动量、动量定理(共37张ppt)
文档属性
| 名称 | 动量、动量定理(共37张ppt) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-27 09:28:50 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
鲁科版选修3-5 第 1 章 第一节
动量、动量定理
学习目标:
【知识与技能】
1、理解动量的概念，知道动量和动量的变化量均为矢量，会计算一维情况下物体动量的变化量
2、知道冲量的概念，知道冲量是矢量
【过程与方法】
通过引导学生对动量定理的推导，理解动量定理的内容、适用条件以及动量定理表达式的矢量性，体会用理论探究物理规律的方法
【情感态度价值观】
培养学生将物理知识与日常生活、生产实践相联系的意识，感受科学探究中不畏坚辛、坚持不懈的科学精神
第一课时 动量和冲量
生活中的这些现象都是什么原理，说说看，你知道多少？
▲空中灾难：小鸟撞飞机
鸟儿虽小，撞到飞机不得了!
经常有高空坠物伤人引起法律纠纷的新闻报到
高空坠物，害人又害己---危险
▲蹦极运动
惊险刺激的人生体验！
原因何在？
物理源于我们的生活，奇妙的物理现象等着你！
运动员头顶足球
思考1：如果飞过来的不是足球, 而是一个速度相同的铅球呢，你敢不敢顶？为什么？
结论：物体的运动效果与物体的质量有关。
思考2：以1m/s向你投来一颗质量为10g的小石子，你敢不敢用手去接
如果以600m/s从枪里面发出来10g的子弹呢？
结论：物体的运动效果还与速度有关。
要更准确、更全面地反映运动物体的作用效果，必须同时考虑其速度及质量,
为此，物理学要引入一个新的物理量——动量。
笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。
牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量，更清楚的表示动量的守恒性和方向性。
惠更斯：明确提出动量的守恒性和方向性。
在物理学中，把物体的质量 m 和速度 的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为
在国际单位制中，动量的单位是千克 米每秒，符号是 kg m/s
是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
1. 定义：
p = m
2. 单位：
3. 对动量的理解
(2) 瞬时性:
(1) 矢量性:
方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同
(3) 相对性:
与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与Δ 的方向相同：（在同一直线上，采用代数运算）
4. 动量的变化（ Δ p）
（1）定义：在某个过程中，物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化。
（2）表达式： Δ p = mΔ
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
P
P′
不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：
ΔP
P
P′
ΔP
三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
动量的变化 p
试讨论以下几种运动的动量变化情况
物体做匀速直线运动
物体做自由落体运动
物体做平抛运动
物体做匀速圆周运动
动量大小、方向均不变
动量方向不变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小不变
讨论与交流
规定正方向
P
P′
ΔP
例题1：一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？方向如何？
典例探究
解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v1=6m/s, 碰撞前钢球的动量为
p1 = mv1 =0.1×6kg·m/s =0.6kg·m/s.
碰撞后钢球的速度为v2= - 6m/s，碰撞后钢球的动量为：
p2= mv2 = 0.1×6kg·m/s= 0.6kg·m/s
p = p2 p = 0.6kg·m/s 0.6kg·m/s = 1.2kg·m/s, 且动量变化的方向向左.
（1）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。
（2）动量是矢量，动能是标量。
动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
（3）动量与动能的定量关系
动量发生变化
速度大小改变方向不变
速度大小不变方向改变
速度大小和方向都改变
动能改变
动能改变
动能不变
拓展一步：动量与动能
思考与讨论
动量的变化又是什么原因引起的呢？
汽车以速度V运动，急刹车到停止。若对车施加很大的阻力，则车停止时间______；如果对车施加很小的阻力，则车停止时间______。
两种情况下，汽车的_______变化相同。可见，引起运动状态改变，要考虑_______和_________这两个因素。
分
析
由牛顿第二定律有：F = ma
加速度：
整理得： Ft = m – m 0
即：
问题：质量为m的物体在恒力合外力F 作用了时间 t，速度由v0变为v、，动量由mv0 变为 mv、，原因？
F
F
0
合作探究
定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
2. 公式：I = Ft
3. 单位(SI): 牛·秒（N·s）
(1) 冲量是矢量，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同。
(2) 冲量是过程量，反映的是力对时间的积累效应。
4. 关于冲量的几点理解
(3) 冲量与功的区别。
力的空间积累
使动能发生变化
N·m（J）
标量
W= FS
功
力的时间积累
使动量发生变化
N·S
矢量
I=Ft
冲量
冲量与功有什么区别？
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：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。
思考与讨论
例题2：对于力的冲量，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. 力与位移垂直时，力的冲量为零;
D. 物体在水平推力作用下, 经一段时间t后仍处于静止状态，则此推力的冲量为零。
B
典例探究
例3：把一个质量 m = 2 kg的小球沿水平方向抛出，不计空气阻力，经 t = 5 s，求小球受到的重力的冲量I。(取g=10m/s2)
例4：如图所示，物体静止在水平地面上，先用水平恒力 F1拉物体，然后用水平恒力F2 拉物体，这两个力作用的时间分别为 t1和t2 ，求物体受 F1、F2 作用的合冲量。
F1
F2
I = mgt = 100 N·s，方向竖直向下
I合 = F1t1 + F2t2
典例探究
由例4得到的 启示：
O
t
F
t
F
O
t
F
t
F1
F2
t
O
t
F
例题5：如右图所示，一物体在与水平方向成 角的拉力F作用下匀速前进了时间t，则（ ）
A. 拉力F对物体的冲量大小为Ft；
B. 拉力F对物体的冲量大小为Ftsin ；
C. 摩擦力对物体的冲量大小为Ftsin ；
D. 合外力对物体的冲量大小为0。
θ
F
AD
典例探究
第二课时 动量定理
1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。
2、表达式：
或
3、理解：
（1）表明合外力的冲量是动量变化的原因；
（2）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。
（3）动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理，得 ，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。
在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值。
4、 动量定理的适用范围 : 动量定理不但适用于恒力作用，也适用于变力过程。对于变力，动量定理中的 F 应理解为变力在作用时间内的平均值。不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观现象和变速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
例 6 一个质量 m = 0.18 kg 的垒球，以 0 = 25 m/s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小变为 = 45 m/s。设球棒与垒球的作用时间 t = 0.01 s，求球棒对垒球的平均作用力。
典例探究
运用动量定理解题的一般步骤
1. 确定研究对象：一般为单个物体；
2. 明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；
3. 选定正方向，明确研究对象的初末状态的动量；
4. 确定在物理过程中研究对象的动量的变化；
5. 根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。
为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要跳入沙坑中？
对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。
对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。
？
想一想
瓷器包装
水果套袋
高空蹦极
两个实验现象的解释
实验一：
实验二：
拓展一步：动能定理与动量定理
一、动量
1. 质量和速度的乘积叫做物体的动量
2. 公式：p = m
3. 动量是矢量，方向与速度方向一致
二、冲量
1. 定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
2. 公式：I = Ft
3. 冲量是矢量，当力的方向不变时，动量的方向与作用力方向一致
三、动量定理
1. 内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。 2. 表达式：Ft = p' －p
课堂总结
鲁科版选修3-5 第 1 章 第一节
动量、动量定理
学习目标:
【知识与技能】
1、理解动量的概念，知道动量和动量的变化量均为矢量，会计算一维情况下物体动量的变化量
2、知道冲量的概念，知道冲量是矢量
【过程与方法】
通过引导学生对动量定理的推导，理解动量定理的内容、适用条件以及动量定理表达式的矢量性，体会用理论探究物理规律的方法
【情感态度价值观】
培养学生将物理知识与日常生活、生产实践相联系的意识，感受科学探究中不畏坚辛、坚持不懈的科学精神
第一课时 动量和冲量
生活中的这些现象都是什么原理，说说看，你知道多少？
▲空中灾难：小鸟撞飞机
鸟儿虽小，撞到飞机不得了!
经常有高空坠物伤人引起法律纠纷的新闻报到
高空坠物，害人又害己---危险
▲蹦极运动
惊险刺激的人生体验！
原因何在？
物理源于我们的生活，奇妙的物理现象等着你！
运动员头顶足球
思考1：如果飞过来的不是足球, 而是一个速度相同的铅球呢，你敢不敢顶？为什么？
结论：物体的运动效果与物体的质量有关。
思考2：以1m/s向你投来一颗质量为10g的小石子，你敢不敢用手去接
如果以600m/s从枪里面发出来10g的子弹呢？
结论：物体的运动效果还与速度有关。
要更准确、更全面地反映运动物体的作用效果，必须同时考虑其速度及质量,
为此，物理学要引入一个新的物理量——动量。
笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。
牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量，更清楚的表示动量的守恒性和方向性。
惠更斯：明确提出动量的守恒性和方向性。
在物理学中，把物体的质量 m 和速度 的乘积叫做物体的动量 p，用公式表示为
在国际单位制中，动量的单位是千克 米每秒，符号是 kg m/s
是状态量，与某一时刻相对应。速度取瞬时速度。
1. 定义：
p = m
2. 单位：
3. 对动量的理解
(2) 瞬时性:
(1) 矢量性:
方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同
(3) 相对性:
与参考系的选择有关，一般以地球为参考系。
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与Δ 的方向相同：（在同一直线上，采用代数运算）
4. 动量的变化（ Δ p）
（1）定义：在某个过程中，物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的变化。
（2）表达式： Δ p = mΔ
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
P
P′
不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：
ΔP
P
P′
ΔP
三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
动量的变化 p
试讨论以下几种运动的动量变化情况
物体做匀速直线运动
物体做自由落体运动
物体做平抛运动
物体做匀速圆周运动
动量大小、方向均不变
动量方向不变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小不变
讨论与交流
规定正方向
P
P′
ΔP
例题1：一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？方向如何？
典例探究
解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度v1=6m/s, 碰撞前钢球的动量为
p1 = mv1 =0.1×6kg·m/s =0.6kg·m/s.
碰撞后钢球的速度为v2= - 6m/s，碰撞后钢球的动量为：
p2= mv2 = 0.1×6kg·m/s= 0.6kg·m/s
p = p2 p = 0.6kg·m/s 0.6kg·m/s = 1.2kg·m/s, 且动量变化的方向向左.
（1）动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。
（2）动量是矢量，动能是标量。
动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
（3）动量与动能的定量关系
动量发生变化
速度大小改变方向不变
速度大小不变方向改变
速度大小和方向都改变
动能改变
动能改变
动能不变
拓展一步：动量与动能
思考与讨论
动量的变化又是什么原因引起的呢？
汽车以速度V运动，急刹车到停止。若对车施加很大的阻力，则车停止时间______；如果对车施加很小的阻力，则车停止时间______。
两种情况下，汽车的_______变化相同。可见，引起运动状态改变，要考虑_______和_________这两个因素。
分
析
由牛顿第二定律有：F = ma
加速度：
整理得： Ft = m – m 0
即：
问题：质量为m的物体在恒力合外力F 作用了时间 t，速度由v0变为v、，动量由mv0 变为 mv、，原因？
F
F
0
合作探究
定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
2. 公式：I = Ft
3. 单位(SI): 牛·秒（N·s）
(1) 冲量是矢量，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同。
(2) 冲量是过程量，反映的是力对时间的积累效应。
4. 关于冲量的几点理解
(3) 冲量与功的区别。
力的空间积累
使动能发生变化
N·m（J）
标量
W= FS
功
力的时间积累
使动量发生变化
N·S
矢量
I=Ft
冲量
冲量与功有什么区别？
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：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。
思考与讨论
例题2：对于力的冲量，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. 力与位移垂直时，力的冲量为零;
D. 物体在水平推力作用下, 经一段时间t后仍处于静止状态，则此推力的冲量为零。
B
典例探究
例3：把一个质量 m = 2 kg的小球沿水平方向抛出，不计空气阻力，经 t = 5 s，求小球受到的重力的冲量I。(取g=10m/s2)
例4：如图所示，物体静止在水平地面上，先用水平恒力 F1拉物体，然后用水平恒力F2 拉物体，这两个力作用的时间分别为 t1和t2 ，求物体受 F1、F2 作用的合冲量。
F1
F2
I = mgt = 100 N·s，方向竖直向下
I合 = F1t1 + F2t2
典例探究
由例4得到的 启示：
O
t
F
t
F
O
t
F
t
F1
F2
t
O
t
F
例题5：如右图所示，一物体在与水平方向成 角的拉力F作用下匀速前进了时间t，则（ ）
A. 拉力F对物体的冲量大小为Ft；
B. 拉力F对物体的冲量大小为Ftsin ；
C. 摩擦力对物体的冲量大小为Ftsin ；
D. 合外力对物体的冲量大小为0。
θ
F
AD
典例探究
第二课时 动量定理
1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。
2、表达式：
或
3、理解：
（1）表明合外力的冲量是动量变化的原因；
（2）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。
（3）动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理，得 ，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。
在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值。
4、 动量定理的适用范围 : 动量定理不但适用于恒力作用，也适用于变力过程。对于变力，动量定理中的 F 应理解为变力在作用时间内的平均值。不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观现象和变速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
例 6 一个质量 m = 0.18 kg 的垒球，以 0 = 25 m/s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小变为 = 45 m/s。设球棒与垒球的作用时间 t = 0.01 s，求球棒对垒球的平均作用力。
典例探究
运用动量定理解题的一般步骤
1. 确定研究对象：一般为单个物体；
2. 明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；
3. 选定正方向，明确研究对象的初末状态的动量；
4. 确定在物理过程中研究对象的动量的变化；
5. 根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。
为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要跳入沙坑中？
对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。
对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。
？
想一想
瓷器包装
水果套袋
高空蹦极
两个实验现象的解释
实验一：
实验二：
拓展一步：动能定理与动量定理
一、动量
1. 质量和速度的乘积叫做物体的动量
2. 公式：p = m
3. 动量是矢量，方向与速度方向一致
二、冲量
1. 定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
2. 公式：I = Ft
3. 冲量是矢量，当力的方向不变时，动量的方向与作用力方向一致
三、动量定理
1. 内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。 2. 表达式：Ft = p' －p
课堂总结