人教版高中物理选择性必修第一册1.2.1动量定理 课件（31张PPT）

(共31张PPT)
第一章 动量守恒定律
1.2 动量定理
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
生活中的现象
摩托车头盔里的衬垫
跳高用的海绵垫
在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′.
一、定理的推导
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 = ,
二、冲量
1.定义：力与力的作用时间的乘积叫力的冲量.
2.表达式： I＝Ft.
单位： N.s读作“牛秒”。
3.冲量是矢量：方向由力的方向决定，
若力为恒定，则冲量的方向跟这力的方向相同。
4.冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应
例1. 平抛一质量 m = 2 kg的物体，经 t = 5 s，求重力的冲量。
I = mgt = 100 N·s
例2. 一质量 m = 2 kg的物体处于静止，经 t = 5 s，求
（1）重力的冲量：
（2）支持力的冲量：
（3）合外力的冲量：
合力的冲量计算
（1）先算出各个力的冲量后，再求各冲量矢量和，
（2）先算合力再用I 合=F合·Δt，求合力的冲量。
（各个力的作用时间相同）
方向竖直向下
mg
N
冲量的大小与物体的运动状态无关
G
v0
IG=mgt= 10 0N·s
方向竖直向下
IN=Nt= 10 0N·s
方向竖直向上
I合=0
冲量
功
区
别
公式
标、矢量
意义
正负
作用效果
单位
1.冲量与功的比较
某个力对物体有冲量,力对物体不一定做功；
某个力对物体做了功,力对物体一定有冲量。
N·S
I=Ft
W=Fxcos θ
矢量
标量
N·m（J）
力对时间的积累, 对应一段时间
在F-t图像中可以用面积表示
力对位移的积累, 对应一段位移
在F-x图像中可以用面积表示
正负表示与正方向相同或相反
正负表示动力做功或阻力做功
改变物体的动量
改变物体的动能
F
t
O
F
t
x
F
O
F
x
定理的理解
合外力
的冲量
动量的
变化量
（3）矢量式：
动量变化的方向和合外力冲量的方向相同，计算时要先规定正方向.
（2）合外力是恒力时I =Ft；
合外力为变力的，若同一方向均匀变化，
（1）是合外力的冲量
三、动量定理(theorem of momentum)
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、加深理解：
(1)物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；
(2)表明合外力的冲量是动量变化的原因；
(3)动量定理是矢量式：
Ft = p′ - p
①合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同；
②合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变化量的方向一致，
③但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。
一个质量为0.18kg的垒球，以25m/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45m/s，设球棒与垒球的作用时间 为0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
典例解析
解析
沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为
p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5kg·m/s
垒球的末动量为
p'=mv'=(－0.18)×25 kg·m/s= － 8.1kg·m/s
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
垒球所受的平均作用力的大小为1260N，
负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反
动量定理的应用步骤
1、确定研究对象：一般为单个物体；
4、选定正方向，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。
2、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；
3、明确研究对象的初末状态及相应的动量；
解释有关现象
透过现象看本质——探究物理规律
越长，
一定，
越短，
则F越小.
则F越大.
直接跳在水泥地上行吗？
一定，
典例分析
1、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们会用头去顶吗？
2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？
动量定理解释生活现象
3、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大力士”身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？
4、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？
动量定理解释生活现象
动量定理的适用范围
1、动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力，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；
2、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题；
3、动量定理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。
生
活
事
例
生活中的应用
包装用的泡沫材料
报道1、1962年，一架“子爵号”客机，在美国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，十七人丧生。
报道2、1980年，一架英国的“鸽式”战斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，飞行员弹射逃生……
小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物？
思考与讨论
科学漫步
汽车的碰撞试验
1）汽车的安全气囊的保护作用
2）轿车前面的发动机舱并不是越坚固越好
2、了解历史上关于运动量度的争论
拓展一：
拓展二：
课堂小结
1、关于冲量和动量，下列说法中正确的是（　 ）
A、冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量
B、动量是描述物体运动状态的物理量
C、冲量是物体动量变化的原因
D、冲量是描述物体状态的物理量
ABC
巩固练习
2、甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确的是（ ）
A、甲物体受到的冲量大
B、乙物体受到的冲量大
C、两个物体受到的冲量大小相等
D、无法判断
C
巩固练习
3.在撑竿跳比赛的横杆下方要放上很厚的海绵垫子.设一位撑竿跳运动员的质量为70 kg,越过横杆后从h＝5.6 m高处落下，落在海绵垫上和落在普通沙坑里分别经历时间Δt1＝1 s、Δt2＝0.1 s停下.求两种情况下海绵垫和沙坑对运动员的作用力.
思路点拨　从同一高度下落，落到接触面上的初动量相同，所以动量变化量相同，但作用时间不同.根据动量定理可求作用力.注意动量定理中的力是合外力，而不仅是支持力.
巩固练习
答案　1 440.8 N　8 108 N
由于作用时间较长，人所受的海绵垫和沙坑的作用力不是很大，重力不可忽略，在题目没有明确是否忽略重力时，先把重力考虑在内，然后根据求出的作用力确定重力是否可忽略.
4．物体在运动过程中加速度不为零，则下列说法正确的是（ ）
A．物体速度的大小一定随时间变化
B．物体速度的方向一定随时间变化
C．物体动能一定随时间变化
D．物体动量一定随时间变化
巩固练习
D
解析：加速度不为零，说明物体的速度在变化，速度的改变存在三种情况：速度的方向不变，只是大小在变化(动能也变化)；速度的大小不变，只是方向在变化(动能不变)；速度的大小和方向同时改变(动能变化)，A、B、C错误；动量是矢量，只要速度改变，物体的动量就一定改变，D正确.
　
5.质量为0.5 kg的小球沿光滑水平面以v1＝5 m/s的速度冲向墙壁后又以v2＝4 m/s的速度反向弹回，如图所示，若球跟墙的作用时间为0.05 s，则小球所受到的平均力大小为_______ N.
90
巩固练习
6.如图所示，质量为m的物块在倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑，求在时间t内物块所受各力的冲量及合外力的冲量.
巩固练习
1.(多选)质量为m的物体A受如图所示F的力作用了时间t，物体始终保持静止，则在此过程中（ ）
600
F
A、 F 的冲量大小为F t cos600
B、 F 的冲量大小为 0
C、 F 的冲量大小为 F t
D、合力的冲量为 0
CD
随堂测试：
随堂测试：
2.
D