1.1 动量和动量定理 (共25张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共25张PPT)
第一章 动量及其守恒定律
第1节 动量和动量定理
学习目标
1.理解动量和动量变化量的概念并掌握计算方法
2.掌握动量和动能的区别和联系.
3.理解冲量的概念，知道冲量是矢量，会计算某力的冲量。
4.理解动量定理的确切含义及其表达式，会运用动量定理解决实际问题。
5.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活的现象。
自然界中“碰撞”无处不在，大到天体，小到微观粒子，都在频繁的发生碰撞。
那么，碰撞有何规律呢？
一、动量
在游乐园开碰碰车，当运动的车去碰静止的车，运动的车总质量越大，车速越大，静止的那辆车会被撞得越远。
碰撞产生的效果与碰撞物体的质量和速度都有关
用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球 A、B，且两球并排放置。拉起 A 球，然后放开，该球与静止的 B 球发生碰撞。观察球B每次上升的最大高度。
实验：观察小球的碰撞
将球A换成不同质量的钢球，分别拉到同一高度释放， 再观察球B每次上升的最大高度。
1.不同高度释放同一钢球，高度越高，被碰球上升越高；
2.从同一高度释放不同质量的钢球，质量越大，被碰球上升越高；
对于同一被撞球，其上升的高度与撞球的质量和撞前速度有关。
现象
结论
(1)定义：物理学中，把物体质量与速度的乘积称为物体的动量.
(2)表达式： p＝mv
(4)动量的三个性质
①矢量性：动量是矢量，方向与速度的方向相同.
②瞬时性：动量是状态量， v是瞬时速度.
③相对性：与参考系选择有关，一般取地面为参考系.
(3)单位：千克米每秒，符号为kg·m/s
说明：计算动量时应先明确参考系，取正方向(一般以初速度的方向为正)，明确是哪一时刻或哪一位置的动量。
二、区分动量和动能
②标矢性
动量是矢量，动能是标量。
①大小计算。
③ 变化情况
均是状态量，对应瞬时速度
m一定时，速度变化，
动量一定变，但动能不一定变
m一定时，动能不变，
m一定时，动能变，
速度不一定不变，动量不一定不变
速度一定变，动量一定变
分析以下几种运动中，物体的动量和动能的变化情况：
(1)匀速直线运动；
动量不变，动能不变；
(2)自由落体运动；
动量变化(方向不变，大小随时间推移而增大)，动能逐渐增大；
(3)平抛运动；
动量变化(方向时刻改变，大小随时间推移而增大)动能逐渐增大；
(4)匀速圆周运动。
动量变化(方向时刻改变，大小不变)，动能不变。
三、动量的变化量
1.物体动量的变化量Δp等于物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差，即Δp＝p2－p1 。
同一直线上动量变化的运算：
v1
v2
2
1
2
2
2.动量变化量也是矢量，方向与速度变化量的方向相同。
说明：若物体的初、末动量保持在一条直线上，在计算物体的动量变化量时，可选取一个方向作为正方向，动量、动量的变化量均用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算转化为代数运算，此时的正、负号仅表示方向，不表示大小。
若初、末动量不在同一直线上，如图为某物体初动量p、末动量p′，请用作图法表示出动量的变化量Δp。
p
p′
遵循平行四边形定则或三角形法则
Δp
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？
1.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( )
2.物体的动能不变，其动量一定不变( )
3.物体的动量越大，其惯性一定越大( )
4.物体的动能发生变化时，其动量不一定发生变化( )
5.速度大的物体，它的动量一定也大( )
√
×
×
×
×
6. 动量大的物体，它的速度一定也大( )
7.只要物体运动的速度大小不变，物体的动量也保持不变( )
8.质量一定的物体，动量变化越大，该物体的速度变化一定越大( )
9.做匀速圆周运动的物体动量和动能都保持不变（ ）
×
×
√
×
物理情景1：设一质量为m的物体，初速度为v1，在合力恒为F的力的作用下，经过一段时间t，速度变为v2，如图所示：求动量的变化
表明动量的变化与力的作用对时间的积累效果有关。
则有：
即：
力是产生加速度的原因，
力也称作动量变化率。
v1
v2
由牛顿第二定律：
物体的加速度：
冲量
情景2：假设在拉力 F 和阻力f 的共同作用下，质量为m的物块的速度由v1变为v2 ，已知两力作用的时间为 t，试求物块的动量变化
冲量
动量变化
力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，用符号I表示。
单位：牛·秒(N·s)
①冲量是矢量，方向与力方向相同（适用于恒力）。
②冲量是过程量，它描述的是力作用在物体上的时间累积效应。
I=Ft
四、冲量
F-t图像面积意义：反映了力对物体冲量，且有正负之分。
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
冲量 功
区别 意义
公式
单位
标、矢量
正负
作用效果
联系
力在时间上的累积,对应一段时间，在F-t图像中可以用面积表示
改变物体的动量
改变物体的动能
W=Fxcos θ
I=Ft
力在位移上累积，对应一段位移，在F-x图像中可以用面积表示
N·s
N·m（J）
矢量
标量
正负表示方向
正负表示动力做功或阻力做功
有力作用，一定有冲量；不一定做功
人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了(　　)
A.减小冲量
B.减小动量的变化量
C.延长人与地面的冲击时间，从而减小冲力
D.增大人对地面的压强，起到安全作用
C
质量m =2 kg的物体，在 =37°的光滑斜面的顶端由静止滑下，已知斜面的长为s =12 m，g =10 m/s2，物体由斜面的顶端下滑到底端的过程中.求：
(1)物体所受各个力各自的冲量？(2)合力的冲量？
G
N
(1)重力的冲量：IG=mgt= 40 N·s，方向竖直向下
支持力的冲量：IN=N·t= mgcos ·t =32 N·s，方向垂直斜面向上
(2)合外力的冲量：I合= mg sin ·t = 24 N·s，方向沿斜面向下
解：物体沿斜面下滑过程，由牛顿第二定律得mgsinθ= ma，代入数据解得: a=6 m/s2
物体下滑到底端的时间：t= =2 s
物体在一过程中所受合外力的冲量等于该物体在此过程中动量的变化量 ，这称为动量定理。
作用于物体上的合外力等于物体动量的变化率。这是牛顿第二定律的另一种表述。
在变力的作用下，动量定理仍然成立。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；
变力的冲量方向与动量的变化量方向相同。
五、动量定理
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1s 停下来，则落地时地面对他的平均作用力是多大？
解：以竖直向上为正向。
由题意可知：m=60 kg，v1=-5m/s，v2=0
(1)t1=1 s，由动量定理得
，方向竖直向上
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 .
(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？
(2)t2=0.1 s，由动量定理得
，方向竖直向上
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。
由动量定理可知：
①物体的动量变化量一定时，
六、碰撞与缓冲
物体间的相互作用力与物体动量的变化和作用时间有关。
力的作用时间越长，力就越小.
力的作用时间越短，力就越大；
例如：冲压工件、打夯……
②作用力一定时
力的作用时间越长，动量变化量越大；
力的作用时间越短，动量变化量越小.
例如：汽车安全气囊、物品减震……
包装减震
思考：把一篮子鸡蛋放在摩托车上运输，结果多数鸡蛋可能会被打碎.如果把鸡蛋放到海绵盒子中，即使是长途运输也基本不会破碎，你能解释这种现象吗
提示：物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之就越小，把鸡蛋放到海绵盒子中运输，是为了增大力的作用时间以减小鸡蛋受到的作用力.