1.2 动量定理新教材人教版选择性必修第一册 课件 (共19张PPT)

(共19张PPT)
1.2 动量定理
问题：有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，
主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体
的撞击。其中有怎样的道理呢？
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动量定理
1.内容:物体在一个过程中所受力的　　　　等于它在这个过程始末的　　　　　　　　。
2.表达式:I=　　　　或F(t'-t)=　　　　。
冲量
动量变化量
p'-p
mv'-mv
动量定理的应用
1.根据动量定理可知F=　　　　　,如果物体的动量变化一定,那么作用的时间短(或长),物体受的力就　　　　　。
2.玻璃杯从同样的高度落到地面或地毯时,在与地面或地毯的相互作用中,两种情况下初动量　　　　,末动量　　　　(均为0),动量的变化　　　　,但是坚硬的地面与杯子的作用时间　　　　,作用力　　　　些,杯子易碎;柔软的地毯与杯子的作用时间　　　　,作用力会　　　　些,杯子不易碎。
大(或小)
相同
相同
相等
短
大
长
小
动量定理具有以下特点：
①矢量性：合外力的冲量∑F·Δt 与动量的变化量Δｐ均为矢量， 规定正方向后，在一条直线上矢量运算变为代数运算；
②相等性：物体在时间Δｔ内物体所受合外力的冲量等于物体在 这段时间Δｔ内动量的变化量；因而可以互求。
③独立性：某方向的冲量只改变该方向上物体的动量；
④广泛性：动量定理不仅适用于恒力，而且也适用于随时间而 变化的力．对于变力，动量定理中的力F应理解为变力在作用时 间内的平均值；不仅适用于单个物体，而且也适用于物体系统。
⑤物理意义：冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用， 动量反映了物体的运动状态。
正误判断
(1)冲量是矢量,恒力的冲量方向与恒力的方向相同。(　　)
(2)力越大,力对物体的冲量越大。(　　)
(3)若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内的合外力一定不为零。(　　)
(4)物体所受合外力冲量越大,它的动量也越大。(　　)
(5)物体所受合外力冲量的方向与物体动量变化量的方向相同。(
　）　
√
×
解析:决定冲量大小的量还有时间,若时间极短,冲量也可能很小。
√
×
解析:由动量定理可知,物体所受合外力冲量等于动量变化量。
√
以初速度v0平抛一个质量为m的物体，t 秒内物体的动量 变化是多少？
解：因为合外力就是重力，所以Δp = Ft = mgt
本题用冲量求解，比先求末动量，再求初、末动量的矢
量差要方便得多。
因此可以得出规律：I 和Δp可以互求。当合外力为恒力时往 往用F t 来求；当合外力为变力时，在高中阶段我们只能用Δp来 求。
定量应用解决动量变化与冲量或冲力之间的关系
总结：利用动量定理解题的步骤：
⑴ 明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体，也可 以是质点组。如果研究过程中的各个阶段物体的受力情况不同， 要分别计算它们的冲量，并求它们的矢量和。
⑵ 进行受力分析。研究对象以外的物体施给研究对象的力为外 力。所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力不影 响系统的总动量，不包括在内。
⑶ 规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量，所以 列式前要先规定一个正方向，和这个方向一致的矢量为正，反 之为负。
⑷ 写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量（或各个外力
的冲量的矢量和）。
⑸ 根据动量定理列式求解。
1
习题
ONE
1.下列说法正确的是（ ）A．质量一定的物体，若动量发生变化，则动能一定变化B．质量一定的物体若动能发生变化，则动量一定变化C．做匀速圆周运动的物体，其动能和动量都保持不变D．一个力对物体有冲量，则该力一定会对物体做功
【答案】B【解析】质量一定的物体，若动量发生变化，则可能是速度大小变化，也可能是速度方向变化，因此动能不一定变化。若动能发生变化，则速度的大小一定发生变化，因此动量一定变化，A错误，B正确。做匀速圆周运动的物体，速度的大小不变，但速度的方向时刻在变化，因此物体的动能不变，但动量时刻在变化，C错误。一个力对物体有了冲量，则物体的速度可能只有方向改变，如匀速圆周运动，此时该力对物体不做功，D错误。故选B。
2.古时有“守株待兔”的寓言，倘若兔子受到的冲击力大小为自身体重2倍时即可导致死亡，如果兔子与树桩的作用时间为0.2s，则被撞死的兔子其奔跑速度可能是：（g=10m/s2）( )A．1.5m/s B．2.5m/s C．3.5m/s D．4.5m/s
【答案】D【解析】设兔子的速度方向为正，能使兔子致死的力F=-2mg，兔子的运动视为匀减速，说明作用力为恒力；时间为0.2s，末动量为零；则由动量定理可知：-Ft=0-mv；解得：
故只有速度大于4m/s，兔子才会死亡，故只有D符合题意；故选D．
3.如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑下，到达斜面底端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．两个物体重力的冲量大小相等B．两个物体合力的冲量大小相等C．刚到达底端时两个物体的动量相同D．到达斜面底端时两个物体的运动时间相同
【答案】B【解析】物体下滑的加速度a=gsinθ,根据
知
知运动的时间不等，根据I=mgt，则两个物体重力的冲量大小不等。故AD错误；根据动能定理知mgh= mv2
知到达底端时两个物体的速度大小相等，但是方向不同，所以到达底端时的动量不同，故C错误；因为初动量都为零，末状态动量大小相等，根据动量定理知，合力的冲量大小相等，故B正确。故选B
4．某人从高处跳到低处时，为了安全，一般都让脚尖着地后膝盖弯曲，这样做是为了（ ）A．增大人的动量变化量 B．减小人的动量变化量C．增大人的动量变化率 D．减小人的动量变化率
【答案】D【解析】人在和地面接触时，人的速度减为零，由动量定理可知（F-mg）t=m△v； 而脚尖着地可以增加人着地的时间，由公式可知可以减小受到地面的冲击力，即减小人动量的变化率，故D正确，ABC错误．故选D．
5．如图所示，把茶杯压在一张白纸上，第一次用水平力迅速将白纸从茶杯下抽出；第二次以较慢的速度将白纸从茶杯下抽出。下列说法中正确的是（　　）
A．第二次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些B．第一次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些C．第二次拉出白纸过程中，茶杯增加的动量大一些D．第一次拉出白纸过程中，纸给茶杯的冲量大一些
【答案】C【解析】两次拉动中，茶杯和纸之间均发生相对滑动，因此受到的均为滑动摩擦力，因压力不变，则由f=μFN可知，两次拉动时纸给茶杯的摩擦力相同，故AB错误；第二次慢拉动白纸过程中，摩擦力作用时间长，则产生的冲量较大，根据动量定理可知，茶杯获得的动量大一些，故C正确；第一次迅速拉动白纸过程中，摩擦力作用时间短，故纸给茶杯的冲量小一些，故D错误。故选C。
6.(1)如图1所示，质量为 m 的物体，仅在与运动方向相同的恒力F的作用下做匀变速直线运动。经过时间t，速度由 v1 增加到 v2。请根据牛顿运动定律和匀变速直线运动规律，推导在这个运动过程中，恒力 F 的冲量和物体动量变化之间的关系，即动量定理。(2)动量定理也适用于变力，此时的力可以理解为平均作用力。如图 2所示，一个质量是 0.1kg 的钢球，以 6m/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6m/s 的速度水平向左运动。若钢球与墙壁的碰撞时间为 0.02s，求墙壁对钢球的平均作用力的大小和方向。 (3)用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别进行研究。如图3所示，质量为 m 的小球斜射到木板上，入射的角度是θ，碰撞后弹出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是v。碰撞过程中忽略小球所受重力。若小球与木板的碰撞时间为t，求木板对小球的平均作用力的大小和方向。
【答案】(1)见解析；(2)
，方向水平向左；(3)
，方向竖直向上
根据牛顿第二定律可知
两式联立推得动量定理为
(2)以钢球初速度为正方向，根据动量定理
解得
方向水平向左。(3)小球受到木板的作用力在
方向上，小球在
方向上根据动量定理
解得
，方向竖直向上。
【解析】(1)根据匀变速直线运动的规律可知
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