人教版高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第2节动量和动量定理课件（共35张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第2节动量和动量定理课件（共35张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 432.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-08 10:39:30 | ||
图片预览
文档简介
(共35张PPT)
高一物理选修3-5
第十六章动量守恒定律
第2节动量和动量定理
包头市百灵庙中学
史殿斌
生
活
事
例
生活事例
一、动量：
1．定义：物体的质量和速度的乘积。
2．定义式：
3．国际单位：千克·米每秒，符号为：kg·m/s
4．方向：动量是矢量，方向与速度的方向相同，因此动量的运算服从平行四边形法则。
p=mv
5．动量的变化量：
（1）定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差。
（2）公式： （矢量式）。
（3）动量变化量Δp也是矢量，方向：在几何关系中，把初动量和末动量的矢量箭尾放在同
一点，动量变化量的方向是由初
动量箭头的末端，指向末动量箭
头的末端。如图所示。
Δp=p'-p=mv'-mv
（4）若动量增加时，动量变化量的方向与初动量方向相同；若动量减少时，动量变化量的方向与初动量方向相反。
（5）同一直线上动量变化的计算：选定一个正方向，与正方向同向的动量取正值，与正方向反向的动量取负值，从而将矢量运算简化为代数运算。根据计算结果中的正负号确定动量变化量的方向，计算结果中的正负号仅代表方向，不代表大小。
例题1：一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，
如图所示。碰撞前后钢球的
动量变化了多少？
【解析】取水平向右的方向为正方向。碰撞前钢球的动量为：p＝mv＝0.6kg·m/s
碰撞后钢球动量为：p?＝mv?＝-0.6kg·m/s
碰撞前后钢球动量的变化为
?p＝p?-p＝(-0.6-0.6)kg·m/s＝-1.2kg·m/s
动量的变化?p是矢量，求得的数值为负值，表示?p的方向与坐标轴的方向相反，即?p的方向水平向左。
二、动量定理
1.推导：动量定理
假定一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的作用力是恒力F，在这个力的作用下，物体做匀变速直线运动。在碰撞初始两物体刚刚接触的
时刻t，它的速度为v，在碰撞
结束两物体分离的时刻t′,它
的速度为v′。
那么这个物体在碰撞过程中的加速度为：
由牛顿第二定律：
由于 所以 （1）
（1）式表示：物体动量的变化率等于它所受的力。
（2）
（2）式告诉我们：力越大、作用时间越长，物体的动量增加得越多。看来，F(t?-t)这个量反映了力的作用对时间的积累效应。
2.冲量
（1）定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
（2）定义式：I=Ft
（3）单位：牛·秒（N·s） 。
（4）对冲量的理解：
①冲量是矢量，其恒力冲量的方向与力的方向相同。
②冲量是过程量，它与某一段时间相关。
③物理意义：冲量是力在时间上的积累效果。
3.动量定理
（1）内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合力的冲量。这个关系叫做动量定理。
（2）表达式：I=Δp
I=p?-p
F合t=mvt-mv0
4.对动量定理的说明：
（1）冲量的效果是改变受力物体的动量，因此动量定理是一个关于过程的规律。冲量的大小总等于动量变化量的大小；冲量的方向总跟动量变化量的方向一致。
（2）当几个力同时作用于物体时，表达式中的冲量理解为各个力的合冲量，也是合力的冲量。它表明物体所受合外力是物体动量变化的原因，物体动量的变化是由它受到的合外力经过一段时间积累的结果。
（3）动量定理是一个矢量式，运算应遵循平行四边形定则。若动量定理公式中各量均在一条直线上，可规定某一方向为正，根据已知各量的方向确定它们的正负，从而把矢量运算简化为代数运算。
（4）动量定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程。对于变力作用的情况，理解为变力在作用时间内的平均值。通常叫做平均作用力。
（5）动量定理与牛顿第二定律实质相同，只是动量定理不涉及加速度和位移，涉及时间和速度。在涉及时间和速度时应用起来更方便。
例题2：一个质量为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，速度大小为45m/s，若球棒与垒球的作用
时间为0.01s，球棒对垒球的
平均作用力是多大？
【解析】
设垒球飞向球棒的方向为正方向，球棒对垒球的平均作用力为F。则由动量定理可得：
Ft=mv?-mv 代入数据得：F=-1260N
垒球所受的平均作用力大小为1260N，方向与垒球飞来的方向相反。
启示：要使物体的动量发生一定的变化，可以用较大的力作用较短的时间，也可以用较小的力作用较长的时间。
5．动量定理解释有关现象
玻璃杯落在水泥地面会破碎，落在地毯上不会破碎，怎样解释这个现象？
答：从同样的高度落到地面，两种情况下动量的变化量是一样的，地面对杯子的力的冲量也应该一样，但是柔软的地毯对杯子的作用时间较长，因此作用力会小些，玻璃杯不易破碎。易碎物品运输时要用柔软材料包装，船舷和码头常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力。
旧轮胎的作用
？
【课堂训练】
1.在任何相等的时间内，物体动量变化量相等的运动是（ ）
A．竖直上抛运动 B．匀速圆周运动
C．自由落体运动 D．平抛运动
ACD
2.下列说法正确的是（ ）
A．动能不变，物体的动量一定不变
B．动量为零时，物体一定处于平衡状态
C．物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动
D．物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变
C
3.从同一高度的平台上，抛出三个完全相同的小球，甲球竖直上抛，乙球竖直下抛，丙球平抛，三球落地时的速率相同，若不计空气阻力，则（ ）
A．抛出时三球动量不都相同，甲、乙动量相同，并均小于丙的动量
B．落地时三球的动量相同
C．从抛出到落地过程，三球受到的冲量均不相同
D．从抛出到落地过程，三球受到的冲量均相同
C
4.在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力F的作用下，经过时间t、通过位移x后，动量变为P，动能变为Ek，以下说法正确的是（ ）
A．在F作用下，这个物体经过位移2x，其动量等于2p
B．在F作用下，这个物体经过时间2t，其动量等于2p
C．在F作用下，这个物体经过时间2t，其动能等于4Ek
D．在F作用下，这个物体经过位移2x，其动能等于2Ek
ACD
5.下列关于冲量的描述，正确的是（ ）
A．冲量是力与力的作用时间的乘积，是矢量
B．冲量的方向一定与力的方向一致
C．冲量是物体动量发生改变的原因
D．冲量的单位可以是kg?m/s
ACD
6.如图所示，体操运动员在落地时总要屈腿，这是为了（ ）
A．减小落地时的动量
B．减小落地过程的动量变化
C．减少作用时间增大作用力
D．增加作用时间减小作用力
D
7.关于力做功和力的冲量，下列说法正确的是（ ）
A．作用力做正功时，如果反作用力做功，则一定做负功
B．如果作用力和反作用力都做功，则做的功大小一定相等
C．作用力和反作用力的冲量一定大小相等、方向相反
D．作用力的冲量不为零，其反作用力的冲量可能为零
C
8.质量为m的木箱放置在粗糙的水平地面上，在与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下由静止开始在地面上运动，经过时间t速度变为v，则在这段时间内（ ）
A．重力对物体的冲量为零
B．拉力F对物体的冲量大小为Ft
C．拉力F对物体的冲量大小为Ftcosθ
D．合外力对物体的冲量大小为mv
BD
9.材料相同质量不同的两滑块，以相同的初动能在同一水平面上运动，最后都停了下来。下列说法正确的是（ ）
A．质量大的滑块摩擦力做功多
B．质量大的滑块运动的位移大
C．质量大的滑块运动的时间长
D．质量大的滑块摩擦力冲量大
D
10.静止在光滑水平面上的物体，质量为m＝0.5kg，从0时刻起同时受到两个水平力F1、F2的作用，F1、F2与时间t的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．前2s内F1的冲量为4N?S
B．4s末物体的速度为0
C．物体做匀加速直线运动
D．4s内物体的的最大速度为4m/s
BD
11.一质量为0.5kg的小球以12m/s的速度竖直向下撞击水平地面，反弹后离开地面时的速度大小为8m/s，方向竖直向上。设小球与地面的作用时间为0.2s，g取10m/s2，则地面对小球的平均作用力大小为（ ）
A．10N B．15N
C．50N D．55N
D
12.如图所示，将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端放上小球，用力把小球往下压后迅速放开，观察到小球被弹起并离开弹簧向上运动一段距离。不计弹簧重力和空气阻力，在弹簧恢复原长的过程中（ ）
A．小球一直做加速运动
B．弹簧对小球做的功和对桌面做的功相等
C．弹簧对小球的冲量大小和对桌面的冲量大小相等
D．弹簧对小球的弹力做功的平均功率大于小球克服重力做功的平均功率
CD
13.质量为0.5kg的钢球从5.0m高处自由落下，与地面相碰后竖直弹起到达4.05m高处，整个过程经历2.0s，则钢球与地面碰撞时受到地面对它的平均作用力为（g＝10m/s2）（ ）
A．5N B．10 N
C．95 N D．100 N
D
14.质量是40kg的铁锤从5m高处落下，打在水泥桩上，与水泥桩撞击的时间是0.05s。重力加速度g＝10m/s2（不计空气阻力）
（1）撞击水泥桩前铁锤的速度为多少？
（2）撞击时，桩对铁锤的平均冲击力的大小是多少？
v=10m/s
F=8400N
15.质量是60kg的人参加蹦极表演，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来．已知安全带的缓冲时间是1.6s，安全带原长3.2m，取g＝10m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为多少？
F=900N
16.煤矿中用高压水流对着煤层冲击，依靠水流的强大的冲击力可将煤层击落下来，从而达到采煤效果，设水的密度为ρ，水枪口的横截面积为S，水从水枪口喷出的速度为v，水平直射到煤层后速度变为零，则煤层受到水的平均冲力大小为？
F=ρv2S
17.一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后连为一体，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5m，车祸中车内人的质量约60kg，据测算两车相撞前的速度约为30m/s，求：
（1）人受到的平均作用力是多大？
（2）若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体作用时间是1.0s，求这时人体受到的平均平均作用力为多大？
F=5.4×104N
F=1.8×103N
高一物理选修3-5
第十六章动量守恒定律
第2节动量和动量定理
包头市百灵庙中学
史殿斌
生
活
事
例
生活事例
一、动量：
1．定义：物体的质量和速度的乘积。
2．定义式：
3．国际单位：千克·米每秒，符号为：kg·m/s
4．方向：动量是矢量，方向与速度的方向相同，因此动量的运算服从平行四边形法则。
p=mv
5．动量的变化量：
（1）定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差。
（2）公式： （矢量式）。
（3）动量变化量Δp也是矢量，方向：在几何关系中，把初动量和末动量的矢量箭尾放在同
一点，动量变化量的方向是由初
动量箭头的末端，指向末动量箭
头的末端。如图所示。
Δp=p'-p=mv'-mv
（4）若动量增加时，动量变化量的方向与初动量方向相同；若动量减少时，动量变化量的方向与初动量方向相反。
（5）同一直线上动量变化的计算：选定一个正方向，与正方向同向的动量取正值，与正方向反向的动量取负值，从而将矢量运算简化为代数运算。根据计算结果中的正负号确定动量变化量的方向，计算结果中的正负号仅代表方向，不代表大小。
例题1：一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，
如图所示。碰撞前后钢球的
动量变化了多少？
【解析】取水平向右的方向为正方向。碰撞前钢球的动量为：p＝mv＝0.6kg·m/s
碰撞后钢球动量为：p?＝mv?＝-0.6kg·m/s
碰撞前后钢球动量的变化为
?p＝p?-p＝(-0.6-0.6)kg·m/s＝-1.2kg·m/s
动量的变化?p是矢量，求得的数值为负值，表示?p的方向与坐标轴的方向相反，即?p的方向水平向左。
二、动量定理
1.推导：动量定理
假定一个质量为m的物体在碰撞时受到另一个物体对它的作用力是恒力F，在这个力的作用下，物体做匀变速直线运动。在碰撞初始两物体刚刚接触的
时刻t，它的速度为v，在碰撞
结束两物体分离的时刻t′,它
的速度为v′。
那么这个物体在碰撞过程中的加速度为：
由牛顿第二定律：
由于 所以 （1）
（1）式表示：物体动量的变化率等于它所受的力。
（2）
（2）式告诉我们：力越大、作用时间越长，物体的动量增加得越多。看来，F(t?-t)这个量反映了力的作用对时间的积累效应。
2.冲量
（1）定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
（2）定义式：I=Ft
（3）单位：牛·秒（N·s） 。
（4）对冲量的理解：
①冲量是矢量，其恒力冲量的方向与力的方向相同。
②冲量是过程量，它与某一段时间相关。
③物理意义：冲量是力在时间上的积累效果。
3.动量定理
（1）内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合力的冲量。这个关系叫做动量定理。
（2）表达式：I=Δp
I=p?-p
F合t=mvt-mv0
4.对动量定理的说明：
（1）冲量的效果是改变受力物体的动量，因此动量定理是一个关于过程的规律。冲量的大小总等于动量变化量的大小；冲量的方向总跟动量变化量的方向一致。
（2）当几个力同时作用于物体时，表达式中的冲量理解为各个力的合冲量，也是合力的冲量。它表明物体所受合外力是物体动量变化的原因，物体动量的变化是由它受到的合外力经过一段时间积累的结果。
（3）动量定理是一个矢量式，运算应遵循平行四边形定则。若动量定理公式中各量均在一条直线上，可规定某一方向为正，根据已知各量的方向确定它们的正负，从而把矢量运算简化为代数运算。
（4）动量定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程。对于变力作用的情况，理解为变力在作用时间内的平均值。通常叫做平均作用力。
（5）动量定理与牛顿第二定律实质相同，只是动量定理不涉及加速度和位移，涉及时间和速度。在涉及时间和速度时应用起来更方便。
例题2：一个质量为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，速度大小为45m/s，若球棒与垒球的作用
时间为0.01s，球棒对垒球的
平均作用力是多大？
【解析】
设垒球飞向球棒的方向为正方向，球棒对垒球的平均作用力为F。则由动量定理可得：
Ft=mv?-mv 代入数据得：F=-1260N
垒球所受的平均作用力大小为1260N，方向与垒球飞来的方向相反。
启示：要使物体的动量发生一定的变化，可以用较大的力作用较短的时间，也可以用较小的力作用较长的时间。
5．动量定理解释有关现象
玻璃杯落在水泥地面会破碎，落在地毯上不会破碎，怎样解释这个现象？
答：从同样的高度落到地面，两种情况下动量的变化量是一样的，地面对杯子的力的冲量也应该一样，但是柔软的地毯对杯子的作用时间较长，因此作用力会小些，玻璃杯不易破碎。易碎物品运输时要用柔软材料包装，船舷和码头常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力。
旧轮胎的作用
？
【课堂训练】
1.在任何相等的时间内，物体动量变化量相等的运动是（ ）
A．竖直上抛运动 B．匀速圆周运动
C．自由落体运动 D．平抛运动
ACD
2.下列说法正确的是（ ）
A．动能不变，物体的动量一定不变
B．动量为零时，物体一定处于平衡状态
C．物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动
D．物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变
C
3.从同一高度的平台上，抛出三个完全相同的小球，甲球竖直上抛，乙球竖直下抛，丙球平抛，三球落地时的速率相同，若不计空气阻力，则（ ）
A．抛出时三球动量不都相同，甲、乙动量相同，并均小于丙的动量
B．落地时三球的动量相同
C．从抛出到落地过程，三球受到的冲量均不相同
D．从抛出到落地过程，三球受到的冲量均相同
C
4.在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力F的作用下，经过时间t、通过位移x后，动量变为P，动能变为Ek，以下说法正确的是（ ）
A．在F作用下，这个物体经过位移2x，其动量等于2p
B．在F作用下，这个物体经过时间2t，其动量等于2p
C．在F作用下，这个物体经过时间2t，其动能等于4Ek
D．在F作用下，这个物体经过位移2x，其动能等于2Ek
ACD
5.下列关于冲量的描述，正确的是（ ）
A．冲量是力与力的作用时间的乘积，是矢量
B．冲量的方向一定与力的方向一致
C．冲量是物体动量发生改变的原因
D．冲量的单位可以是kg?m/s
ACD
6.如图所示，体操运动员在落地时总要屈腿，这是为了（ ）
A．减小落地时的动量
B．减小落地过程的动量变化
C．减少作用时间增大作用力
D．增加作用时间减小作用力
D
7.关于力做功和力的冲量，下列说法正确的是（ ）
A．作用力做正功时，如果反作用力做功，则一定做负功
B．如果作用力和反作用力都做功，则做的功大小一定相等
C．作用力和反作用力的冲量一定大小相等、方向相反
D．作用力的冲量不为零，其反作用力的冲量可能为零
C
8.质量为m的木箱放置在粗糙的水平地面上，在与水平方向成θ角的恒定拉力F作用下由静止开始在地面上运动，经过时间t速度变为v，则在这段时间内（ ）
A．重力对物体的冲量为零
B．拉力F对物体的冲量大小为Ft
C．拉力F对物体的冲量大小为Ftcosθ
D．合外力对物体的冲量大小为mv
BD
9.材料相同质量不同的两滑块，以相同的初动能在同一水平面上运动，最后都停了下来。下列说法正确的是（ ）
A．质量大的滑块摩擦力做功多
B．质量大的滑块运动的位移大
C．质量大的滑块运动的时间长
D．质量大的滑块摩擦力冲量大
D
10.静止在光滑水平面上的物体，质量为m＝0.5kg，从0时刻起同时受到两个水平力F1、F2的作用，F1、F2与时间t的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．前2s内F1的冲量为4N?S
B．4s末物体的速度为0
C．物体做匀加速直线运动
D．4s内物体的的最大速度为4m/s
BD
11.一质量为0.5kg的小球以12m/s的速度竖直向下撞击水平地面，反弹后离开地面时的速度大小为8m/s，方向竖直向上。设小球与地面的作用时间为0.2s，g取10m/s2，则地面对小球的平均作用力大小为（ ）
A．10N B．15N
C．50N D．55N
D
12.如图所示，将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端放上小球，用力把小球往下压后迅速放开，观察到小球被弹起并离开弹簧向上运动一段距离。不计弹簧重力和空气阻力，在弹簧恢复原长的过程中（ ）
A．小球一直做加速运动
B．弹簧对小球做的功和对桌面做的功相等
C．弹簧对小球的冲量大小和对桌面的冲量大小相等
D．弹簧对小球的弹力做功的平均功率大于小球克服重力做功的平均功率
CD
13.质量为0.5kg的钢球从5.0m高处自由落下，与地面相碰后竖直弹起到达4.05m高处，整个过程经历2.0s，则钢球与地面碰撞时受到地面对它的平均作用力为（g＝10m/s2）（ ）
A．5N B．10 N
C．95 N D．100 N
D
14.质量是40kg的铁锤从5m高处落下，打在水泥桩上，与水泥桩撞击的时间是0.05s。重力加速度g＝10m/s2（不计空气阻力）
（1）撞击水泥桩前铁锤的速度为多少？
（2）撞击时，桩对铁锤的平均冲击力的大小是多少？
v=10m/s
F=8400N
15.质量是60kg的人参加蹦极表演，由于弹性安全带的保护，使他悬挂起来．已知安全带的缓冲时间是1.6s，安全带原长3.2m，取g＝10m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为多少？
F=900N
16.煤矿中用高压水流对着煤层冲击，依靠水流的强大的冲击力可将煤层击落下来，从而达到采煤效果，设水的密度为ρ，水枪口的横截面积为S，水从水枪口喷出的速度为v，水平直射到煤层后速度变为零，则煤层受到水的平均冲力大小为？
F=ρv2S
17.一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后连为一体，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5m，车祸中车内人的质量约60kg，据测算两车相撞前的速度约为30m/s，求：
（1）人受到的平均作用力是多大？
（2）若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体作用时间是1.0s，求这时人体受到的平均平均作用力为多大？
F=5.4×104N
F=1.8×103N