人教版高中物理选择性必修第一册 1.2 动量定理 课件（34张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修第一册 1.2 动量定理 课件（34张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-23 05:43:06 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
动量守恒定律
第2节 动量定理
CONTENTS
01
冲量
02
动量定理
03
学以致用
04
拓展练习
目录
“鸡蛋撞地球”是初见于20世纪80年代英国科促会青少年部组织的青少年科技活动，目前已受到国内众多科技爱好者的喜爱。该活动要求参与者利用生鸡蛋、降落伞材料、缓冲包装材料等制作装置使鸡蛋撞地而不碎，考查选手充分应用创造性思维方式去解决问题。
鸡蛋撞地球
【方法一】给鸡蛋增加减速装置，利用降落伞、气球等减小落地速度（v），从而减小鸡蛋所受的撞击力(F)。
【方法二】给鸡蛋增加缓冲装置，包括加软质材料进行包装、三角支架等增加缓冲时间（t），从而减小鸡蛋所受的撞击力(F)。
水泥地面
鸡蛋撞地球
① 消防救生气垫，它具有充气时间短，缓冲效果显著等特点，是一种高空逃生的救生设备。
② 跳高比赛中的海绵垫，能够在运动员落地时起到很好的缓冲效果，从而避免运动损伤。
① 坚硬的地面与玻璃杯的作用时间很短，作用力较大，玻璃杯容易被摔碎。
② 接篮球时将手顺势收回，延长篮球与手的作用时间，能够减小手受到的力。
01
冲 量
理解冲量的概念，区分冲量与功，会用图像法求变力的冲量。
动量守恒定律
在光滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v 变为v′.如何推导这几个量之间的关系？
可得Ft= mv′ - mv ，即Ft= p′ - p
解：如图所示,物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ ,
由加速度的定义式:
由牛顿第二定律F = ma = ,
公式推导
1. 定义：力F与作用时间Δt的乘积叫作力的冲量。
2. 公式：I=F·Δt (N·s)
3. 矢量：冲量的方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同。
4. 过程量：冲量反映了力对时间的积累效应。
冲 量
Ft = mv′ - mv
动量
冲量
思考
如果一个力随时间不断变化，又该怎样求冲量？
我们可以把整个过程细分为很多短暂过程，每个短暂过程中物体所受的力没有很大的变化，这样该短暂过程中力的冲量就对应图中阴影部分的面积。应用“微元法”的思想可以得出左图中曲边梯形的面积等于力F的冲量大小。
冲量 功
单位 N·s J
公式 I=F·Δt W=Fl·cosα
标矢 矢量 标量
意义 表示力对时间的累积 表示力对空间的累积
正负 表示冲量的方向 表示动力（阻力）做功
效果 改变物体的动量 改变物体的能量
如图所示，质量为m的物体从倾角为θ的固定斜面的顶端恰好匀速滑下，所用时间为t，下列说法中正确的是（ ）
课堂练习1
A．支持力冲量为零
B．摩擦力冲量大小为mgtsinθ
C．重力的冲量大小为mgtsinθ
D．合力的冲量大小为mgt-mgtsinθ
B
【解析】受力分析可知支持力大小为mgcosθ，摩擦力大小为mgsinθ，重力为mg，合力为0。根据公式I=F·Δt，可分别计算出各力的冲量。
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，没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是（ ）
课堂练习2
BD
【解析】拉力F对物体的冲量大小I=Ft；物体静止在地面上，合力为零，则合力对物体的冲量为零。注意理解冲量与做功的本质区别。
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Ft
C．拉力F对物体的冲量大小是Ftcosθ
D．合力对物体的冲量大小为零
02
动量定理
动量守恒定律
理解动量定理、运用动量定理解决物理问题
1. 定义：物体在一个过程中所受力的冲量等于它始末的动量变化量。
2. 公式：F·Δt= Δp=p’- p
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。
动量定理
Ft = mv′ - mv
动量
冲量
动量 动量变化量 动量变化率
公式 p=mv Δp=p2-p1 =F合
性质 矢量
实例 小球在不同时刻动量不同（大小 方向都变化）；相同时间内动量 变化量相同；动量变化率实际为重力G。
理解 状态量 注意矢量运算 牛顿第二定律
的另一种形式
4. 适用条件：
(1) 适用于恒力或者变力的冲量；
(2) 适用于直线运动或者曲线运动；
(3) 适用于宏观低速物体或者微观高速物体；
(4) 只考虑初末状态而不用考虑中间过程。
动量定理
Ft = mv′ - mv
动量
冲量
一个质量为 0.18 kg 的垒球，以 25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后反向水平飞回，速 度的大小为 45 m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
典例分析
人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g，从离人眼为20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹的高度为5cm，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，（不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2）。求：
(1) 手机与眼睛作用过程中手机动量变化大小；
(2) 手机对眼睛的平均作用力为多大。
课堂练习3
人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g，从离人眼为20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹的高度为5cm，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，（不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2）。求：
(1) 手机与眼睛作用过程中手机动量变化大小；
(2) 手机对眼睛的平均作用力为多大。
课堂练习3
03
学以致用
动量守恒定律
建立合适的物理模型，运用动量定理解释分析生活中的现象
如何运用动量定理解释生活中的相关现象？
思考
①△p一定，t短则F大，t长则F小；
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。
——缓冲装置
F·Δt= Δp
蛋碎瓦全实验
14．安全气囊是汽车安全保障的重要设施，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护，在汽车相撞时，汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。若某次汽车安全测试中，汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊未打开，与安全气囊顺利打开相比，下列说法正确的是（设每次测试汽车速度相同）（ ）
A．安全气囊未打开时，模拟乘员的动量变化量大
B．安全气囊打开时，模拟乘员的动量变化慢
C．安全气囊未打开时，模拟乘员受到撞击力的冲量大
D．安全气囊打开时，模拟乘员受到的撞击力小
BD
课堂练习4
【解析】由于汽车的初末速度相同，因此动量的变化量相同，根据动量定理可知，合外力的冲量相同，安全气囊打开时，力的作用时间延长，撞击力较小。
04
拓展训练
动量守恒定律
① 在流体类问题的求解
② 动量定理的综合应用
Ft = mv-mv0
1. 建立“柱状”模型，柱体的横截面积为S；
2. 研究“微元”对象，Δt时间内流体长度为v0Δt，对应的质量为m=ρSv0Δt；
3. 建立方程，应用动量定理列式计算。
流体模型
微元法
v0
Δt
m = ρSv0Δt
使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用，如图所示，若水柱截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速变为反向0.5v，已知水的密度为ρ，求：
(1) 单位时间内射到钢板上水的质量；
(2) 水对钢板的冲击力大小。
课堂练习5
【解析】(1) 在时间t内，圆柱体的体积为V=vtS，质量为M=ρV=ρvtS.因此，单位时间内射到钢板上的水的质量为m=M/t=ρvS.
使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用，如图所示，若水柱截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速变为反向0.5v，已知水的密度为ρ，求：
(1) 单位时间内射到钢板上水的质量；
(2) 水对钢板的冲击力大小。
课堂练习5
在有些物理情境中，可以选择运动的整个过程进行分析，而不必考虑中间的运动过程，这样会使得问题的分析更为简洁。
全程分析
v
t1
t2
如图所示，一高空作业的工人重为600N，系一条长为L=5m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1s，g取10m/s2.求人从跌落到安全带最长的过程中安全带受的平均冲力是多少？
【解析】从开始跌落到安全带最长，初末速度都为0.全程对工人运用动量定理分析得：
mg(t1+t2)-Ft2=0，而gt12/2=L，t2=1s，
代入数据得F=1200N.根据牛顿第三定律可知：安全带所受的平均冲力是1200N，方向竖直向下.
课堂练习6
思维导图
再见
动量守恒定律
第2节 动量定理
CONTENTS
01
冲量
02
动量定理
03
学以致用
04
拓展练习
目录
“鸡蛋撞地球”是初见于20世纪80年代英国科促会青少年部组织的青少年科技活动，目前已受到国内众多科技爱好者的喜爱。该活动要求参与者利用生鸡蛋、降落伞材料、缓冲包装材料等制作装置使鸡蛋撞地而不碎，考查选手充分应用创造性思维方式去解决问题。
鸡蛋撞地球
【方法一】给鸡蛋增加减速装置，利用降落伞、气球等减小落地速度（v），从而减小鸡蛋所受的撞击力(F)。
【方法二】给鸡蛋增加缓冲装置，包括加软质材料进行包装、三角支架等增加缓冲时间（t），从而减小鸡蛋所受的撞击力(F)。
水泥地面
鸡蛋撞地球
① 消防救生气垫，它具有充气时间短，缓冲效果显著等特点，是一种高空逃生的救生设备。
② 跳高比赛中的海绵垫，能够在运动员落地时起到很好的缓冲效果，从而避免运动损伤。
① 坚硬的地面与玻璃杯的作用时间很短，作用力较大，玻璃杯容易被摔碎。
② 接篮球时将手顺势收回，延长篮球与手的作用时间，能够减小手受到的力。
01
冲 量
理解冲量的概念，区分冲量与功，会用图像法求变力的冲量。
动量守恒定律
在光滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v 变为v′.如何推导这几个量之间的关系？
可得Ft= mv′ - mv ，即Ft= p′ - p
解：如图所示,物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ ,
由加速度的定义式:
由牛顿第二定律F = ma = ,
公式推导
1. 定义：力F与作用时间Δt的乘积叫作力的冲量。
2. 公式：I=F·Δt (N·s)
3. 矢量：冲量的方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同。
4. 过程量：冲量反映了力对时间的积累效应。
冲 量
Ft = mv′ - mv
动量
冲量
思考
如果一个力随时间不断变化，又该怎样求冲量？
我们可以把整个过程细分为很多短暂过程，每个短暂过程中物体所受的力没有很大的变化，这样该短暂过程中力的冲量就对应图中阴影部分的面积。应用“微元法”的思想可以得出左图中曲边梯形的面积等于力F的冲量大小。
冲量 功
单位 N·s J
公式 I=F·Δt W=Fl·cosα
标矢 矢量 标量
意义 表示力对时间的累积 表示力对空间的累积
正负 表示冲量的方向 表示动力（阻力）做功
效果 改变物体的动量 改变物体的能量
如图所示，质量为m的物体从倾角为θ的固定斜面的顶端恰好匀速滑下，所用时间为t，下列说法中正确的是（ ）
课堂练习1
A．支持力冲量为零
B．摩擦力冲量大小为mgtsinθ
C．重力的冲量大小为mgtsinθ
D．合力的冲量大小为mgt-mgtsinθ
B
【解析】受力分析可知支持力大小为mgcosθ，摩擦力大小为mgsinθ，重力为mg，合力为0。根据公式I=F·Δt，可分别计算出各力的冲量。
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，没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是（ ）
课堂练习2
BD
【解析】拉力F对物体的冲量大小I=Ft；物体静止在地面上，合力为零，则合力对物体的冲量为零。注意理解冲量与做功的本质区别。
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Ft
C．拉力F对物体的冲量大小是Ftcosθ
D．合力对物体的冲量大小为零
02
动量定理
动量守恒定律
理解动量定理、运用动量定理解决物理问题
1. 定义：物体在一个过程中所受力的冲量等于它始末的动量变化量。
2. 公式：F·Δt= Δp=p’- p
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。
动量定理
Ft = mv′ - mv
动量
冲量
动量 动量变化量 动量变化率
公式 p=mv Δp=p2-p1 =F合
性质 矢量
实例 小球在不同时刻动量不同（大小 方向都变化）；相同时间内动量 变化量相同；动量变化率实际为重力G。
理解 状态量 注意矢量运算 牛顿第二定律
的另一种形式
4. 适用条件：
(1) 适用于恒力或者变力的冲量；
(2) 适用于直线运动或者曲线运动；
(3) 适用于宏观低速物体或者微观高速物体；
(4) 只考虑初末状态而不用考虑中间过程。
动量定理
Ft = mv′ - mv
动量
冲量
一个质量为 0.18 kg 的垒球，以 25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后反向水平飞回，速 度的大小为 45 m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
典例分析
人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g，从离人眼为20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹的高度为5cm，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，（不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2）。求：
(1) 手机与眼睛作用过程中手机动量变化大小；
(2) 手机对眼睛的平均作用力为多大。
课堂练习3
人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。若手机质量为120g，从离人眼为20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹的高度为5cm，眼睛受到手机的冲击时间约为0.1s，（不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2）。求：
(1) 手机与眼睛作用过程中手机动量变化大小；
(2) 手机对眼睛的平均作用力为多大。
课堂练习3
03
学以致用
动量守恒定律
建立合适的物理模型，运用动量定理解释分析生活中的现象
如何运用动量定理解释生活中的相关现象？
思考
①△p一定，t短则F大，t长则F小；
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。
——缓冲装置
F·Δt= Δp
蛋碎瓦全实验
14．安全气囊是汽车安全保障的重要设施，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护，在汽车相撞时，汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。若某次汽车安全测试中，汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊未打开，与安全气囊顺利打开相比，下列说法正确的是（设每次测试汽车速度相同）（ ）
A．安全气囊未打开时，模拟乘员的动量变化量大
B．安全气囊打开时，模拟乘员的动量变化慢
C．安全气囊未打开时，模拟乘员受到撞击力的冲量大
D．安全气囊打开时，模拟乘员受到的撞击力小
BD
课堂练习4
【解析】由于汽车的初末速度相同，因此动量的变化量相同，根据动量定理可知，合外力的冲量相同，安全气囊打开时，力的作用时间延长，撞击力较小。
04
拓展训练
动量守恒定律
① 在流体类问题的求解
② 动量定理的综合应用
Ft = mv-mv0
1. 建立“柱状”模型，柱体的横截面积为S；
2. 研究“微元”对象，Δt时间内流体长度为v0Δt，对应的质量为m=ρSv0Δt；
3. 建立方程，应用动量定理列式计算。
流体模型
微元法
v0
Δt
m = ρSv0Δt
使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用，如图所示，若水柱截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速变为反向0.5v，已知水的密度为ρ，求：
(1) 单位时间内射到钢板上水的质量；
(2) 水对钢板的冲击力大小。
课堂练习5
【解析】(1) 在时间t内，圆柱体的体积为V=vtS，质量为M=ρV=ρvtS.因此，单位时间内射到钢板上的水的质量为m=M/t=ρvS.
使用高压水枪作为切割机床的切刀具有独特优势，得到广泛应用，如图所示，若水柱截面为S，水流以速度v垂直射到被切割的钢板上，之后水速变为反向0.5v，已知水的密度为ρ，求：
(1) 单位时间内射到钢板上水的质量；
(2) 水对钢板的冲击力大小。
课堂练习5
在有些物理情境中，可以选择运动的整个过程进行分析，而不必考虑中间的运动过程，这样会使得问题的分析更为简洁。
全程分析
v
t1
t2
如图所示，一高空作业的工人重为600N，系一条长为L=5m的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间t=1s，g取10m/s2.求人从跌落到安全带最长的过程中安全带受的平均冲力是多少？
【解析】从开始跌落到安全带最长，初末速度都为0.全程对工人运用动量定理分析得：
mg(t1+t2)-Ft2=0，而gt12/2=L，t2=1s，
代入数据得F=1200N.根据牛顿第三定律可知：安全带所受的平均冲力是1200N，方向竖直向下.
课堂练习6
思维导图
再见