1.2动量定理 课件（32张PPT) 高二上学期物理 人教版（2019） 选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 1.2动量定理 课件（32张PPT) 高二上学期物理 人教版（2019） 选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-06 22:19:52 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
高中物理选修一
1.2 动量定理
目录
一、冲量
二、动量定理
【PART.01】
一、冲量
问题探究
01
动量定理
如图 （a）所示，在水平桌面上放两个有机玻璃容器 A、B，容器 B 为硬底， 容器 A 底部平铺一层厚海绵，B 的底部与 A 中海绵上表面处在同一水平高度。将两枚形状、大小接近的生鸡蛋分别从 A、B 正上方同一高度释放［图 （b） （c）］。鸡蛋落下后会发生什么现象？
问题探究
01
动量定理
两个鸡蛋在接触底面前的动量相等吗？
与底面的碰撞过程中的动量变化相等吗？
碰撞过程中经历的时间相等吗？
两个鸡蛋碰撞过程中受到的力大小相等吗？
相等
相等
不相等
不相等
问题探究
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
问题探究
01
动量定理
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。
问题探究
01
动量定理
Ft= mv′ - mv
动量
冲量
冲量
02
动量定理
１、定义：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
3、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是N·s
4、矢量性：方向由力的方向决定，如果力的方向在作用时间内不变（恒定的力），冲量的方向就跟力的方向相同
2、定义式： I=F t
恒力的冲量
5、冲量的计算：
静止t时间
F
外力F推，未动，如何？
——力对时间的累积效果
G
N
冲量的计算
03
动量定理
1.求某个恒力的冲量：用该力和力的作用时间的乘积．
2.求合冲量的两种方法（一维情况）：
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．
思考：若F为变力，如何求其冲量？
说明：冲量的计算要明确求哪个力的冲量，还是物体的合外力的冲量。 I = Ft 只能求恒力的冲量。
微元法
04
动量定理
将该段时间
无限分割
F
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
8
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
一段时间内的变力
近似认为物体在每一时段以受到某一恒力
一段时间内的变力的冲量
微分求和
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。
微元法
10
平均值法
05
动量定理
1.对于方向不变、大小随时间均匀变化的变力（力与时间成线性关系变化）,冲量也可用I=F(t'-t)计算,但式中的F应为Δt时间内的平均力,即
2.若给出了力随时间变化的图像（如图），可用面积法求变力的冲量．
冲量与功的比较
06
动量定理
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
冲量与功的比较
06
动量定理
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
【PART.02】
二、动量定理
动量定理
07
动量定理
1、内容：物体在一个过程中所受合外力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。这个关系叫作动量定理（theoren of momentum）。
= p′ - p
I合=
2、表达式：
对动量定理的理解
08
动量定理
1.表明合外力的冲量是动量变化的原因；
2.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;
3.动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理，得 ，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。
作用在物体上的合外力等于物体动量的变化率，这实际上是牛顿第二定律的另一种表述。
动量定理在变力情况下还成立吗？
动量定理与变力
09
动量定理
在上述推导中，我们假定力是恒定的。实际上，物体所受的力通常不是恒定的。例如用铁锤钉钉子、用球棒击打垒球，钉子和垒球受的力就不是恒力。动量定理适用于这类变力作用吗？
如果物体受的力不是恒力，物体做非匀变速运动， 可以把整个过程分为很多足够短暂的过程，每个短暂过程中物体受的力就可以视为恒力，物体的运动可视为匀变速运动。
把应用于每个短暂过程的动量定理关系式相加， 就得到了应用于整个过程的动量定理，可见 I = p' - p 依然成立。
需要注意的是此时式中的I= F1 t1 + F2 t2+…= ·t， 应该理解为变力对时间的平均值。
动量定理的适用范围
10
动量定理
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.动量定理适用于宏观低速、微观现象和变速运动等问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
动量定理与动能定理
11
动量定理
F t = p – p
力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这就是动能定理。
W合＝Ek2－Ek1
在一个过程中对所受力的冲量，等于物体在这个过程中始末动量变化量，这个关系叫作动量定理。
动量定理与动能定理
11
动量定理
质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为μ，有一水平恒力F作用于物体上，并使之加速前进，经t1秒后撤去恒力F，求物体运动的总时间t。
解：全程取力F的方向为正方向，由动量定理得:
Ft1－μmgt=0 － 0
解得：t=Ft1/μmg
质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为μ，有一水平恒力F作用于物体上，并使之加速前进，经位移x1后撤去恒力F，求物体运动的总位移。
解：全程由动能定理得:
Fx1－μmgx=0 － 0
解得：x=Fx1/μmg
反思一下：方法正确有多重要！！！
动量定理与动能定理
11
动量定理
一般来说对单个物体宜用两大定理
涉及时间优先考虑动量定理
涉及位移优先考虑动能定理
思考：动能定理与动量定理是解决力学问题的两大利器，我们该如何选择呢？
动量定理与动能定理
11
动量定理
例题练习
12
动量定理
【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0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
例题练习
12
动量定理
【解析】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
pˊ=mvˊ=(－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
负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反
课堂练习
13
动量定理
【典例1】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
【参考答案】B
不变
课堂练习
13
动量定理
防震泡沫材料
轮胎防撞保护
防护头盔
动量定理的应用1——缓冲装置
课堂练习
13
动量定理
动量定理的应用3——研究流体的作用问题
动量定理的应用2——求平均冲力
教材P10页，例题示范
教材P10页，拓展
课堂练习
13
动量定理
【典例2】在生活中躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示，假设手机和手机外壳总质量约为200g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹速率为碰撞前的，眼睛受到手机的冲击时间约为0.11s，取重力加速度，下列分析正确的是（ ）
A．手机对眼睛的冲量方向竖直向上
B．手机对眼睛的冲量大小约为
C．手机对眼睛的平均作用力大小约为
D．手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为
【参考答案】B
课堂练习
13
动量定理
A．手机对眼睛的冲量方向与手机对眼睛的作用力方向相同，因此冲量方向竖直向下。故A错误；D．手机未接触眼睛前做自由落体运动，则有解得手机反弹后速度大小为
取竖直向上为正方向，手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为
故D错误；
BC．由动量定理有，手机对眼睛的平均作用力大小满足
解得手机对眼睛的冲量大小为
故B正确；C错误。故选B。
课堂练习
13
动量定理
【典例3】（多选）如图甲所示，质量为2kg的物块静止放置在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对物块施加一水平方向的拉力F，拉力大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．在0~4s内，重力对物块的冲量大小为0
B．在0~4s内，拉力F对物块的冲量大小为
C．在0~4s内，摩擦力对物块的冲量大小为
D．在t=4s时刻，物块的速度大小为4m/s
【参考答案】BC
课堂练习
13
动量定理
A．在0~4s内，重力对物块的冲量大小为故A错误；B．在0~4s内，拉力F对物块的冲量大小为故B正确；C．物块受到的最大静摩擦力为可知0~2s内，物块处于静止状态，受到静摩擦力作用；2~4s内，物,块受到滑动摩擦力作用，则在0~4s内，摩擦力对物块的冲量大小为故C正确；D．水平方向由动量定理可知解得在时刻，物块的速度大小为故D错误。故选BC。
高中物理选修一
1.2 动量定理
目录
一、冲量
二、动量定理
【PART.01】
一、冲量
问题探究
01
动量定理
如图 （a）所示，在水平桌面上放两个有机玻璃容器 A、B，容器 B 为硬底， 容器 A 底部平铺一层厚海绵，B 的底部与 A 中海绵上表面处在同一水平高度。将两枚形状、大小接近的生鸡蛋分别从 A、B 正上方同一高度释放［图 （b） （c）］。鸡蛋落下后会发生什么现象？
问题探究
01
动量定理
两个鸡蛋在接触底面前的动量相等吗？
与底面的碰撞过程中的动量变化相等吗？
碰撞过程中经历的时间相等吗？
两个鸡蛋碰撞过程中受到的力大小相等吗？
相等
相等
不相等
不相等
问题探究
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
问题探究
01
动量定理
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。
问题探究
01
动量定理
Ft= mv′ - mv
动量
冲量
冲量
02
动量定理
１、定义：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
3、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号是N·s
4、矢量性：方向由力的方向决定，如果力的方向在作用时间内不变（恒定的力），冲量的方向就跟力的方向相同
2、定义式： I=F t
恒力的冲量
5、冲量的计算：
静止t时间
F
外力F推，未动，如何？
——力对时间的累积效果
G
N
冲量的计算
03
动量定理
1.求某个恒力的冲量：用该力和力的作用时间的乘积．
2.求合冲量的两种方法（一维情况）：
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．
思考：若F为变力，如何求其冲量？
说明：冲量的计算要明确求哪个力的冲量，还是物体的合外力的冲量。 I = Ft 只能求恒力的冲量。
微元法
04
动量定理
将该段时间
无限分割
F
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
8
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
一段时间内的变力
近似认为物体在每一时段以受到某一恒力
一段时间内的变力的冲量
微分求和
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。
微元法
10
平均值法
05
动量定理
1.对于方向不变、大小随时间均匀变化的变力（力与时间成线性关系变化）,冲量也可用I=F(t'-t)计算,但式中的F应为Δt时间内的平均力,即
2.若给出了力随时间变化的图像（如图），可用面积法求变力的冲量．
冲量与功的比较
06
动量定理
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
冲量与功的比较
06
动量定理
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
【PART.02】
二、动量定理
动量定理
07
动量定理
1、内容：物体在一个过程中所受合外力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。这个关系叫作动量定理（theoren of momentum）。
= p′ - p
I合=
2、表达式：
对动量定理的理解
08
动量定理
1.表明合外力的冲量是动量变化的原因；
2.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;
3.动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理，得 ，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。
作用在物体上的合外力等于物体动量的变化率，这实际上是牛顿第二定律的另一种表述。
动量定理在变力情况下还成立吗？
动量定理与变力
09
动量定理
在上述推导中，我们假定力是恒定的。实际上，物体所受的力通常不是恒定的。例如用铁锤钉钉子、用球棒击打垒球，钉子和垒球受的力就不是恒力。动量定理适用于这类变力作用吗？
如果物体受的力不是恒力，物体做非匀变速运动， 可以把整个过程分为很多足够短暂的过程，每个短暂过程中物体受的力就可以视为恒力，物体的运动可视为匀变速运动。
把应用于每个短暂过程的动量定理关系式相加， 就得到了应用于整个过程的动量定理，可见 I = p' - p 依然成立。
需要注意的是此时式中的I= F1 t1 + F2 t2+…= ·t， 应该理解为变力对时间的平均值。
动量定理的适用范围
10
动量定理
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.动量定理适用于宏观低速、微观现象和变速运动等问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
动量定理与动能定理
11
动量定理
F t = p – p
力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这就是动能定理。
W合＝Ek2－Ek1
在一个过程中对所受力的冲量，等于物体在这个过程中始末动量变化量，这个关系叫作动量定理。
动量定理与动能定理
11
动量定理
质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为μ，有一水平恒力F作用于物体上，并使之加速前进，经t1秒后撤去恒力F，求物体运动的总时间t。
解：全程取力F的方向为正方向，由动量定理得:
Ft1－μmgt=0 － 0
解得：t=Ft1/μmg
质量为m的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为μ，有一水平恒力F作用于物体上，并使之加速前进，经位移x1后撤去恒力F，求物体运动的总位移。
解：全程由动能定理得:
Fx1－μmgx=0 － 0
解得：x=Fx1/μmg
反思一下：方法正确有多重要！！！
动量定理与动能定理
11
动量定理
一般来说对单个物体宜用两大定理
涉及时间优先考虑动量定理
涉及位移优先考虑动能定理
思考：动能定理与动量定理是解决力学问题的两大利器，我们该如何选择呢？
动量定理与动能定理
11
动量定理
例题练习
12
动量定理
【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0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
例题练习
12
动量定理
【解析】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
pˊ=mvˊ=(－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
负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反
课堂练习
13
动量定理
【典例1】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
【参考答案】B
不变
课堂练习
13
动量定理
防震泡沫材料
轮胎防撞保护
防护头盔
动量定理的应用1——缓冲装置
课堂练习
13
动量定理
动量定理的应用3——研究流体的作用问题
动量定理的应用2——求平均冲力
教材P10页，例题示范
教材P10页，拓展
课堂练习
13
动量定理
【典例2】在生活中躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示，假设手机和手机外壳总质量约为200g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹速率为碰撞前的，眼睛受到手机的冲击时间约为0.11s，取重力加速度，下列分析正确的是（ ）
A．手机对眼睛的冲量方向竖直向上
B．手机对眼睛的冲量大小约为
C．手机对眼睛的平均作用力大小约为
D．手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为
【参考答案】B
课堂练习
13
动量定理
A．手机对眼睛的冲量方向与手机对眼睛的作用力方向相同，因此冲量方向竖直向下。故A错误；D．手机未接触眼睛前做自由落体运动，则有解得手机反弹后速度大小为
取竖直向上为正方向，手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为
故D错误；
BC．由动量定理有，手机对眼睛的平均作用力大小满足
解得手机对眼睛的冲量大小为
故B正确；C错误。故选B。
课堂练习
13
动量定理
【典例3】（多选）如图甲所示，质量为2kg的物块静止放置在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对物块施加一水平方向的拉力F，拉力大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．在0~4s内，重力对物块的冲量大小为0
B．在0~4s内，拉力F对物块的冲量大小为
C．在0~4s内，摩擦力对物块的冲量大小为
D．在t=4s时刻，物块的速度大小为4m/s
【参考答案】BC
课堂练习
13
动量定理
A．在0~4s内，重力对物块的冲量大小为故A错误；B．在0~4s内，拉力F对物块的冲量大小为故B正确；C．物块受到的最大静摩擦力为可知0~2s内，物块处于静止状态，受到静摩擦力作用；2~4s内，物,块受到滑动摩擦力作用，则在0~4s内，摩擦力对物块的冲量大小为故C正确；D．水平方向由动量定理可知解得在时刻，物块的速度大小为故D错误。故选BC。