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 | 6.3MB | ||
| 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 16:51:07 | ||
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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
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
摩托车头盔里的衬垫
跳高用的海绵垫
物体碰撞会受到力的作用，物体动量变化和力有什么关系？
1.理解冲量的概念，知道冲量是矢量；
2.理解动量定理的确切含义，掌握其表达式；
3.能够利用动量定理解释碰撞、缓冲等有关现象和解决实际问题。
01 动量定理
问题情景1：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′，如图所示，则：
可得F t= mv′ - mv ，即F t= p′ - p
物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ ,
物体的加速度为:
由牛顿第二定律F = ma 得 ,
F
F
问题情景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，试用运动学公式和牛顿第二定律来表述加速度，联立两式消去加速度，找出力与质量和速度的关系。
冲量
动量
1.概念：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用公式表示为 I=F t
2.单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是N·s
3.冲量是矢量：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
（一）冲量
冲量
功
区
别
公式
标、矢量
意义
正负
作用效果
单位
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
4.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。
F
t
F
△t
冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应
5.冲量的计算
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。
（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。
由图可知F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间t0内，力F0的冲量的大小。
思考与讨论：
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？
公式I=Ft中的F取平均值
在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于动量定理来计算的。
微元法
（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
（1）牛顿第二定律反映了力与加速度之间的瞬时对应关系，而动量定理反映了力作用一段时间的过程中，合力的冲量与物体初、末状态的动量变化间的关系；
5.动量定理与牛顿第二定律的区别
（2）牛顿第二定律只适用于宏观物体的低速运动，对高速运动的微观粒子不适用；而动量定理具有普适性。
【经典例题】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？
02 动量定理的应用
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
1.动量定理的应用步骤
（1）确定研究对象，选定正方向；
（4）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；
2.动量定理在生活中的应用
思考：为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要跳入沙坑中？
对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。
对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。
鸡蛋从某一高度下落，分别与水泥地面和厚垫子接触前后的速度是相同的，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同。而两种情况下的相互作用时间不同，与水泥地面碰时作用时间短，与厚垫子相碰时作用时间较长，由 Ft =Δp 知，△p一定，t短则F大，t长则F小。所以鸡蛋落在水泥地面上会被摔碎而落到厚垫子上完好无损。
思考：为什么鸡蛋落在水泥地面上会被摔碎而落到厚垫子上完好无损呢？
你还知道哪些动量定理应用的实例呢？
摩托车帽里的衬垫
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
包装用的泡沫材料
安全带、安全气囊
跳高比赛中用到的厚垫子
1.（多选）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
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
3.如图所示，足球场上，守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去，使球停下，关于此过程守门员戴手套的作用，以下分析正确的是（ ）
A．增大手受到球的冲量
B．减小球对手的平均作用力
C．减小球的动量变化量
D．增大球的加速度
B
4．放在水平面上的物块，受到与水平方向夹角为60°，斜向上拉力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系分别如图所示，根据图象提供的信息，下面判断正确的是（ ）
A．由图象可以求出物体的质量
B．拉力F在4秒内的冲量是8N·s
C．拉力F在4秒内的冲量是3N·s
D．物体在4秒内的动能变化是6J
B
力的作用时间
Ft
冲量
动量
Δp
mv'-mv
第一章 动量守恒定律
第2节 动量定理
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
摩托车头盔里的衬垫
跳高用的海绵垫
物体碰撞会受到力的作用，物体动量变化和力有什么关系？
1.理解冲量的概念，知道冲量是矢量；
2.理解动量定理的确切含义，掌握其表达式；
3.能够利用动量定理解释碰撞、缓冲等有关现象和解决实际问题。
01 动量定理
问题情景1：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′，如图所示，则：
可得F t= mv′ - mv ，即F t= p′ - p
物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ ,
物体的加速度为:
由牛顿第二定律F = ma 得 ,
F
F
问题情景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，试用运动学公式和牛顿第二定律来表述加速度，联立两式消去加速度，找出力与质量和速度的关系。
冲量
动量
1.概念：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用公式表示为 I=F t
2.单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是N·s
3.冲量是矢量：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
（一）冲量
冲量
功
区
别
公式
标、矢量
意义
正负
作用效果
单位
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
4.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。
F
t
F
△t
冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应
5.冲量的计算
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。
（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。
由图可知F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间t0内，力F0的冲量的大小。
思考与讨论：
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？
公式I=Ft中的F取平均值
在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于动量定理来计算的。
微元法
（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
（1）牛顿第二定律反映了力与加速度之间的瞬时对应关系，而动量定理反映了力作用一段时间的过程中，合力的冲量与物体初、末状态的动量变化间的关系；
5.动量定理与牛顿第二定律的区别
（2）牛顿第二定律只适用于宏观物体的低速运动，对高速运动的微观粒子不适用；而动量定理具有普适性。
【经典例题】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？
02 动量定理的应用
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
1.动量定理的应用步骤
（1）确定研究对象，选定正方向；
（4）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；
2.动量定理在生活中的应用
思考：为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要跳入沙坑中？
对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。
对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。
鸡蛋从某一高度下落，分别与水泥地面和厚垫子接触前后的速度是相同的，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同。而两种情况下的相互作用时间不同，与水泥地面碰时作用时间短，与厚垫子相碰时作用时间较长，由 Ft =Δp 知，△p一定，t短则F大，t长则F小。所以鸡蛋落在水泥地面上会被摔碎而落到厚垫子上完好无损。
思考：为什么鸡蛋落在水泥地面上会被摔碎而落到厚垫子上完好无损呢？
你还知道哪些动量定理应用的实例呢？
摩托车帽里的衬垫
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
包装用的泡沫材料
安全带、安全气囊
跳高比赛中用到的厚垫子
1.（多选）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
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
3.如图所示，足球场上，守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去，使球停下，关于此过程守门员戴手套的作用，以下分析正确的是（ ）
A．增大手受到球的冲量
B．减小球对手的平均作用力
C．减小球的动量变化量
D．增大球的加速度
B
4．放在水平面上的物块，受到与水平方向夹角为60°，斜向上拉力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系分别如图所示，根据图象提供的信息，下面判断正确的是（ ）
A．由图象可以求出物体的质量
B．拉力F在4秒内的冲量是8N·s
C．拉力F在4秒内的冲量是3N·s
D．物体在4秒内的动能变化是6J
B
力的作用时间
Ft
冲量
动量
Δp
mv'-mv