）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；（2 2 2 2）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。变化的方向相同。变化的方向相同。变化的方向相同。动量定理动量定理（3）动动量量的的变变化

18、化率率：动动量量的的变变化化跟跟发发生生这这一一变变化化所所用用的的时时间间的的比比值值。由由动动量量定定理理，得得 ，可可见见，动动量量的的变变化化率率等等于于物物体体所所受受的的合合力力。当当动动量量变变化化较较快快时时，物物体体所所受受合合力力较较大大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。在在实实际际中中我我们们常常遇遇到到变变力力作作用用的的情情况况，比比如如用用铁铁锤锤钉钉钉钉子子，球球拍拍击击乒乒乓乓球球等等，钉钉子子和和乒乒乓乓球球所所受受的的作作用用力力都都不不是是恒恒力力，这这时时变变力力的的作作用用效效果果可可以以

19、等等效效为为某某一一个个恒恒力力的的作作用用，则该恒力就叫变力的平均值。则该恒力就叫变力的平均值。4、动量定理的适用范围动量定理的适用范围:动量定理不但适用于恒力作用，动量定理不但适用于恒力作用，也适用于变力过程。对于也适用于变力过程。对于变力变力，动量定理中的，动量定理中的 F 应理解为应理解为变力在作用时间内的变力在作用时间内的平均值平均值。不仅适用于不仅适用于不仅适用于不仅适用于宏观低速宏观低速宏观低速宏观低速物体，物体，物体，物体，也适用于也适用于也适用于也适用于微观微观微观微观现象和现象和现象和现象和变速变速变速变速运动问题。运动问题。运动问题。运动问题。动量定理的优点：不考虑中间过

20、程，只考虑初末状态。例例 6 一一个个质质量量 m=0.18 kg 的的垒垒球球，以以0=25 m/s 的的水水平平速速度度飞飞向向球球棒棒，被被球球棒棒打打击击后后，反反向向水水平平飞飞回回，速速度度的的大大小小变变为为 =45 m/s。设设球球棒棒与与垒垒球球的的作作用用时时间间 t=0.01 s，求求球球棒棒对对垒球的平均垒球的平均作用力。作用力。典典 例例 探探 究究运用动量定理解题的一般步骤1.确定确定研究对象：一般为单个物体；研究对象：一般为单个物体；2.明确明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；3.选定选定正方向，正方向，明确明确研究对象

21、的初末状态的动量；研究对象的初末状态的动量；4.确定在物理过程中研究对象的动量的变化；确定在物理过程中研究对象的动量的变化；5.根据根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。为为什什么么我我们们通通常常用用铁铁锤锤钉钉钉钉子子，而而跳跳远远时却要时却要跳跳入入沙坑沙坑中？中？对于对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。对于对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。？想想 一一 想想瓷器包装水果套袋高空蹦极一、动量一、动量1.质量质量和速度的乘积叫做物体的动量和速度的乘积叫做物体的动量2.公式：公式：p=m3.动量是矢量，方向与速度方向一致动量是矢量，方向与速度方向一致二二、冲量、冲量1.定义定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。2.公式：公式：I=Ft3.冲量是矢量，方向与作用力方向一致冲量是矢量，方向与作用力方向一致三、动量定理三、动量定理1.定义：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过定义：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。程中所受力的冲量。2.表达式表达式：Ft=p p课课堂堂总总结结