动量和动量定理课件人教版选修.pptx

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1、第1页/共58页第2页/共58页第3页/共58页第4页/共58页第5页/共58页第6页/共58页第7页/共58页第8页/共58页第9页/共58页第10页/共58页1.1.动量是物体的质量和速度的乘积，速度有相对性，在没有特殊说明的动量是物体的质量和速度的乘积，速度有相对性，在没有特殊说明的情况下，情况下，v v应是相对什么物体的速度？动量的方向与速度方向有何关系？应是相对什么物体的速度？动量的方向与速度方向有何关系？提示：在没有特殊说明的情况下，v v指的是相对地面的速度.由于速度有相对性，从而与速度有关的动量也有相对性，且动量的方向与速度的方向相同.第11页/共58页2.2.物理量有过程量和

2、状态量之分物理量有过程量和状态量之分.动量是过程量还是状态量？试再举出几动量是过程量还是状态量？试再举出几个与动量相类似的物理量个与动量相类似的物理量.提示:动量是状态量.常见的状态量还有速度、加速度、动能等.3.(1)3.(1)当两个物体的动量相同时，其动能一定相同吗？当两个物体的动量相同时，其动能一定相同吗？(2)(2)当两个物体的动能相同时，其动量一定相同吗？当两个物体的动能相同时，其动量一定相同吗？(3)(3)一个物体的动量变化时，动能是否改变？若一个物体的动能变化时，一个物体的动量变化时，动能是否改变？若一个物体的动能变化时，动量是否改变？动量是否改变？第12页/共58页提示:(1)

3、(1)不一定.物体的动量p=mvp=mv，物体的动能两者的关系为 或 当两物体的动量相同时，质量不一定相同，所以动能不一定相同.(2)(2)不一定.动能是标量，动量是矢量，方向不一定相同，再者由 可知，当m m不同时，其动量的大小也不相同.(3)(3)动量变化时，可能是方向变化，所以动能不一定变化；物体的动能变化时，其速度的大小一定发生了变化，所以物体的动量一定变化.第13页/共58页4.4.动量的变化量也是矢量，动量变化量的方向与初状态的动量方向一定动量的变化量也是矢量，动量变化量的方向与初状态的动量方向一定相同吗？如何确定动量变化量的方向？相同吗？如何确定动量变化量的方向？提示:不一定相同

4、.因为动量变化量的方向与动量无直接关系.若动量变化量为正值则说明与规定方向相同，为负值时与规定方向相反；若物体初、末状态的动量不在同一条直线上时，应该用平行四边形定则确定动量变化量的大小和方向.第14页/共58页动量与动能(1)(1)两者都是描述物体运动状态的物理量，动能从能量的角度描述物体的状态，动量从物体的作用效果方面描述物体的状态.第15页/共58页(2)(2)动量是矢量，动能是标量；当某一物体速度变化时，物体的动量一定随之变化，物体的动能可能随之变化，也可能不变；当某一物体只是速度方向变化时，物体的动量随之变化，物体的动能不变，当物体的动能变化时是指速度大小变化，在这种情况下动量一定变

5、化.(3)(3)联系：第16页/共58页典例典例1 1 一个质量为一个质量为0.5 kg0.5 kg的足球，以的足球，以20 m/s20 m/s的初速度向东运动，被运动的初速度向东运动，被运动员踢了一脚后，改为以员踢了一脚后，改为以20 m/s20 m/s的速度向西运动的速度向西运动.(1)(1)如取向东方向为正方向，则初动量如取向东方向为正方向，则初动量p p1 1为为_，末动量，末动量p p2 2为为_，运动员踢球过程中，球的动量变化量为，运动员踢球过程中，球的动量变化量为_._.(2)(2)如取向西方向为正方向，则初动量如取向西方向为正方向，则初动量p p1 1为为_，末动量，末动量p

6、p2 2为为_，运动员踢球过程中，球的动量变化量为运动员踢球过程中，球的动量变化量为_._.第17页/共58页求解该类问题的思路：(1)(1)选取正方向；(2)(2)确定初末动量；(3)(3)计算动量增量.第18页/共58页【规范解答】(1)(1)取向东方向为正方向时，初速度v v1 1=20 m/s=20 m/s，末速度v v2 2=-20 m/s=-20 m/s，所以初动量p p1 1=mv=mv1 1=0.520 kg=0.520 kgm/s=10 kgm/s=10 kgm/sm/s，末动量p p2 2=mv=mv2 2=0.5(-20)kg=0.5(-20)kgm/s=-10 kgm/

7、s=-10 kgm/sm/s，动量的变化量p=pp=p2 2-p-p1 1=-10=-10 kgkgm/s-10 kgm/s-10 kgm/s=-20 kgm/s=-20 kgm/s.m/s.“-”号说明pp的方向与规定的正方向相反，即pp的方向向西.第19页/共58页(2)(2)取向西方向为正方向时，初速度v v1 1=-20 m/s=-20 m/s，末速度v v2 2=20 m/s=20 m/s，所以初动量p p1 1=mv=mv1 1=0.5(-20)kg=0.5(-20)kgm/s=m/s=-10 kg-10 kgm/sm/s，末动量p p2 2=mv=mv2 2=0.520 kg=0

8、.520 kgm/s=10 kgm/s=10 kgm/s.m/s.p=pp=p2 2-p-p1 1=10 kg=10 kgm/s-(-10)kgm/s-(-10)kgm/s=20 kgm/s=20 kgm/s.m/s.答案：(1)10 kg(1)10 kgm/s -10 kgm/s -10 kgm/s -20 kgm/s -20 kgm/sm/s(2)-10 kg(2)-10 kgm/s 10 kgm/s 10 kgm/s 20 kgm/s 20 kgm/sm/s第20页/共58页1.1.物理上的量可分为过程量和状态量两类，试想冲量是过程量还是状态物理上的量可分为过程量和状态量两类，试想冲量是

9、过程量还是状态量？某物体静止时，物体的重力对物体做功一定为零，而重力的冲量如量？某物体静止时，物体的重力对物体做功一定为零，而重力的冲量如何？何？提示:(1)(1)冲量描述的是力在时间上的积累效果，因此冲量是过程量.(2)(2)物体静止一段时间，其位移为零故重力做功是零，但重力的冲量不为零，因为冲量是指力与时间的乘积.第23页/共58页2.2.选择的参考系不同，物体在同一状态时动量可能不同，物体所受的力选择的参考系不同，物体在同一状态时动量可能不同，物体所受的力在某段时间内的冲量相同，这说明冲量有什么特性？在某段时间内的冲量相同，这说明冲量有什么特性？提示:冲量是力与作用时间的乘积,与参考系的

10、选取无关，这说明冲量具有绝对性.3.3.结合本节结合本节“汽车碰撞试验汽车碰撞试验”提出增加安全系数的几点建议提出增加安全系数的几点建议.提示:(1)(1)驾驶员应系好安全带.(2).(2)车内装上安全气囊.第24页/共58页4.4.在进行跳高或撑杆跳高比赛时，为什么要放上厚厚的海绵垫子？在进行跳高或撑杆跳高比赛时，为什么要放上厚厚的海绵垫子？提示:(1)(1)当运动员从高处落下时，速度逐渐增大，如果落到地面时与地面发生碰撞，作用时间很短，对人产生很大的冲力，有可能使人受伤.(2)(2)当人落在厚厚的海绵垫子上时，人从开始接触垫子到最后停止运动经历的时间延长，运动员所受的冲力明显减小，对运动员

11、起到保护作用.5.5.在运输玻璃仪器等一些易碎物品时通常采取什么措施？在运输玻璃仪器等一些易碎物品时通常采取什么措施？提示:为减小碰撞、震动时的冲击力，通常在易碎物品周围垫一些碎纸或棉花等比较柔软的东西.第25页/共58页冲量的计算(1)(1)对于大小、方向都不变的恒力，它们的冲量可用I=FtI=Ft计算.(2)(2)变力的冲量的计算：若力是同一方向均匀变化的力，该力冲量可以用平均力计算，其公式为 用图象计算.第26页/共58页如图所示，若某一力方向恒定不变，那么在F-tF-t图象中，图中阴影部分的面积就表示力在时间t=tt=t2 2-t-t1 1内的冲量.用动量定理I=pI=p间接求出.第2

12、7页/共58页典例典例2 (20112 (2011朝阳区高二检测朝阳区高二检测)质量为质量为65 kg65 kg的人从的人从h=1.25 mh=1.25 m高处跳下，高处跳下，绷直双腿与地面接触后经绷直双腿与地面接触后经0.1 s0.1 s停下，地面对他的平均作用力多大停下，地面对他的平均作用力多大?为了为了安全，人跳下与地面接触后，双腿弯曲使人下蹲，若经安全，人跳下与地面接触后，双腿弯曲使人下蹲，若经0.8 s0.8 s停下，地面停下，地面对他的平均作用力是多大对他的平均作用力是多大?(g=10 m/s?(g=10 m/s2 2)第28页/共58页解答本题时应明确以下两点：(1)(1)人从高

13、处下落做自由落体运动，与地面接触受到向上的弹力，最后减速为零.(2)(2)可以分过程应用动量定理求解，也可整个过程应用动量定理求解.第29页/共58页【规范解答】方法一：全过程法：取人下落方向为正方向，人自由下落时间设人所受平均作用力为F F，人触地时间设为t t，则在人从开始跳下到速度减为零，由动量定理：mg(tmg(t0 0+t)-Ft=0,+t)-Ft=0,得人所受平均作用力为当t=0.1 st=0.1 s时，当t=0.8 st=0.8 s时，第30页/共58页方法二：分过程法：取人下落方向为正方向，人自由下落的末速度设人所受平均作用力为F F，人触地时间设为t t，则在人从开始与地面接

14、触到后来速度为零的过程中，由动量定理：mgt-Ft=0-mvmgt-Ft=0-mv得出人所受平均作用力为当t=0.1 st=0.1 s时，F=3 900 N,F=3 900 N,当t=0.8 st=0.8 s时，F=1 056.25 N.F=1 056.25 N.答案：3 900 N 1 056.25 N 3 900 N 1 056.25 N 第31页/共58页 【规律方法】应用动量定理解题的基本步骤(1)(1)确定研究对象；(2)(2)进行受力分析，分析每个力的冲量；(3)(3)选定正方向，研究物体初、末状态的动量；(4)(4)根据动量定理列方程求解.第34页/共58页第35页/共58页1.

15、(20111.(2011昆明高二检测昆明高二检测)下列各物理量中，不是矢量的是下列各物理量中，不是矢量的是()()A.A.动量动量 B.B.动能动能 C.C.电场强度电场强度 D.D.磁感应强度磁感应强度【解析】选B.B.矢量既有大小又有方向，标量只有大小没有方向，动能没有方向，故动能是标量.而动量、电场强度、磁感应强度是矢量，故A A、C C、D D错误.第36页/共58页2.2.单位跟动量变化率的单位相同的物理量是单位跟动量变化率的单位相同的物理量是()()A.A.力力 B.B.加速度加速度 C.C.冲量冲量 D.D.动能动能【解析】选A.A.由 知动量变化率单位是N,N,故A A对.而加

16、速度、冲量、动能的单位分别是m/sm/s2 2、N Ns s、J J，故B B、C C、D D错.第37页/共58页3.(20113.(2011遵义高二检测遵义高二检测)一个物体的速度改变了但质量不变，下列说法一个物体的速度改变了但质量不变，下列说法正确的是正确的是()()A.A.动能一定改变动能一定改变 B.B.动能不一定改变动能不一定改变C.C.动量一定改变动量一定改变 D.D.动量不一定改变动量不一定改变【解析】选B B、C.C.一个物体的速度改变了，也可能只是其方向改变了，故动能不一定改变，故A A错、B B对；但不论是速度的大小或方向改变，其动量一定改变，C C对、D D错.第38页

17、/共58页4.4.物体物体A A、B B的质量之比为的质量之比为m mA AmmB B=41=41，使它们以相同的初速度沿水平地，使它们以相同的初速度沿水平地面滑行，若它们受到的阻力相等，那么它们停下来所用的时间之比为面滑行，若它们受到的阻力相等，那么它们停下来所用的时间之比为t tA AttB B=_=_，若两物体与地面的动摩擦因数相同，那么它们停，若两物体与地面的动摩擦因数相同，那么它们停下来所用的时间之比为下来所用的时间之比为t tA AttB B=_.=_.【解析】由动量定理：ft=mvft=mv0 0，若它们受到的阻力相等，那么t tA AttB B=m=mA AmmB B=41=4

18、1；若两物体与地面的动摩擦因数相同，那么，由动量定理：mgt=mvmgt=mv0 0，解出t tA AttB B=11=11答案：41 1141 11 第39页/共58页第40页/共58页一、选择题一、选择题(本题共本题共5 5小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共2525分分)1.1.如图所示，质量为如图所示，质量为m m的物体在一个的物体在一个与水平方向成与水平方向成角的拉力角的拉力F F作用下，作用下，一直沿水平面向右匀速运动，则下列一直沿水平面向右匀速运动，则下列关于物体在关于物体在t t时间内所受力的冲量的说法中正确的是时间内所受力的冲量的说法中正确的是()()A A拉力拉力F

19、F的冲量大小为的冲量大小为FtcosFtcosB B摩擦力的冲量大小为摩擦力的冲量大小为FtcosFtcosC C重力的冲量大小为重力的冲量大小为mgtmgtD D物体所受支持力的冲量为零物体所受支持力的冲量为零第41页/共58页【解析】选B B、C.C.由冲量的定义，拉力F F的冲量大小为FtFt，故A A错；重力的冲量大小为mgtmgt，故C C对；向右匀速运动，故摩擦力的大小为FcosFcos，因此摩擦力冲量大小为FtcosFtcos，B B对；受摩擦力，说明物体所受支持力不为零，其冲量也就不为零，D D错.第42页/共58页2.(20112.(2011福州高二检测福州高二检测)从同样高

20、度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是而掉在草地上不容易打碎，其原因是()()A.A.掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B.B.掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小C.C.掉在水泥地上的玻璃杯所受的合力冲量大，掉在草地上的玻璃杯所受的合掉在水泥地上的玻璃杯所受的合力冲量大，掉在草地上的玻璃杯所受的合力冲量小力冲量小D.D.掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作

21、用时间短，而掉在草地上的掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，而掉在草地上的玻璃杯与地面接触时间长玻璃杯与地面接触时间长第43页/共58页【解析】选D.D.玻璃杯从某一高度下落，分别与水泥地面和草地接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中玻璃杯的动量变化量相同.而两种情况下的相互作用时间不同，与水泥地面相碰时作用时间短，与草地相碰时作用时间较长，由Ft=pFt=p知，玻璃杯与水泥地面相碰时作用力大，会被打破，与草地相碰时作用力较小，因而不会被打破.第44页/共58页3.3.从地面竖直向上抛一小球，小球又落回地面，若空气阻力大小不

22、变，从地面竖直向上抛一小球，小球又落回地面，若空气阻力大小不变，则则()()A.A.重力的冲量为零重力的冲量为零B.B.上升过程比下降过程动量增量的绝对值大上升过程比下降过程动量增量的绝对值大C.C.上升过程与下降过程动量增量的绝对值相等上升过程与下降过程动量增量的绝对值相等D.D.空气阻力的冲量为零空气阻力的冲量为零【解析】选B.B.小球在运动过程中受到阻力作用，故小球又落回地面的速率小于初速率，由p=mvp=mv知,B,B对.第45页/共58页4.(20114.(2011徐州高二检测徐州高二检测)如图所示为作用在某物体上的合外力随时间变如图所示为作用在某物体上的合外力随时间变化的关系化的关

23、系,若物体开始时是静止的若物体开始时是静止的,则前则前3 s3 s内内()()A A物体的位移为物体的位移为0 0B B物体的动量改变量为物体的动量改变量为0 0C C物体的动能改变量为物体的动能改变量为0 0D D物体的机械能改变量为物体的机械能改变量为0 0第46页/共58页【解析】选B B、C.C.第1 s1 s内:F=20 N,:F=20 N,第2 s2 s、第3 s3 s内:F=-10 N,F=-10 N,物体先加速,后减速,在第3 s3 s末速度为零,物体的位移不为零,A,A错误;根据动量定理I=p,I=p,前3 s3 s内,动量的改变量为零,B,B正确;由于初速度和末速度都为零,

24、因此,动能改变量也为零,C,C正确;但物体的重力势能是否改变不能判断,因此,物体的机械能是否改变不能确定,D,D错误.第47页/共58页5.5.物体物体m m1 1、m m2 2(m(m1 1m m2 2)以相同的初动能在地面上滑行，它们以相同的初动能在地面上滑行，它们跟地面有相同的摩擦因数，到它们停下来所经历的时间分跟地面有相同的摩擦因数，到它们停下来所经历的时间分别为别为t t1 1、t t2 2，则有，则有()()A.tA.t1 1t t2 2 B.t B.t1 1tt2 2C.tC.t1 1=t=t2 2 D.D.无法确定无法确定【解析】选B.B.由动量定理：，m m1 1m m2 2

25、，因此t t1 1tt2 2.第48页/共58页二、非选择题二、非选择题(本题共本题共3 3小题，共小题，共2525分，要有必要的文字叙述分，要有必要的文字叙述)6.(76.(7分分)质量为质量为m m的物体，在倾角为的物体，在倾角为的光滑斜面上由静止开始下滑，经过时的光滑斜面上由静止开始下滑，经过时间间t t，在这段时间内，支持力的冲量大小为，在这段时间内，支持力的冲量大小为_，合外力对物体的冲量大小，合外力对物体的冲量大小为为_._.【解析】将重力沿斜面和垂直斜面方向分解为mgsinmgsin和mgcos;mgcos;支持力N=mgcosN=mgcos，故其冲量为mgtcos;mgtcos

26、;合外力为mgsinmgsin，故其冲量为mgtsin.mgtsin.答案：mgtcos mgtsinmgtcos mgtsin第49页/共58页7.(87.(8分分)质量为质量为1 kg1 kg的小球，从的小球，从0.80 m0.80 m高处落下，落地后反高处落下，落地后反弹的最大高度是弹的最大高度是0.45 m0.45 m，已知小球跟地面作用的时间为，已知小球跟地面作用的时间为0.1 s0.1 s，不计空气阻力，求地面对小球的平均作用力，不计空气阻力，求地面对小球的平均作用力.【解析】设小球落地前的速度大小为v v1 1,有解得v v1 1=4 m/s,=4 m/s,设小球反弹的初速度大小

27、为v v2 2,有解得v v2 2=3 m/s,=3 m/s,第50页/共58页设地面对小球的平均作用力为F,F,取向上为正，对小球跟地面的作用过程应用动量定理有(F-mg)t=mv(F-mg)t=mv2 2-(-mv-(-mv1 1),),解得F=80 N.F=80 N.答案:80 N80 N第51页/共58页8.(108.(10分分)蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目动作的运动项目.一名质量为一名质量为60 kg60 kg的运动员，从离水平网面的运动员，从离水平网面3.2 m3.2 m高处自高处自由下落

28、，触网后沿竖直方向蹦回到离水平面由下落，触网后沿竖直方向蹦回到离水平面5.0 m5.0 m高处，已知运动员与网高处，已知运动员与网接触的时间为接触的时间为1.2 s1.2 s，求这段时间内网对运动员的平均作用力大小，求这段时间内网对运动员的平均作用力大小.(g.(g取取10 m10 ms s2 2)第52页/共58页【解析】方法一：运动员刚接触网时速度的大小 方向向下.刚离开网时速度的大小 方向向上.在运动员与网接触的过程中，设网对运动员的作用力为F F，以运动员为研究对象，由动量定理，以向上为正方向，有(F-mg)t=mv(F-mg)t=mv2 2-(-mv-(-mv1 1).).解得 方向

29、向上.第53页/共58页方法二：对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理(取向上为正方向).).从3.2 m3.2 m高处自由下落的时间为运动员弹回到5.0 m5.0 m高处所用的时间为第54页/共58页整个过程中运动员始终受重力作用，仅在与网接触的t t3 3=1.2 s=1.2 s 的时间内受到网对他向上的弹力F FN N的作用，对全过程应用动量定理，有F FN Nt t3 3-mg(t-mg(t1 1+t+t2 2+t+t3 3)=0)=0，则 方向向上.答案:1 500 N1 500 N第55页/共58页 【规律方法】物体运动过程中受各力作用时间不相同问题的处理(1)(1)若物体在运动过程中所受的各个力的作用时间不同，则可按受力情况分成若干阶段求解.(2)(2)若物体在运动过程中所受的各个力不同，也可当成一个全过程求解，此时将“合外力的冲量”理解为“外力的总冲量”.这种处理思路能简化计算.(3)(3)若物体在运动过程中所受力的个数变化，但各阶段均可视为恒力，可用牛顿第二定律结合运动学公式求解.第56页/共58页第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页