人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理教课内容课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理教课内容课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，一冲量等内容，欢迎下载使用。
目 标 素 养1.理解冲量的概念及其矢量性,形成正确的物理观念,培养科学思维能力。2.通过理论推导,掌握动量定理,理解动量定理的确切含义,掌握其表达式,培养解决实际问题的能力。3.通过实例分析,能够利用动量定理解释缓冲、碰撞等现象和解决实际问题。
一、动量定理1.冲量。(1)定义:力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量。(2)表达式:I= FΔt 。(3)方向:冲量是矢量,冲量的方向与力的方向一致,冲量的方向跟动量变化量的方向一致。(4)冲量的单位:在国际单位制中是牛秒,符号是N·s。
2.动量定理。(1)内容:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。(2)表达式。I=p'-p 或 F(t'-t)=mv'-mv 。
微判断1.冲量是矢量,其方向与力的方向相同。(　　)2.力越大,力对物体的冲量就越大。(　　)3.若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内所受的合力一定不为零。(　　)
微训练1.(多选)关于冲量,下列说法正确的是(　　)A.冲量的方向是由力的方向决定的B.冲量的方向一定和动量的方向相同C.冲量的大小一定和动量变化量的大小相同D.物体所受合力的冲量等于物体动量的变化量答案:ACD
解析:冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的,选项A正确;冲量的方向和动量的方向不一定相同,比如平抛运动,冲量方向竖直向下,动量方向是轨迹的切线方向,选项B错误;根据动量定理,物体所受合力的冲量等于物体动量的变化量,冲量的大小一定和动量变化量的大小相同,选项C、D正确。
2.一物体放在水平地面上,如图甲所示,已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图乙所示,求0~8 s时间内拉力的冲量大小。
答案:18 N·s解析:冲量是力对时间的积累,根据冲量的公式分段求解,力F在0~8 s内的冲量为I=F1t1+F2t2+F3t3=18 N·s。
二、动量定理的应用1.原理:根据动量定理,如果物体的动量发生的变化是一定的,那么作用的时间短,物体受的力就大;作用的时间长,物体受的力就小。2.应用:碰撞时可产生冲击力,要增大这种冲击力就要设法 减少冲击力的作用时间。要防止冲击力带来的危害,就要减小冲击力,设法延长其作用时间。
微思考当车辆发生碰撞事故时,为了尽可能地减轻驾乘人员的被伤害程度,在汽车内前方(正副驾驶位)设置了安全气囊,在汽车发生猛烈撞击时安全气囊将自动弹出。则该安全气囊的功能是什么?提示:汽车发生碰撞过程,驾乘人员从运动变为静止,动量的变化量Δp一定,由动量定理Δp=Ft可知,人受到的冲量大小一定;安全气囊可以增加驾乘人员的减速的时间t,使人受到的冲击力减小,可以减小人受到的伤害。
重难归纳1.对冲量的理解。(1)冲量是过程量:冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应,与某一过程相对应。(2)冲量的矢量性:冲量是矢量,在作用时间内力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。(3)冲量的绝对性:冲量仅由力和时间两个因素决定,具有绝对性。
2.冲量的计算。(1)求某个恒力的冲量:该力和力的作用时间的乘积。(2)求合冲量的三种方法。①可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和。②如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解。③用动量定理I=p'-p求解。
3.求变力的冲量。(1)若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变力的冲量。(2)若给出了力随时间变化的图像,如图所示,可用面积法求变力的冲量。
(3)利用动量定理求解,变力的冲量等于物体动量的变化量。
如图所示,一个小孩沿水平方向用最大的力F推静止在水平地面上的小汽车,但推了很长时间t都无法使它运动。就这个问题,两个同学展开讨论。
甲同学说:汽车没动是因为小孩给汽车的推力的冲量为零。乙同学说:小孩给汽车的推力的冲量不为零,汽车没动是因为它所受的合力的冲量为零。谁说得对?
提示:乙同学说得对。小孩给汽车的推力的冲量大小为I=F·t。汽车没动说明它所受的合力为零,故其合力的冲量为零。
典例剖析如图所示,质量为2 kg的物体沿倾角为30°、高为5 m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端,g取10 m/s2,求:(1)重力的冲量;(2)支持力的冲量;(3)合力的冲量。
答案:(1)40 N·s,方向竖直向下(2) N·s,方向垂直于斜面向上(3)20 N·s,方向沿斜面向下
解析:由于物体下滑过程中各个力均为恒力,所以只要求出物体下滑的时间,便可以用公式I=F·t逐个求解。
方法总结1.在求力的冲量时,首先明确是求哪个力的冲量,是恒力还是变力。 2.注意不要忘记说明冲量的方向。
学以致用(多选)恒力F作用在质量为m的物体上,如图所示,由于地面对物体的摩擦力较大,物体没有被拉动,则经时间t,下列说法正确的是(　　)A.拉力F对物体的冲量大小为零B.拉力F对物体的冲量大小为FtC.拉力F对物体的冲量大小是Ftcs θD.合力对物体的冲量大小为零答案:BD
解析:对冲量的计算一定要分清求的是哪个力的冲量,是某一个力的冲量,是合力的冲量,还是某一个方向上力的冲量,某一个力的冲量与另一个力的冲量无关,故拉力F的冲量为Ft,选项A、C错误,B正确;物体处于静止状态,合力为零,合力的冲量为零,选项D正确。
二 动量定理的理解和应用
重难归纳1.对动量定理的理解。(1)动量定理的表达式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。(2)动量定理反映了合力的冲量是动量变化的原因。(3)公式中的F是物体所受的合力,若合力是变力,则F应是合力在作用时间内的平均值。
2.动量定理的应用。(1)定性分析有关现象。①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小。②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越短,动量变化量越小。
(2)定量计算有关物理量。动量定理p'-p=I中,动量变化量Δp与合力的冲量大小相等,方向相同,据此有:①应用I=Δp求变力的冲量;②应用Δp=FΔt求恒力作用下曲线运动中物体动量的变化;③应用动量定理可以计算某一过程中的平均作用力,通常用于计算持续作用的变力的平均大小。
特别提醒1.动量定理的使用具有普遍性,不论物体的轨迹是直线还是曲线,是恒力还是变力,是单个物体还是物体系统,是宏观还是微观,都是适用的。 2.应用动量定理解题时要选好受力物体和研究过程,当物体所受各力的作用时间不相同且间断作用时,应用动量定理解题对全过程列式较为简单。
(3)应用动量定理定量计算的一般步骤。①选定研究对象,明确运动过程;②进行受力分析和运动的初、末状态分析;③选定正方向,根据动量定理列方程求解。
把一篮子鸡蛋放在摩托车上运输,可能多数会被打碎。现在,如图所示,把鸡蛋放到海绵盒子中,即使是长途运输也不会破碎,你能解释这种现象吗?
提示:物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大,反之就越小。把鸡蛋放到海绵盒子中运输,是为了增大力的作用时间以减小鸡蛋受到的作用力。
典例剖析一质量为4 kg的物块从静止开始沿直线运动。F为其所受的合力,F随时间t变化的图线如图所示,下列说法正确的是(　　)A.2 s时物块的速率为4 m/sB.2 s时物块的动量大小为1 kg·m/sC.4 s时物块的动量大小为2 kg·m/sD.4 s时物块的速度为零答案:C
解析:F-t图像与坐标轴围成的面积为物块所受力的冲量,由动量定理可知,F1t1=mv-0,解得t1=2 s时物块的速率为 ,故选项A错误;2 s时物块的动量大小为p1=mv=4 kg·m/s,故选项B错误;根据动量定理可得F1t1-|F2|t2=mv'-0,其中F2=1 N,t1=t2=2 s,解得4 s时物块的速度v'=0.5 m/s,则4 s时物块的动量大小为p2=mv'=2 kg·m/s,故选项C正确, D错误。
规律总结动量定理应用的三点提醒1.若物体在运动过程中所受的力不是同时的,可将受力情况分成若干阶段来解,也可当成一个全过程来求解。 2.在用动量定理解题时,一定要认真进行受力分析,不可有遗漏,比如漏掉物体的重力。 3.列方程时一定要先选定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
学以致用一个质量为0.18 kg的垒球,以15 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒击打后反向水平飞回,速度大小变为35 m/s,设球棒与垒球的作用时间为0.01 s。下列说法正确的是(　　)A.球棒对垒球的平均作用力大小为360 NB.球棒对垒球的平均作用力大小为900 NC.球棒对垒球做的功为900 JD.球棒对垒球做的功为110.25 J答案:B
1.关于冲量,下列说法正确的是(　　)A.冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止物体上的力的冲量一定为零C.动量越大的物体受到的冲量越大D.冲量的方向就是物体受力的方向答案:A
解析:冲量是物体动量变化的原因,选项A正确;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量I=Ft,与物体处于什么运动状态无关,物体运动状态的变化情况,是所有作用在物体上的力共同产生的效果,所以选项B错误;物体所受冲量I=Ft与物体动量的大小p=mv无关,选项C错误;冲量是一个过程量,只有在某一过程中力的方向不变时,冲量的方向才与力的方向相同,选项D错误。
2.从高处跳到低处时,为了安全,一般都是让脚尖先着地,这样做是为了(　　)A.减小冲量B.减小动量的变化量C.增大与地面的冲击时间,从而减小冲力D.增大人对地面的压强,起到安全作用答案:C解析:脚尖先着地,接着逐渐到整个脚着地,延缓了人落地时动量变化所用的时间,由动量定理可知,人落地时,动量变化量一定,这样可以减小地面对人的冲击力,从而避免人受到伤害,故选项C正确。
3.如图所示,一小孩把一质量为0.5 kg的篮球由静止释放,释放后篮球的重心下降的高度为0.8 m,反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则地面与篮球相互作用的过程中篮球所受合力的冲量大小为(　　)A.0.5 N·sB.1 N·sC.2 N·sD.3 N·s答案:D
4.用水平拉力F拉一物体,使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动,t1时刻撤去拉力,物体做匀减速直线运动直到t2时刻停止。其速度—时间图像如图所示,α>β。若拉力F做的功为W1,冲量大小为I1;物体克服摩擦阻力做的功为W2,摩擦阻力的冲量大小为I2。则下列说法正确的是(　　)A.W1>W2,I1>I2B.W1I2C.W1