第1章第1节 动量定理 课件 (1)

课件45张PPT。第一章 动量守恒研究
第1节 动量定理 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第1节　动量定理课前自主学案课标定位学习目标：
1.理解动量、冲量的概念，知道动量、冲量是矢 量．
2．知道动量的变化量是矢量，会正确计算一维的动量变化．
3．理解动量定理的确切含义，掌握其表达式．
4．会用动量定理解释碰撞、缓冲等现象．
重点难点：
1.对动量、冲量的理解及应用．
2．动量定理的理解及其应用．课前自主学案一、动量
1．动量
(1)定义：运动物体的_______和______的乘积，通常用符号____表示．
(2)公式：________.
(3)单位：______________符号：__________.
(4)矢量性：方向与_______的方向相同．运算遵守____________________质量速度pp＝mv千克·米/秒，kg·m/s速度平行四边形定则．2．动量的变化量
(1)定义：物体在某段时间内________与_______的矢量差(也是矢量)，Δp＝____________(矢量式)．
(2)动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表_______，不代表大小)．末动量初动量mv2－mv1方向思考感悟1．若动能发生变化，动量是否一定变化呢？
提示：动能是标量，对于同一物体，动能变化则速度大小变化，故动量必定变化；但若动量变化，可能是其方向变化而大小不变，故动能不一定变化．二、动量定理
1．冲量
(1)定义：力与力的作用_______的乘积，通常用符号____表示．
(2)公式：_________.
(3)单位：__________，符号______.
(4)矢量性：方向与____的方向相同．
2．动量定理
(1)内容：物体所受_________的冲量等于物体的___________
(2)公式：I＝Δp或Ft＝_____________.时间II＝Ft牛顿·秒N·s力合外力动量变化．mv2－mv1思考感悟2．物体在水平面上运动时，支持力方向与速度方向垂直，支持力做功为零，那么支持力的冲量也是零，对吗？
提示：不对．功是标量，当力的方向与速度方向垂直时，力不做功；冲量是矢量，是力与时间的乘积，受到力且作用一段时间，冲量不会为零．三、碰撞与缓冲的实例分析
碰撞时可产生冲击力，要利用这种冲击力就要设法_______作用力的作用时间．
要防止冲击力带来的危害，就要_______作用力的作用时间．减少延长思考感悟3．在体操比赛中，当运动员表演完从鞍马上跳到地面上时，我们常会看到他们先屈膝，然后再站直．你知道其中蕴含着怎样的物理原理吗？
提示：蕴含着碰撞与缓冲的原理，由于运动员跳下来时有一定的速度，由动量定理Ft＝mv2－mv1，可知运动员屈膝，可以延长作用时间减小冲击力带来的危害．核心要点突破一、对动量及动量的变化量的理解
1．对动量的理解
(1)动量是状态量：求动量时要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量，p＝mv 中的速度v是瞬时速度．
(2)动量的矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同，有关动量的运算，如果物体在一条直线上运动，则选定一个正方向后，动量的矢量运算就可以转化为代数运算了．(3)动量的相对性：指物体的动量与参考系的选择有关，选不同的参考系时，同一物体的动量可能不同，通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指物体相对地面的动量．
2．对动量的变化量的理解
(1)对动量的变化量
运动物体的质量m不变，物体的运动速度由v1变化到v2，物体动量的变化量为Δp＝mv2－mv1，即动量的变化量Δp＝p2－p1，p1为初动量，p2为末动量．(2)动量的变化量也是矢量
动量变化量的方向与速度变化量的方向相同，即为这个过程中加速度的方向．动量变化量是过程量．
(3)动量变化量的计算
由于动量为矢量，则求解动量的变化量时，其运算遵循平行四边形定则．
①若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算．
②若初、末动量不在同一直线上，则运算遵循平行四边形定则．特别提醒：动量和动能的区别与联系体现在两个方面．
(1)动量是矢量，动能是标量．当某一物体的速度变化时，物体的动量一定发生变化，而物体的动能不一定发生变化．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．下列关于动量的说法中，正确的是(　　)
A．物体的动量改变，其速度大小一定改变
B．物体的动量改变，其速度方向一定改变
C．物体运动速度的大小不变，其动量一定不变
D．物体的运动状态改变，其动量一定改变解析：选D.动量是矢量，有大小也有方向，动量改变是指动量大小或方向的改变，而动量的大小与质量和速度两个因素有关，其方向与速度的方向相同，质量一定的物体当速度的大小或方向有一个因素发生变化时，动量就发生变化，故A、B、C错，物体运动状态改变是指速度大小或方向的改变，故D正确．二、对冲量的理解和计算
1．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，与时间t相对应．
2．冲量是矢量，在作用时间内力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同，如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同．3．冲量的计算
(1)某个力的冲量：仅由力与作用时间共同决定，与其他力是否存在及物体的运动状态无关，例如一个物体受几个恒力作用处于静止或匀速直线运动状态，其中每一个力的冲量均不为零．
(2)求合冲量
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或用正交分解法求出．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，I合＝F1t1＋F2t2＋F3t3＋…；如果各力的作用时间相同，也可以先求合力，再用I合＝F合t求解．
(3)变力的冲量可用动量定理求解．
特别提醒：冲量的计算公式I＝Ft 适用于计算某个恒力的冲量，这时冲量的数值等于力与作用时间的乘积，冲量的方向与恒力方向一致．若力为同一方向均匀变化的力，该力的冲量可以用平均力计算，若力为一般变力则不能直接计算冲量．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．对于力的冲量的说法，正确的是(　　)
A．力越大，力的冲量就越大
B．作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大
C．F1与其作用时间t1的乘积F1t1等于F2与其作用时间t2的乘积F2t2，则这两个冲量相同
D．静置于地面的物体受到水平推力F的作用，经时间t物体仍静止，由此推力的冲量为零．解析：选B.力的冲量I＝Ft与力和时间两个因素有关，力大而作用时间短，冲量不一定大，A错B对，冲量是矢量，有大小也有方向，冲量相同是指大小和方向都相同，C错，冲量的大小与物体的运动状态无关，D错，因此选B.三、动量定理的理解及应用
1．对动量定理的理解
(1)动量定理反映了合外力冲量与动量改变量之间的因果关系，即合外力的冲量是原因，物体的动量改变量是结果．
(2)动量定理表达式是矢量式，“＝”包含了大小相等、方向相同两方面的含义．(3)动量定理中的冲量是合外力的冲量，而不是某一个力的冲量，它可以是合力的冲量，可以是各力冲量的矢量和，也可以是外力在不同阶段的矢量和．
(4)动量定理具有普遍性，不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，不论作用力是恒力还是变力，几个力的作用时间不论是相同还是不同，动量定理都适用．(2)应用动量定理的解题步骤
①确定研究对象，研究对象可以是一个物体，也可以是两个以上的物体组成的系统．
② 确定应用动量定理的物理过程，即确定在哪一段时间内应用动量定理．
③ 分析运动过程中的受力情况，给出外力冲量的矢量和的表达式．
④分析运动过程始末的动量，并由所定正方向写出增量的表达式．
⑤列出动量定理方程并求解．(2)区别：①两者反映的对应关系不同，牛顿第二定律是反映力和加速度之间的瞬时对应关系；而动量定理是反映在某段运动过程中力的时间积累(冲量)与该过程初、末状态物体的动量变化之间的对应关系．
②两者的适用范围不同，牛顿第二定律只适用于宏观物体的低速运动，对高速运动的物体和微观粒子不适用，而动量定理却是普遍适用的．课堂互动讲练 将质量为0.10 kg的小球从离地面4.0 m高处竖直向上抛出，抛出时的初速度为8.0 m/s，求：(g取10 m/s2)
(1)小球落地时的动量；
(2)小球从抛出至落地的过程中动量的变化量．(2)以小球初速度的方向为正方向，
则小球的初动量为：p＝mv0＝0.8 kg·m/s
小球的末动量为：p′＝mvt＝－1.2 kg·m/s
小球动量的变化量为：
Δp＝p′－p＝(－1.2－0.8) kg·m/s＝－2.0 kg·m/s，
负号表示方向竖直向下．【答案】　(1)1.2 kg·m/s，方向竖直向下
(2)－2.0 kg·m/s，方向竖直向下
【方法总结】　动量是矢量，动量的变化量也是矢量，计算在同一直线上动量的变化量时，一定要注意正方向的选定．通常取初速度方向为正方向，代入数据计算时，切不可丢掉表示方向的正、负号． 如图1－1－1所示，在倾角α＝37°的斜面上，有一质量为5 kg的物体沿斜面滑下，物体与斜面间的动摩擦因数 μ＝0.2，求物体下滑 2 s的时间内，物体所受各力的冲量．(g 取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【精讲精析】　重力的冲量：IG＝G·t＝mg·t＝5×10×2N·s＝100 N·s ，方向竖直向下．
支持力的冲量：IN＝N·t＝mgcosα·t＝5×10×0.8×2 N·s＝80 N·s，方向垂直于斜面向上．
摩擦力的冲量：If＝f·t＝μmgcosα·t＝0.2×5×10×0.8×2 N·s＝16 N·s，方向沿斜面向上．
【答案】　见精讲精析【方法总结】　冲量的计算关键是两点．
(1)若力F为恒力时，可直接用公式 I＝F·t 或 I合＝F合·t计算．
(2)若力F为变力，可通过平均力的转换或动量定理计算． 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目．一个质量为60 kg 的运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面 5.0 m高处．已知运动员与网接触的时间为1.2 s. 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小．(取 g ＝10 m/s2) 【思路点拨】　整个过程可分为自由下落、与网接触和竖直上抛三个阶段，分析自由下落和竖直上抛可求得与网接触前后的两个速度，再对运动员与网接触的过程，应用动量定理求出网对运动员的作用力．图1－1－2【答案】　1500 N
【方法总结】　对于多过程问题既可以分段处理，也可以全程处理．分段处理时要注意相邻过程的联系．全程处理时要注意全过程中各个力作用的时间，准确求出各阶段冲量的和．变式训练图1－1－3质量为0.5 kg的小球沿光滑水平面以5 m/s的速度冲向墙壁后又以4 m/s的速度反向弹回．如图1－1－3所示，若球跟墙的作用时间为0.05 s，则小球所受到的平均力大小为________N.答案：90