物理人教版 (2019)2 动量定理图片ppt课件

这是一份物理人教版 (2019)2 动量定理图片ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了课时安排建议，千克米每秒，kg·ms，对动量的认识，力F的作用时间Δt，N·s，力的作用，答案12s等内容，欢迎下载使用。
二、本章教材概述高中物理必修课程中力学、电学的内容为学生初步形成物质观、运动与相互作用观和能量观奠定了重要的基础.“动量守恒定律”这一章为学生进一步形成运动与相互作用观提供帮助.动量和动量守恒定律在高中物理教学中占据着非常重要的地位.本章结构设计与以往教材相比有所调整,在强调知识传授的同时,还要体现科学探究精神,强调物理学中的“守恒思想”.
本章共6节,大致可以划分为三个单元.第一单元包括第1、2节,即“动量”“动量定理”,这部分内容侧重引导学生理解动量、冲量和动量定理,并能用其解释生产生活中的有关现象.第二单元包括第3、4节,即“动量守恒定律”“实验:验证动量守恒定律”,这部分内容侧重介绍动量守恒定律的建立过程,并要求学生能用其解释生产生活中的有关现象.第三单元包括第5、6节,即“弹性碰撞和非弹性碰撞”“反冲现象　火箭”,这部分内容介绍动量守恒定律的应用.
1　动量　　2　动量定理
【教学目标】1.了解生产生活中的各种碰撞现象.2.经历寻求碰撞中不变量的过程,体会探究过程中猜想、推理和论证的重要性.3.知道动量概念及其单位,会计算动量的变化量.4.认识动量是描述物体运动状态的物理量,深化运动与相互作用的观念. 5.能在恒力情况下进行理论推导,得出动量定理及其表达式.6.知道冲量的概念,知道动量定理及其表达式的物理意义.7.知道动量定理适用于变力情况,领会求解变力冲量时的极限思想.8.会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题.
【教材分析与教学建议】动量是用来描述物体运动状态的物理量,它对时间的变化率即为力,是物理学中的重要概念.动量还是适用范围最广的概念之一.大量事实表明,无论是宏观物体的低速运动及相互作用,如台球的碰撞、火箭的发射,还是微观粒子的高速运动和相互作用,都可以用动量概念加以描述.本节教材以“寻求碰撞中的不变量”为线索,通过演示两个完全相同钢球的对心碰撞,让学生对碰撞中的不变量提出猜想.为了判断猜想是否正确,改变实验条件,再进行两个质量不同、大小相同的钢球的对心碰撞.当猜想被否定之后,再设计新的实验方案进行研究.通过从特殊到一般,从定性到定量的多
【教材分析与教学建议】轮“问题→猜想→实验方案设计→证据收集→数据分析→得出结论”的科学探究过程,逐步达到对不变量的正确认识.教材的这一编写思想体现了科学探究的基本方法与严谨求真的科学态度.教学时要引导学生充分经历和体验这一探究过程.教材的主要意图在于体现寻求守恒量是科学研究的一条路径,沿着这一路径,定义动量概念就是水到渠成的.学生在学习初中和高中物理时,已经了解了动能、速度、质量等相关概念和质量守恒、电荷守恒、机械能守恒等相关规律,这为学生寻求碰撞中的不变量提供了扎实的基础.
【教材分析与教学建议】动量定理是一个重要的规律,它揭示了力在一段时间内连续作用的累积效果与动量变化之间的关系,进一步揭示了运动状态变化与相互作用之间的关系.前一节内容重在建立动量概念,并没有关注一个物体动量变化的原因.通过恒力情况下的理论推导,可以认识到冲量是动量发生变化的原因,同时动量定理也是下一节从理论上推导动量守恒定律的基础.教材虽然是在恒力作用的情况下由牛顿第二定律推导出动量定理的,但是动量定理不仅适用于恒力的情况,也适用于变力的情况.正因为如此,动量定理在实际中有更广泛的应用,尤其在解决作用时间短、作用力大而且随时间变化快的打击、碰撞等问题时,用动量定理要比用牛顿第二定律更方便.
【教材分析与教学建议】在前面的学习中,学生已经具有力、加速度、动量和牛顿第二定律等知识,掌握了矢量的运算法则,具备一定的分析和推理论证能力,具有通过建立简单的物理模型解决生活中实际问题的能力,但是面对复杂情境,学生还是有较大困难的.本节中动量定理的矢量性,是学生学习的一个难点,需要在解决问题的过程中,通过遵循严格的程序和规范的运算来加以突破.本节课的教学重点是动量定理的推导及应用.
学习任务一:寻求碰撞中的不变量
[科学探究] 实验装置如图所示,两辆小车都放在滑轨上,用一辆运动小车碰撞一辆静止的小车,碰撞后两辆小车粘在一起运动.小车的速度用滑轨上的光电计时器测量.下表中的数据是某次实验时采集的.其中,m1是运动小车的质量,m2是静止小车的质量;v是运动小车碰撞前的速度,v'是碰撞后两辆小车的共同速度.
表　两辆小车的质量和碰撞前后的速度
请你根据表中的数据,计算两辆小车碰撞前后的动能,比较此实验中两辆小车碰撞前后动能之和是否相等;再计算两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积,比较两辆小车碰撞前后质量与速度的乘积之和是否相等.
结论:(1)两辆小车碰撞前后,动能之和并不相等.(2)两辆小车碰撞前后,质量与速度的乘积之和基本相等.
[教材链接] 阅读教材第4页,填写动量的相关知识(1)定义:物体的　　　　与　　　的乘积. (2)表达式:p=　　　　. (3)单位:动量的国际制单位是　　　　　　　,符号是　　　　. (4)方向:动量是　　　　,它的方向与　　　　的方向相同. 
学习任务二:动量及动量的变化
[辨析正误] (1)质量大的物体的动量一定大.(　　)(2)物体的动量越大,则物体的惯性就越大.(　　)(3)质量和速率都相同的物体的动量一定相同.(　　)(4)动量的变化量Δp 的方向与物体初、末速度的方向有关.(　　)(5)质量一定的物体的动量改变,它的动能一定改变.(　　)
例1 [2021·辽宁沈阳二中月考] 如图所示,小孩把质量为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,取竖直向下为正方向,则地面与篮球相互作用的过程中篮球动量变化为(　　)A.1 N·sB.-1 N·sC.3 N·sD.-3 N·s
变式 物体的动量变化量的大小为6 kg·m/s,这说明(　　)A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大C.物体的动量大小一定变化D.物体的动量大小可能不变
[解析] 物体的动量变化量的大小为6 kg·m/s,动量是矢量,动量变化量的方向与初动量可能同向、可能反向,也可能不在同一条直线上,故物体的动量可能增大、可能减小,也可能大小不变,故D正确,A、B、C错误.
2.动量的变化量动量的变化量是矢量,其表达式Δp=p'-p为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p'、p的方向在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算.
[教材链接] 阅读教材第6页,填写冲量的相关知识(1)定义:　　　　和　　　　　　　　　　　　　　的乘积,即I=FΔt.单位:　　　　. (2)意义:冲量反映了　　　　　　对　　　　的累积效应. (3)方向:冲量也是矢量,冲量的方向由　　　的方向决定. (4)作用效果:使物体的　　　　发生变化. 
学习任务三:冲量、动量定理
[科学推理] 如图所示,一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的恒力F,在F作用下,经过时间t,速度从v变为v',应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量Δp与恒力F及作用时间t的关系.
例2 [2021·山东济南一中月考] 如图所示,一个物体在与水平方向成θ角的拉力F的作用下,沿粗糙水平面做匀加速运动,经过时间t,则(　　)A.拉力对物体的冲量大小为FtB.拉力对物体的冲量大小为Ftcs θC.摩擦力对物体的冲量大小为Ftcs θD.合外力对物体的冲量大小为零
[解析] 拉力对物体的冲量大小为IF=Ft,A正确,B错误;由于物体做匀加速运动,不是平衡状态,可知摩擦力的大小不等于Fcs θ,所以摩擦力对物体的冲量大小不等于Ftcs θ,C错误;由于物体做匀加速运动,物体所受合外力不为零,则合外力对物体的冲量大小不为零,D错误.
变式 如图所示,质量为2 kg的物体在倾角为30°、高为5 m的光滑斜面上由静止从顶端下滑到底端的过程中,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.
3.合力的冲量(1)求几个力的合力的冲量时,既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和,也可以先算出各个分力的合力再求合力的冲量.(2)利用动量定理求合力的冲量.
角度一　用动量定理定性解释现象[科学本质] 在日常生活中,有不少这样的事例:跳远时要跳在沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫子;从高处往下跳,落地后双腿往往要弯曲;轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡胶轮胎……这样做的目的是什么?
为了延长作用时间以减小作用力.
学习任务四:动量定理的理解和应用
例3 [2020·全国卷Ⅰ] 行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞,车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体.若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零,关于安全气囊在此过程中的作用,下列说法正确的是(　　)A.增加了司机单位面积的受力大小B.减少了碰撞前后司机动量的变化量C.将司机的动能全部转换成汽车的动能D.延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
[解析] 因安全气囊充气后,受力面积增大,故减小了司机单位面积的受力大小,故A错误;有无安全气囊,司机的初动量和末动量均相同,所以动量的改变量也相同,故B错误;因有安全气囊的存在,司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能,不能全部转化成汽车的动能,故C错误;因为安全气囊充气后面积增大,所以增大了司机的受力面积,在司机挤压气囊的过程中,由于气囊的缓冲,故增加了作用时间,故D正确.
角度二　用动量定理定量计算相关物理量例4 [2021·广东广州六中月考] 一辆轿车强行超车时,与另一辆迎面驶来的轿车相撞,两车相撞后,两车车身因相互挤压,皆缩短了0.5 m.据测算两车相撞前速度均为30 m/s.(1)此次车祸中车内质量约为60 kg的人受到的平均冲力为多大?(2)若此人系有安全带,安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1 s,则车祸中人体受到的平均冲力为多大?
[答案] (1)5.4×104 N　(2)1.8×103 N
动量定理应用的基本程序:(1)确定研究对象.(2)对研究对象进行受力分析.可以先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和;或先求合力,再求其冲量.(3)抓住过程的初、末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正、负号.(4)根据动量定理列方程,如有必要还需要其他补充方程,最后代入数据求解.
利用动量定理处理流体问题　　对于“连续”的流体的动量变化的问题,采用“微元法”处理,一般要选用一段时间Δt内流出的液柱为研究对象,其长度为vΔt,液柱底面积为S,得液柱体积ΔV=SvΔt,故液柱质量为Δm=ρΔV=ρSvΔt,再对质量为Δm的液柱应用动量定理.
示例　[2020·湖北武汉调研] 运动员在水上做飞行表演,他操控喷射式悬浮飞行器将水带竖直送上来的水反转180°后向下喷出,令自己悬停在空中,如图所示.已知运动员与装备的总质量为90 kg,两个喷嘴的直径均为10 cm,重力加速度大小g取10 m/s2,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,则喷嘴处喷水的速度大约为(　　)A.2.7 m/sB.5.4 m/sC.7.6 m/sD.10.8 m/s
1.(多选)如图所示,一个质量为0.18 kg的垒球以25 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 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1260 NB.球棒对垒球的平均作用力大小为360 NC.球棒对垒球做的功为126 JD.球棒对垒球做的功为36 J
2.(多选)[2020·江苏海门中学调研] 人们对手机的依赖性越来越强,有些人喜欢躺着看手机,经常出现手机砸到眼晴的情况.若手机质量为150 g,从离人眼约20 cm的高度处无初速度掉落,砸到眼睛后经0.1 s手机停止运动,重力加速度g取10 m/s2,下列分析正确的是(　 　)A.手机对眼睛的作用力大小约为4.5 NB.手机对眼睛的作用力大小约为3.0 NC.全过程手机重力的冲量大小约为0.30 N·sD.全过程手机重力的冲量大小约为0.45 N·s
3.在水平力F=30 N的作用下,质量m=5 kg的物体由静止开始沿水平面运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,若F作用6 s后撤去,撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止?(g取10 m/s2)
[解析] 撤去F前物体做匀加速直线运动,受力情况如图所示,始态速度为零,终态速度为v.取水平力F的方向为正方向,根据动量定理有(F-μmg)t1=mv-0,撤去F后物体做匀减速直线运动,受力情况如图所示,始态速度为v,终态速度为零.根据动量定理有-μmgt2=0-mv.联立解得t2=12 s.
4.[2018·江苏卷] 如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下.经过时间t,小球的速度大小为v,方向变为向上.忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小.
1.(对动量的理解)关于物体的动量,下列说法中正确的是(　　)A.运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向B.物体的动能不变时,其动量一定不变C.物体的动量越大,其惯性一定越大D.物体的动能发生变化时,其动量不一定发生变化
[解析] 动量具有瞬时性,任一时刻物体动量的方向即为该时刻物体的速度方向,选项A正确.动能不变时,若速度方向变化,则动量也发生了变化,选项B错误.惯性由物体质量决定,物体的动量大,其质量并不一定大,惯性也不一定大,选项C错误.物体的动能发生变化时,速度大小一定发生变化,故其动量也一定发生变化,D错误.
2.(冲量与动量)某物体在一段运动过程中受到的冲量为-1 N·s,则(　　)A.物体的初动量方向一定与这个冲量方向相反B.物体的末动量一定是负值C.物体的动量一定减小D.物体动量的增量的方向一定与所规定的正方向相反
[解析] 冲量是矢量,其数值前的负号表示与规定的正方向相反,由动量定理知,冲量又等于动量的增量,故A、B、C错误,D正确.
3.(动量定理解释现象)[2021·山东日照一中月考] 我们都有这样的经验:玻璃杯落在水泥地面上会破碎,而从相同的高度落在地毯上则不会破碎.对这一现象的解释,下列说法正确的是(　　)A.玻璃杯落到水泥地面上时动量较大B.玻璃杯落到水泥地面上时冲量较大C.玻璃杯落到地毯上时动量的变化量较小D.玻璃杯落到地毯上时减速的时间较长,受到的冲击力较小
[解析] 玻璃杯从同一高度掉下,与水泥地面或地毯接触前瞬间速度相同,动量相同,与水泥地面或地毯作用后速度均变为零,玻璃杯动量的变化相同,由动量定理可知,玻璃杯受到合力的冲量相同,故A、B、C错误;玻璃杯与水泥地面作用时间短,而玻璃杯与地毯作用时间长,减速的时间长,由动量定理得Δp=Ft,Δp相同,t越大,则F越小,D正确.