1.2 动量定理 (共24张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 1.2 动量定理 (共24张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-23 14:23:10 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第一章 动量守恒定律
第2节 动量定理
1.理解冲量的概念，知道冲量是矢量，理解动量定理及其表达式。
2.能够利用动量定理解释有关物理现象并进行有关计算。
问题一：观察下列图片，说出他们的作用
跳远场地的沙子
背越式跳高的软垫
汽车驾驶位置的安全气囊
轮船边缘的轮胎
可以起到缓冲作用缓冲
问题二：若图片四中的轮船没有轮胎的保护，直接与岸边相撞，与有轮胎保护的情形相比，哪些物理量相同，哪些物理量不同？
质量和速度的变化量相同，但是作用的时间不同，轮胎可以延长作用时间，以减小相互作用力。
情景及问题创设：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 = ,
知识点一：冲量
１.定义：
3.单位：
4.量性：
5.物理意义：反映了力对时间的积累效应。
2.定义式：
I=Ft
力与力的作用时间的乘积，叫做力的冲量。
牛·秒，符号是N·s
矢量，方向跟这力的方向相同。
冲量与功的比较
功 冲量
定义式
意义
性质
特征
大小
Ｉ＝Ft（恒力）
W＝Fscosθ（恒力）
力对位移的累积效果
力对时间的累积效果
矢量，正负表示方向
标量，正负表示力对运动起促进还是阻碍作用
过程量，一段位移
功为零，冲量不一定为零。
一个力的冲量为零，功一定为零。
过程量，对应一段时间
7.冲量的绝对性
冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性。
6.冲量是过程量：
冲量反映了力对时间的累积效应。研究冲量时，必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量。
②两种方法：可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式
I合＝F合·Δt求解。
8.冲量的计算
(2)合力的冲量：
①如果是一维情形，可以化为代数和，如果不在一条直线上，求合冲量遵循平行四边形定则。
(1)单个力的冲量：利用公式I＝Ft计算。
特别提醒：
(1)冲量是矢量，求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积。
(2)判断两个力的冲量是否相同，必须满足冲量的大小和方向都相同，缺一不可。
t0
F0
F
t
O
F-t图线 “面积”的大小表示冲量的大小。
如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？
F
t
O
F0
F
t0
微元法
知识点二：动量定理
1. 内容：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. 表达式：
（1）“力的冲量”是指合力的冲量
（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，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。
I＝p′－p 或 FΔt= mv′－mv
3. 理解：
（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高速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
4. 动量定理的适用范围
5.动量定理与牛顿第二定律的比较
（1）动量定理与牛顿第二定律是完全等效的。
（2）动量定理只涉及初、末状态的动量mv、mv′及过程量I，对于加速度、位移等全都不必考虑，解答更简便，因此应优先选用
知识点三：动量定理的应用
由Ft=ΔP可知：
①△P一定，t短则F大，t长则F小；
——缓冲装置
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。
『想一想』
鸡蛋从一米多高的地方自由落到地板上，肯定会被打破.现在，在地板上放一块厚泡沫塑料垫，让鸡蛋从同一高度自由落下，落到泡沫塑料垫上，看鸡蛋会不会被打破，思考其中的道理.
解析：鸡蛋落地动量变化Δp一定，鸡蛋落到塑料垫上时，作用时间Δt变大，根据动量定理F·Δt＝Δp，可知鸡蛋所受的撞击力减小，所以鸡蛋不会破.
【例题】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0.002s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
解：沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为
垒球的末动量为
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6300 N,负号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。
p = mv = 0.18×25 kg·m/s = 4.5 kg·m/s
p' = mv' = (－0.18)×45 kg·m/s = － 8.1 kg·m/s
应用动量定理解题的一般步骤
1.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
2.关于冲量的概念，以下说法正确的是（ ）
A.作用在两个物体上的合力大小不同，但两个物体所受的冲量大小可能相同
B.作用在物体上的力的作用时间很短，物体所受的冲量一定很小
C.作用在物体上的力很大，物体所受的冲量一定也很大
D.只要力的作用时间和力的大小的乘积相同，物体所受的冲量一定相同
A
3.如图所示,学生练习用头颠球。某一次足球由静止自由下落80 cm时被重新顶起,离开头部后竖直上升的最大高度仍为80 cm。已知足球与头部的作用时间为0.1 s,足球的质量为0.4 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.头部对足球的平均作用力大小为足球重力的10倍
B.足球与头部刚接触时动量大小为3.2 kg·m/s
C.足球与头部作用过程中动量变化量大小为3.2 kg·m/s
D.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为3.2 N·s
C
4.图片所示内容为汽车碰撞试验,一款轿车以p=20000 kg·m/s的动量撞击试验台,经t=0.1 s的时间停止运动。
(1)求撞击过程中的汽车受到的平均作用力大小。
(2)若汽车质量是1000 kg,求撞击前瞬间汽车的速度大小。
解析 (1)由动量定理得Ft=Δp,代入数据解得F=2×105 N。
(2)由动量表达式知p=mv,代入数据得v=20 m/s。
1.冲量：力与力的作用时间的乘积，叫做力的冲量。
2.冲量的计算
3.物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。
I=Ft
4.动量定理的表达式：
或
第一章 动量守恒定律
第2节 动量定理
1.理解冲量的概念，知道冲量是矢量，理解动量定理及其表达式。
2.能够利用动量定理解释有关物理现象并进行有关计算。
问题一：观察下列图片，说出他们的作用
跳远场地的沙子
背越式跳高的软垫
汽车驾驶位置的安全气囊
轮船边缘的轮胎
可以起到缓冲作用缓冲
问题二：若图片四中的轮船没有轮胎的保护，直接与岸边相撞，与有轮胎保护的情形相比，哪些物理量相同，哪些物理量不同？
质量和速度的变化量相同，但是作用的时间不同，轮胎可以延长作用时间，以减小相互作用力。
情景及问题创设：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 = ,
知识点一：冲量
１.定义：
3.单位：
4.量性：
5.物理意义：反映了力对时间的积累效应。
2.定义式：
I=Ft
力与力的作用时间的乘积，叫做力的冲量。
牛·秒，符号是N·s
矢量，方向跟这力的方向相同。
冲量与功的比较
功 冲量
定义式
意义
性质
特征
大小
Ｉ＝Ft（恒力）
W＝Fscosθ（恒力）
力对位移的累积效果
力对时间的累积效果
矢量，正负表示方向
标量，正负表示力对运动起促进还是阻碍作用
过程量，一段位移
功为零，冲量不一定为零。
一个力的冲量为零，功一定为零。
过程量，对应一段时间
7.冲量的绝对性
冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性。
6.冲量是过程量：
冲量反映了力对时间的累积效应。研究冲量时，必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量。
②两种方法：可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式
I合＝F合·Δt求解。
8.冲量的计算
(2)合力的冲量：
①如果是一维情形，可以化为代数和，如果不在一条直线上，求合冲量遵循平行四边形定则。
(1)单个力的冲量：利用公式I＝Ft计算。
特别提醒：
(1)冲量是矢量，求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积。
(2)判断两个力的冲量是否相同，必须满足冲量的大小和方向都相同，缺一不可。
t0
F0
F
t
O
F-t图线 “面积”的大小表示冲量的大小。
如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？
F
t
O
F0
F
t0
微元法
知识点二：动量定理
1. 内容：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. 表达式：
（1）“力的冲量”是指合力的冲量
（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，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同。
I＝p′－p 或 FΔt= mv′－mv
3. 理解：
（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高速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
4. 动量定理的适用范围
5.动量定理与牛顿第二定律的比较
（1）动量定理与牛顿第二定律是完全等效的。
（2）动量定理只涉及初、末状态的动量mv、mv′及过程量I，对于加速度、位移等全都不必考虑，解答更简便，因此应优先选用
知识点三：动量定理的应用
由Ft=ΔP可知：
①△P一定，t短则F大，t长则F小；
——缓冲装置
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。
『想一想』
鸡蛋从一米多高的地方自由落到地板上，肯定会被打破.现在，在地板上放一块厚泡沫塑料垫，让鸡蛋从同一高度自由落下，落到泡沫塑料垫上，看鸡蛋会不会被打破，思考其中的道理.
解析：鸡蛋落地动量变化Δp一定，鸡蛋落到塑料垫上时，作用时间Δt变大，根据动量定理F·Δt＝Δp，可知鸡蛋所受的撞击力减小，所以鸡蛋不会破.
【例题】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0.002s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
解：沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为
垒球的末动量为
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6300 N,负号表示力的方向与坐标轴的方向相反，即力的方向与垒球飞来的方向相反。
p = mv = 0.18×25 kg·m/s = 4.5 kg·m/s
p' = mv' = (－0.18)×45 kg·m/s = － 8.1 kg·m/s
应用动量定理解题的一般步骤
1.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
2.关于冲量的概念，以下说法正确的是（ ）
A.作用在两个物体上的合力大小不同，但两个物体所受的冲量大小可能相同
B.作用在物体上的力的作用时间很短，物体所受的冲量一定很小
C.作用在物体上的力很大，物体所受的冲量一定也很大
D.只要力的作用时间和力的大小的乘积相同，物体所受的冲量一定相同
A
3.如图所示,学生练习用头颠球。某一次足球由静止自由下落80 cm时被重新顶起,离开头部后竖直上升的最大高度仍为80 cm。已知足球与头部的作用时间为0.1 s,足球的质量为0.4 kg,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.头部对足球的平均作用力大小为足球重力的10倍
B.足球与头部刚接触时动量大小为3.2 kg·m/s
C.足球与头部作用过程中动量变化量大小为3.2 kg·m/s
D.足球从最高点下落至重新回到最高点的过程中重力的冲量大小为3.2 N·s
C
4.图片所示内容为汽车碰撞试验,一款轿车以p=20000 kg·m/s的动量撞击试验台,经t=0.1 s的时间停止运动。
(1)求撞击过程中的汽车受到的平均作用力大小。
(2)若汽车质量是1000 kg,求撞击前瞬间汽车的速度大小。
解析 (1)由动量定理得Ft=Δp,代入数据解得F=2×105 N。
(2)由动量表达式知p=mv,代入数据得v=20 m/s。
1.冲量：力与力的作用时间的乘积，叫做力的冲量。
2.冲量的计算
3.物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。
I=Ft
4.动量定理的表达式：
或