【课件】动量定理+课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、人教版人教版2019版选择性必修第一册版选择性必修第一册第一章第一章 动量守恒定律动量守恒定律第二节第二节 动量定理动量定理1 1.理解动量和冲量的概念，知道动量和冲量的矢量理解动量和冲量的概念，知道动量和冲量的矢量性。性。(重点）重点）2.2.知道动量的变化也是矢量，会正确计算一维的动知道动量的变化也是矢量，会正确计算一维的动量的变化。量的变化。（重点）（重点）3.3.理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理适用于变力。理适用于变力。（重点）（重点）4 4.会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下

2、的计算问题。情况下的计算问题。（难点）（难点）学习目标学习目标 在前面所学的动能定理中，我们知道，在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化动能的变化是由于是由于力的位移积累力的位移积累即力做功的即力做功的结果结果，那么，那么，动量的变化动量的变化又是什么原因引起又是什么原因引起的呢？的呢？温故知新温故知新 汽车以速度汽车以速度V运动，急刹车到停止。若对车施加运动，急刹车到停止。若对车施加很大的阻力很大的阻力，则车则车停止时间很短停止时间很短；如果对车施加；如果对车施加很小的阻力很小的阻力，则车，则车停止时间较长停止时间较长。两种情况下，汽车的两种情况下，汽车的_变化相同。可见，引起运动变化

3、相同。可见，引起运动状态改变，要考虑状态改变，要考虑_和和_这两个因素。这两个因素。动量动量受力受力时间时间一、牛顿第二定律推导动量的变化一、牛顿第二定律推导动量的变化 设置物理情景：设置物理情景：质量为质量为m的物体，在的物体，在合力合力F的作用的作用下，经过下，经过一段时间一段时间t，速度由速度由v变为变为v，如图所示：，如图所示：由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：加速度定义：加速度定义：F =ma联立可得：联立可得：合力合力末动量末动量初动量初动量1.定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，定义：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叫做该力对这个物体的冲量I2.单位：

4、在国际单位制中，冲量的单位是单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛牛秒秒，符号是符号是Ns 二、冲量二、冲量(impulse)3.冲量是冲量是矢量矢量：若为恒力，则冲量的方向跟合力的：若为恒力，则冲量的方向跟合力的方向相同，若为变力，则由动量变化方向决定方向相同，若为变力，则由动量变化方向决定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效应力对时间的积累效应t0F0FtOI=F0t思考：根据图像求出恒力思考：根据图像求出恒力F0在时间在时间t t内的冲量内的冲量？若若F F为变力，如何求其冲量？为变力，如何求其冲量？将该段时间将该段时间无限分割无限分割Ft/s43210246108

5、t/s43210246108Ft/s43210246108F一段时间内的变力一段时间内的变力近似认为物体在每一近似认为物体在每一时段以受到某一恒力时段以受到某一恒力一段时间内的一段时间内的变力的冲量变力的冲量微分求和微分求和微元法由由由由图图图图可可可可知知知知F-tF-tF-tF-t图图图图线线线线与与与与时时时时间间间间轴轴轴轴之之之之间间间间所所所所围围围围的的的的“面面面面积积积积”的大小表示对应时间的大小表示对应时间的大小表示对应时间的大小表示对应时间t t t t0 0 0 0内，力内，力内，力内，力F F F F0 0 0 0的冲量的大小。的冲量的大小。的冲量的大小。的冲量的大小

6、。我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短暂过程中物体所受得力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程中物体所受得力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程中物体所受得力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程中物体所受得力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程就能够应用暂过程就能够应用暂过程就能够应用暂过程就能够应用 Ft=pFt=p，把应用于每个短暂过程的关系，把应用于每个短暂过程的关系，把应用于每个短暂过程的关系，把应用于每个短暂过程的关系式相加，就得到整个过程的动量

7、定理。在应用式相加，就得到整个过程的动量定理。在应用式相加，就得到整个过程的动量定理。在应用式相加，就得到整个过程的动量定理。在应用Ft=pFt=p处理处理处理处理变力问题时，式中变力问题时，式中变力问题时，式中变力问题时，式中F F应该理解为变力在作用时间内的平均应该理解为变力在作用时间内的平均应该理解为变力在作用时间内的平均应该理解为变力在作用时间内的平均值。值。值。值。（1 1）恒力的冲量计算）恒力的冲量计算恒恒力力的的冲冲量量可可直直接接根根据据定定义义式式来来计计算算，即用恒力即用恒力F乘以其作用时间乘以其作用时间t而得。而得。（2 2）方向恒定的变力的冲量计算）方向恒定的变力的冲量

8、计算如图所示，该力在时间如图所示，该力在时间t=t2 2-t1 1内的冲量大小在内的冲量大小在数值上就等于图中数值上就等于图中阴影部分的阴影部分的“面积面积”。0 0F Ft tt t1 1t t2 2（3 3）一般变力的冲量计算）一般变力的冲量计算在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于动量定理动量定理来来计算的。计算的。（4 4）合力的冲量计算）合力的冲量计算几个力的合力的冲量计算，既可以先算出各个分力的冲量后再几个力的合力的冲量计算，既可以先算出各个分力的冲量后再求求矢量和矢量和，又可以先算各个分力的合力再算，又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量

9、合力的冲量。5.5.关于冲量的计算关于冲量的计算F0FtO三、动量定理三、动量定理1.1.内容：物体所受内容：物体所受合外力合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。量定理。2.2.表达式：表达式：3.3.加深理解：加深理解：（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；（2 2）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的方向与物体的方向与物体动量变动量变化化的方向相同：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速度变化量量的的方向一致方向一致，但与初动量方

10、向可相同，也可相反，甚至还可，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成一定角度成一定角度4.4.动量定理的适用范围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，也适用于变力变力，对于，对于变力，动量定理中的变力，动量定理中的F应理解为应理解为平均值平均值；(2)(2)动量定理不仅适用于动量定理不仅适用于直线运动直线运动，也适用于，也适用于曲线运动。曲线运动。动量定理的优点：动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。不考虑中间过程，只考虑初末状态。（3）动动量量的的变变化化率率：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

11、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，反反之之较较小小；当当动动量量均均匀匀变变化时，物体所受合力为恒力。化时，物体所受合力为恒力。举例说明生活中还有那些现象利用了动量定理举例说明生活中还有那些现象利用了动量定理？动量定理解释生活现象动量定理解释生活现象由由Ft=PFt=P可知：可知：PP一定，一定，t t短则短则F F大，大，t t长则长则F F小；小；缓冲装置缓冲装置tt一定，一定，F F大则大则P P大，大，F F小则小则P P小；小；FF一定，一定

12、，t t长则长则P P大，大，t t短则短则P P小。小。例例题题一一个个质质量量为为0.18kg的的垒垒球球，以以25m/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为为45m/s。设设球球棒棒与与垒垒球球的的作作用用时时间间t=0.002s，球棒对垒球的平均作用力是多大，球棒对垒球的平均作用力是多大?分析：球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时分析：球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时间很短。在这个短时间内，力先是急剧增大，然间很短。在这个短时间内，力先是急剧增大，然后又急剧的减小为后又急剧的减小为0 0，在冲击、碰撞这类问

13、题中，在冲击、碰撞这类问题中，相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点。相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点。动量定理适用于变力作用的过程，因此，可以用动量定理适用于变力作用的过程，因此，可以用动量定理计算棒对垒球的平均作用力。动量定理计算棒对垒球的平均作用力。例例题题一一个个质质量量为为0.18kg的的垒垒球球，以以25m/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为为45m/s。设设球球棒棒与与垒垒球球的的作作用用时时间间t=0.002s，球棒对垒球的平均作用力是多大，球棒对垒球的平均作用力是多大?解解 沿垒球飞

14、向沿垒球飞向球球棒时的方向建立坐标轴，垒球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为的初动量为p=mv=0.18p=mv=0.1825kg.m/s=4.5kg.m/s垒球的末动量为垒球的末动量为由动量定理知垒球所受的平均力为由动量定理知垒球所受的平均力为垒球所受的平均作用力的大小为垒球所受的平均作用力的大小为6300N，符号表符号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。垒球飞来的方向相反。运用动量定理解题的一般步骤运用动量定理解题的一般步骤5.根据动量定理列方程求解。根据动量定理列方程求解。1.确确定定研究研究对象对象2.对研究对象进

15、行对研究对象进行受力分析受力分析，确定全部外力及作用时间；，确定全部外力及作用时间；3.找出物体的找出物体的初末初末状态并确定相应的状态并确定相应的动量动量；4.如果初、末动量在同一直线上，则如果初、末动量在同一直线上，则选定正方向选定正方向，并给每个力，并给每个力的冲量和初末动量带上正负号，以表示和正方向同向或反向；的冲量和初末动量带上正负号，以表示和正方向同向或反向；如果初、末动量不在同一直线上，则用平行四边形定则求解；如果初、末动量不在同一直线上，则用平行四边形定则求解；1质量为质量为m的物体放在水平地面上，在与水平面成的物体放在水平地面上，在与水平面成 角的拉力角的拉力F作用下由静止开

16、始运动，经时间作用下由静止开始运动，经时间t速度达速度达到到v，在这段时间内拉力，在这段时间内拉力F和重力和重力mg冲量大小分别冲量大小分别是是()AFt，0BFtcos,0Cmv,0DFt,mgtF vmgD2.2.甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确的是（的是（）A A、甲物体受到的冲量大、甲物体受到的冲量大 B B、乙物体受到的冲量大、乙物体受到的冲量大 C C、两个

17、物体受到的冲量大小相等、两个物体受到的冲量大小相等 D D、无法判断、无法判断C3.质量为质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里。求：停在沙坑里。求：沙对小球的平均阻力沙对小球的平均阻力F；小球在沙坑里下落过程所受的总冲量小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。（1）在下落的全过程对小球用动量定理：重力作用）在下落的全过程对小球用动量定理：重力作用时间为时间为t1+t2，而阻力作用时间仅为，而阻力作用时间仅为t2，以竖直向下为，以竖直向下为正方向，有：正方向，有：mg（t1+t2）-Ft2=

18、0解得：解得：F=【解析】【解析】（2）仍然在下落的全过程对小球用动量定理：在）仍然在下落的全过程对小球用动量定理：在t1时间内只有重力的冲量，在时间内只有重力的冲量，在t2时间内只有总冲量（已时间内只有总冲量（已包括重力冲量在内），以竖直向下为正方向，有：包括重力冲量在内），以竖直向下为正方向，有：mgt1-I=0故故I=mgt14.（2021全国）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端全国）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，

19、撤去推力时滑块在车厢底有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）A动量守恒，机械能守恒动量守恒，机械能守恒B动量守恒，机械能不守恒动量守恒，机械能不守恒C动量不守恒，机械能守恒动量不守恒，机械能守恒D动量不守恒，机械能不守恒动量不守恒，机械能不守恒链接高考链接高考B【解析解析】B因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和滑的；以小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械能不守恒。能不守恒。课堂小结