鲁科版高中物理选择性必修第一册·1.1 动量和动量定理（课件PPT）

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第节 1动量和动量定理高中物理 选择性必修第一册第1章知道动量的概念，理解物理学引入动量概念的意义；知道动量是矢量，动量的方向与物体速度的方向相同。知道动量变化量的概念，会计算动量的变化量，能将一维矢量运算简化为代数运算。知道冲量的定义；知道冲量反应了力对时间的积累效应；知道冲量是矢量，冲量的方向与力的方向相同。理解动量定理，会根据牛顿第二定律推导动量定理，并理解动量定理和牛顿第二定律之间的联系；会用动量定理解释有关的现象、解决有关的问题；知道动量定理在生产生活中的广泛应用。学习目标引入碰撞现象在生活中司空见惯。通常，鸡蛋从高处落到坚硬的盘子 里会破，但若落在较厚的软垫上还会破吗 ?本节我们学习 了动量、冲量和动量定理后，便能解释这类现象。一、动量在游乐场开碰碰车，当运动的车去碰静止的车，若运动的车的总质量越大、车速越大，那么静止的那辆车会被撞得越远。可见，碰撞产生的效果与碰撞物体的质量和速度都有关。实验：观察小球的碰撞如图 所示，将质量相等的两个钢球 A"B 并排悬挂起来。 把球 A 分别拉到不同高度释放，去碰撞静止的球 B ，观察球 B 每次上升的最大高度。将球 A 换成质量不同的钢球，分别拉到同一高度释放，再观察球 B 每次上升的最大高度。由实验可知，从不同高度释放同一钢球，高度越高，被碰球上升越高;从同样高度释放质量不同的钢球，质量越大，被碰球上升越高。由此可见，对同一被碰球，其上升的高 度与碰撞球的质量和碰前速度都有关。 2.表达式：3.量性：矢量，其方向与速度方向相同4.单位：例1.下列关于动量的说法中正确的是( )A．质量大的物体动量一定大B．质量和速率都相同的物体的动量一定相同C．一个物体的速率改变，它的动量不一定改变D．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变D（1）某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p ' 跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即 （2）动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。 p = p' - p（3）同一直线上动量变化的运算：5.动量的变化p例题：如图所示，一质量为 58 g 的网球以 30 m/s的速率水平向右飞行，被球拍击打后，又以 30 m/s 的速率水平返回。被球拍击打前后，球的动量分别是多少?球的动量的变化量是多少?分析：根据动量定义可求被击打前后网球的动量。由于球在被击打前后的动量在同一直线上，可利用同一直线上的矢量运算法则计算动量的变化量。例题：如图所示，一质量为 58 g 的网球以 30 m/s的速率水平向右飞行，被球拍击打后，又以 30 m/s 的速率水平返回。被球拍击打前后，球的动量分别是多少?球的动量的变化量是多少?说明：球被击打前后，虽然动量的大小没有变化，但动量的方向发生了改变，因此动量发生了变化。求得动量的变化量为负值，表示其方向与选定的正方向相反。例题：如图所示，一质量为 58 g 的网球以 30 m/s的速率水平向右飞行，被球拍击打后，又以 30 m/s 的速率水平返回。被球拍击打前后，球的动量分别是多少?球的动量的变化量是多少?迁移：对同一条直线上的矢量运算，正方向的选定是任意的。例题中，若选定水平向左为正方向，结果又如何？请计算并与例题的结果进行比较。二、动量定理 加速度由牛顿第二定律知（1）定义：（3）单位：1. 冲量（4）量性：（5）物理意义：反映了力对时间的积累效应（2）定义式：I=Ft力与力的作用时间的乘积，叫做力的冲量。牛·秒，符号是N·s 矢量，方向跟这力的方向相同（6）冲量与功的区别①作用力与反作用力：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，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。②内力：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。例如人在船上行走——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用力都做正功，使人和船的动能都增加。1.冲量是过程量，它描述的是力作用在物体上的时间积累效应，求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量2.求合冲量的两种方法：可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，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t求解．提升：如图所示，一个质量为m 的物体，在动摩擦因数为μ 的水平面上运动，受到一个与运动方向相同的恒力F 作用，经过时间t，速度由v 增加到v′.探讨1：在时间t 内拉力F的冲量和合外力的冲量各是多大？思考：【提示】　Ft　(F－μmg)t.探讨2：在此过程中，物体动量的变化量是多大？【提示】　mv′－mv.探讨3：恒力F 的冲量与物体动量的变化量相等吗？【提示】　不相等．合外力的冲量(F－μmg)t与动量的变化量才相等． 2、内容： 3、表达式：或 4、加深理解：（1） 表明合力的冲量是动量变化的原因；（2） 动量定理是矢量式，注意正方向的选取。物体在一个过程中所受合外力的冲量等于物体在此过程中动量的变化量。（3) 动量定理不但适用于恒力，也适用于变力。分析：男孩刚触地时动量方向竖直向下，一段时间内减小到 0，这一过程中地面对脚的作用力是变力。根据动量定 理可求出落地时地面对他的平均作用力。例题：一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 。( 1 )若男孩落地时屈膝 ，用了1 s 停下来， 则落地时地面对他的平均作用力是多大?(2) 若男孩落地时没有屈膝，只用了 0.1 s 就停下来， 则落地时地面对他的平均作用力又是多大?例题：一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 。( 1 )若男孩落地时屈膝 ，用了1 s 停下来， 则落地时地面对他的平均作用力是多大?(2) 若男孩落地时没有屈膝，只用了 0.1 s 就停下来， 则落地时地面对他的平均作用力又是多大?例题：一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 。( 1 )若男孩落地时屈膝 ，用了1 s 停下来， 则落地时地面对他的平均作用力是多大?(2) 若男孩落地时没有屈膝，只用了 0.1 s 就停下来， 则落地时地面对他的平均作用力又是多大?讨论：两种落地方式中，动量的变化量相同，但所经历时间不同。作用时间越短，地面对人的平均作用力越大。因此，人从高处跳下时，为避免受伤，要尽量延长触地后的缓冲时间， 以减小地面对人的作用力。由此，你能解释鸡蛋从高处落到软垫上不容易破的原因吗？迁移：如图所示，一质量为 58 g 的网球以 30 m/s的速率水平向右飞行，被球拍击打后，又以 30 m/s 的速率水平返回。被球拍击打前后，球的动量分别是多少?球的动量的变化量是多少?前面例题中，若球与球拍的接触时间为 0.01 s， 球受到球拍击打的平均作用力是多大？ 三、碰撞与缓冲的实例分析由Ft=ΔP可知：①△P一定，t短则F大，t长则F小；——缓冲装置②t一定，F大则△P大，F小则△P小；③F一定，t长则△P大，t短则△P小。修路、建房时常用打穷机。打穷时 ，打穷机将穷锤提到一定高度释放，通过奈锤撞击地面穷实地基。穷锤质量越大、提升高度越高、与地面的撞击时间 越短，穷实地面就越有效为保证驾乘人员的安全，有的汽车在相关部位安装了安全气 囊，利用气囊的形变来延长力的作用时间，减轻因剧烈碰撞而造成的对车内人员的伤害本课小结1.动量的理解2. 动量的变化量（1）表达式：（2）量性：矢量，与速度变化量的方向相同（3）一维直线的情况下，规定正方向，化矢量运算为代数运动I=Ft3.冲量：力与力的作用时间的乘积，叫做力的冲量。4.冲量的计算5.物体在一个过程中所受合外力的冲量等于物体在此过程中动量的变化量。或当堂检测1. 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.物体的动能若不变，则动量一定不变C.动量变化的方向一定和末动量的方向相同D.动量越大的物体，其惯性也越大解析：A对：动量和速度都是矢量，由物体的动量p=mv可知，运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度方向。B错：物体的动能若不变，则物体的速度大小不变，但速度方向可以改变，因此动量可以改变。C错：动量变化量的方向与末动量的方向可能相同，也可能不同。D错：质量是惯性大小的唯一量度，而物体的动量p=mv取决于质量与速度大小的乘积，因此动量大的物体惯性不一定大。A2.关于力的冲量，下列说法正确的是（ 　）A.力越大，力的冲量就越大B.作用在物体上的力大，力的冲量不一定大C.静置于地面的物体受水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量为零D.F1与作用时间t1的乘积F1t1在数值上等于F2与作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量相同解析：A错，B对：由冲量定义式 可知，力越大，力的冲量不一定越大，还与时间有关。C错：静置于地面的物体受水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，则此推力的冲量为Ft。D错：冲量是矢量，大小相等，若方向不同，则这两个冲量不相同。B3.一个质量为0.18 kg的垒球以20 m/s的水平速度向右飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为40 m/s，则这一过程动量的变化量为（　　）A.大小10.8 kg·m/s，方向向右 B.大小10.8 kg·m/s，方向向左C.大小3.6 kg·m/s，方向向右 D.大小3.6 kg·m/s，方向向左B4. 一个质量为 0.1 kg 的钢球，以 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹回，沿着同一直线以 6 m/s 的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量变化了多少？解：以向右为正方向。初态动量 p=mv=0.6 kg·m/s末态动量 p'=mv'=－0.6 kg·m/s动量的变化量△p=p'－p= －1.2 kg·m/s∆ p 的方向水平向左，大小为1.2 kg·m/s5.［多选］用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层。设水柱直径为D，水流速度为v，方向水平，水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度为零。高压水枪的质量为M，手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为 ρ，下列说法正确的（　　）BC谢 谢！