人教版高中物理选修3-5第十六章16.2 动量和动量定理（共54张PPT）

(共54张PPT)
动量和动量定理
2
2
为什么汤姆·克鲁斯能安全的到达地面？
你能用物理知识解释一下吗？
v1
笔记时间
1.定义：质量与速度的乘积。
一、动量
2.表达式：
3.单位：kg·m/s
4.矢量：方向与速度的方向相同
某时刻或某位置的瞬时速度
状态量
5.动量的变化量：
①若初、末动量在一条直线上，则应先规定正方向，把矢量运算转为代数运算。
v2
规定向右为正方向，则
)
方向向左
②若初、末动量不在一条直线上，则利用平行四边形定则或三角形定则运算。
v1
v2
p1
p2
-p1
Δp
Δp的方向竖直向上，再利用几何知识求出Δp的大小
三角形定则
　
质量为0.5
kg的物体，运动速度为3
m/s，它在一个变力作用下速度变为7
m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为(　　)A．5
kg·m/s，方向与原运动方向相反B．5
kg·m/s，方向与原运动方向相同C．2
kg·m/s，方向与原运动方向相反D．2
kg·m/s，方向与原运动方向相同
规定初速度方向为正方向，则
A
6.动量与动能的换算关系
p
用v的大小和方向
动量变化动能不一定变化；
而动能变化动量一定变化。
仅代入v的大小
例如:匀速圆周运动
+at
移项
at
两边乘以m
ma?t
末位置
的动量
初位置
的动量
？？
笔记时间
1.定义：力与作用时间的乘积。
二、冲量
2.表达式：
3.单位：N·s
4.矢量：方向与力的方向相同
过程量
5.冲量反映了力在时间上的积累。
①先求出每个力的冲量，再求出这些冲量的矢量和；
6.合冲量的求解方法：
②如果每个力的作用时间相等，则可先求出合力，再用I=Ft求合冲量。
　
如图所示，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，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)
f
G2
mg
FN
G1
解:
方向竖直向下
方向垂直斜面向上
方向沿着斜面向上
笔记时间
7.变力冲量的求解方法：
①微元法：
④应用动量定理求解变力的冲量。
把全程的时间分成若干极短的时间段Δt1、
Δt2、
Δt3、……，在每一小段中认为该力是恒力，分别求出每个时间段的冲量，再求这些冲量的矢量和。
②图像法：F-t图像与横轴围成的面积表示冲量；
③平均值法：若F随时间t均匀变化，可用平均力求冲量；
F
O
t
t1
t2
F1
F2
+at
移项
at
两边乘以m
ma?t
末位置
的动量
初位置
的动量
冲量
笔记时间
1.内容：物体在一个过程中始、末的动量的变化量等于它在这个过程中所受合力的冲量；
三、动量定理
2.表达式：
3.适用范围比牛顿运动定律广：直线曲线，恒力变力，宏观微观。
Δp与I合、F合方向相同；
t
合力等于动量的变化率；
+
+……
常用于求解变力的冲量或平均作用力
笔记时间
4.合力的冲量是动量变化的原因。
5.动量定理的应用：通过延长力的作用时间，达到减小作用力的目的。
汽车碰撞时弹出的安全气囊、车头的溃缩
t
包裹外面的泡沫、气泡
带气垫的运动鞋
下落时屈膝
码头上旧轮胎
?
　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，求此力的大小和方向．(g取10
m/s2)
解:人落在蹦床上时的速度为v1，方向向下
人从蹦床上弹起时的速度为v2，方向向上
规定向下为正方向，在人与蹦床接触的过
程中，运用动量定理
v1
v2
得
方向竖直向上
F
mg
6.应用动量定理的步骤
①选取研究对象；
④选取正方向，确定各冲量、动量的正负；
②受力分析并确定各力的作用时间；
③找出物体的初末状态，并确定相应的动量；
⑤列方程求解；
课堂小结
一、动量
1、公式：p=mv
2、动能与动量的关系：
二、冲量
1、公式：I=Ft
2、合冲量的求解方法：
三、动量定理
1、公式：mv2-mv1=F1t1+F2t2+……
2、应用：通过延长作用时间，达到减小作用力的目的；
p
谢谢聆听
　
(多选)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是(　　)
A．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用力大，而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小
相同
相同
速度相等
动量也相等
相等
相同
相同
落在水泥地上作用时间短，动量变化的快
C
?
水泥地时间短
力大
相同
D
第2节《动量和动量定理》习题
P9-P16
一、动量1．动量(1)定义：物体的质量和速度的乘积．(2)定义式：p＝
．(3)单位：在国际单位制中，动量的单位是
，符号为
kg·m/s.(4)方向：动量是
，其方向与物体的
相同．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
(此时的正、负号仅表示方向，不表示大小)．
mv
千克米每秒
矢量
速度
末动量
初动量
P2-P1
代数运算
(1)物体的质量越大，动量一定越大．(　　)(2)物体的速度大小不变，动量一定不变．(　　)(3)物体动量大小相同，动能一定相同．(　　)
×
×
×
动量是矢量，速度方向变化时，动量就变化。
?
质量不同，动能就不同
二、动量定理1．冲量(1)定义：力与力的作用时间的乘积．(2)定义式：I＝
．(3)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的
的物理量，力越大，作用时间越长，冲量就越大．(4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是
，符号为N·s.(5)矢量性：如果力的方向恒定，则冲量的方向与力的方向
；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
Ft
积累
牛秒
相同
?
2．动量定理(1)内容：物体在一个过程始末的
等于它在这个过程中所受力的
．(2)公式：F(t′－t)＝
，或
＝I.
(1)动量和冲量的单位是等价的，所以二者是同一物理量的不同叫法．(　　)(2)用力推物体但没推动，则这个力对物体的冲量为零．(　　)(3)跳高比赛时，在运动员落地处放置很厚的海绵垫子可以减小冲量．(　　)
动量变化量
冲量
mv2-mv1
Δp
×
×
×
减小作用力
　
(多选)关于动量的概念，下列说法中正确的是(
　　)A．动量大的物体惯性一定大B．动量大的物体运动一定快C．动量相同的物体运动方向一定相同D．动量相同的物体速度小的惯性大
CD
p=mv
　
(多选)下列说法中正确的是(
　　)A．动能变化的物体，动量一定变化B．动能不变的物体，动量一定不变C．动量变化的物体，动能一定变化D．动量不变的物体，动能一定不变
AD
匀速圆周运动
匀速圆周运动
?
　
质量为0.5
kg的物体，运动速度为3
m/s，它在一个变力作用下速度变为7
m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为(　　)A．5
kg·m/s，方向与原运动方向相反B．5
kg·m/s，方向与原运动方向相同C．2
kg·m/s，方向与原运动方向相反D．2
kg·m/s，方向与原运动方向相同
规定初速度方向为正方向，则
A
　
关于冲量，下列说法正确的是(　　)A．冲量是物体动量变化的原因B．作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C．动量越大的物体受到的冲量越大D．冲量的方向就是物体受力的方向
I=Ft
A
动量变化量越大，冲量就越大
力的方向不变时
　
如图所示，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，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)
f
G2
mg
FN
G1
解:
方向竖直向下
方向垂直斜面向上
方向沿着斜面向上
　
(多选)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打碎，其原因是(　　)
A．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢D．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用力大，而掉在草地上的玻璃杯受地面的冲击力小
相同
相同
速度相等
动量也相等
相等
相同
相同
落在水泥地上作用时间短，动量变化的快
C
?
水泥地时间短
力大
相同
D
　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，求此力的大小和方向．(g取10
m/s2)
解:人落在蹦床上时的速度为v1，方向向下
人从蹦床上弹起时的速度为v2，方向向上
规定向下为正方向，在人与蹦床接触的过
程中，运用动量定理
v1
v2
得
方向竖直向上
F
mg
1．关于物体的动量，下列说法中正确的是(　
　)A．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B．物体的动能不变，其动量一定不变C．动量越大的物体，其速度一定越大D．物体的动量越大，其惯性也越大
A
例如：匀速圆周运动
p=mv
2．(多选)恒力F作用在质量为m的物体上，如图所示，由于地面对物体的摩擦力较大，物体没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是(　　)A．拉力F对物体的冲量大小为零B．拉力F对物体的冲量大小为FtC．拉力F对物体的冲量大小是Ftcos
θD．合力对物体的冲量大小为零
AD
3．跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于(　　)A．人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上的小B．人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上的小C．人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的小D．人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上的小
沙坑时间长
力小
相同
D
绳子刚好伸直紧时人的速度为v，方向向下
从绳子刚好伸直到速度为0的过程中，
运用动量定理
mg
F
规定向下为正方向
得
A
v
v=0
5．质量为m的篮球自由落下，以大小为v1的速度碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地速度大小为v2。在碰撞过程中，地面对篮球的冲量的方向和大小为(　　)A．向上，m(v1－v2)B．向上，m(v1＋v2)C．向下，m(v1－v2)D．向下，m(v1＋v2)
v1
v2
运用动量定理
规定向下为正方向
得
B
F
mg
6．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，如图所示，若球跟墙的作用时间为0.05
s，则小球所受到的平均作用力大小为________
N。
运用动量定理
规定向右为正方向
得
90
F
7．质量m＝70
kg的撑竿跳高运动员从h＝5.0
m高处落到海绵垫上，经Δ
t1＝1
s后停止，则该运动员身体受到的平均冲力约为多少？如果是落到普通沙坑中，经Δt2＝0.1
s停下，则沙坑对运动员的平均冲力约为多少？(g取10
m/s2)
解:人落在海绵垫时的速度为v，方向向下
规定向下为正方向，在人与海绵垫床接触的过
程中，运用动量定理
v
得
F
mg
若落在沙坑中，同理
得
8．篮球运动是一项同学们喜欢的体育运动，为了检测篮球的性能，某同学多次让一篮球从h1＝1.8
m处自由下落，测出篮球从开始下落至第一次反弹到最高点所用时间为t＝1.3
s，该篮球第一次反弹从离开地面至最高点所用时间为0.5
s，篮球的质量为m＝0.6
kg，g取10
m/s2。求篮球对地面的平均作用力(不计空气阻力)。
解:篮球落在蹦地面上时的速度为v1，方向向下
篮球从地面上弹起时的速度为v2，方向向上
规定向下为正方向，在篮球与地面接触的过
程中，运用动量定理
v1
v2
得
方向竖直向下
F
mg
9．水力采煤时，用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层．设水柱直径d＝30
cm，水速v＝50
m/s，假设水柱射在煤层的表面上，冲击煤层后水的速度变为零，求水柱对煤层的平均冲击力．(水的密度ρ＝1.0×103
kg/m3)
解:在时间t内，水的质量为
在这一部分水冲击煤层的过程中，运用动量定理
规定向右为正方向
得
方向向左
1．关于动量，下列说法正确的是(　　)A．速度大的物体，它的动量一定也大B．动量大的物体，它的速度一定也大C．只要物体运动的速度大小不变，物体的动量也保持不变D．质量一定的物体，动量变化越大，该物体的速度变化一定越大
D
2．如图所示，质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动，经过时间t1速度变为零然后又下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为F1.在整个过程中，重力对滑块的总冲量为(　　)A．mgsin
θ(t1＋t2)
B．mgsin
θ(t1－t2)
C．mg(t1＋t2)
D．0
C
3．质量为1
kg的物体做直线运动，其速度图象如图所示．则物体在前10
s内和后10
s内所受合外力的冲量分别是(　　)A．10
N·s，10
N·s
B．10
N·s，－10
N·sC．0，10
N·s
D．0，－10
N·s
运用动量定理
D
4．如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，在到达斜面底端的过程中(　　)A．重力的冲量相同
B．弹力的冲量相同C．合力的冲量相同
D．以上说法均不对
得
运动时间不同
I=mgt,时间不同
支持力方向不同
合力方向不同
D
5．篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球．接球时，两手随球迅速收缩至胸前．这样做可以(　　)A．减小球对手的冲量
B．减小球对手的冲击力C．减小球的动量变化量
D．减小球的动能变化量
B
6．质量为60
kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来．已知弹性安全带的缓冲时间是1.5
s，安全带自然长度为5
m，g取10
m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为(　　)A．500
N
B．1
100
N
C．600
N
D．1
000
N
绳子刚好伸直紧时人的速度为v，方向向下
从绳子刚好伸直到速度为0的过程中，
运用动量定理
mg
F
规定向下为正方向
得
D
7．A、B两球质量相等，A球竖直上抛，B球平抛，两球在运动中空气阻力不计，则下列说法中正确的是(　　)A．相同时间内，动量的变化大小相等，方向相同B．相同时间内，动量的变化大小相等，方向不同C．动量的变化率大小相等，方向相同D．动量的变化率大小相等，方向不同
方向竖直向下
√
√
AC
8．古时有“守株待兔”的寓言，设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死．若兔子与树桩发生碰撞，作用时间为0.2
s，则被撞死的兔子的奔跑的速度可能是(　　)
A．1
m/s
B．1.5
m/s
C．2
m/s
D．2.5
m/s
规定兔子运动的方向为正方向，在兔子与树桩接触的过程中，运用动量定理
得
CD
9．下列说法正确的是(　　)A．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B．物体的加速度不变，其动量一定不变C．物体的速度大小不变时，动量的增量Δp为零D．物体做曲线运动时，动量的增量一定不为零
A
速度
速度不变
p1=mv
p2=mv
p2
p1
p2
-p1
Δp
方向向左下方
D
10．如图所示，铁块压着一张纸条放在水平桌面上，第一次以速度v抽出纸条后，铁块落在水平地面上的P点，第二次以速度2v抽出纸条，则(　　)
A．铁块落地点在P点左边B．铁块落地点在P点右边C．第二次纸条与铁块的作用时间比第一次短D．第二次纸条与铁块的作用时间比第一次长
规定向右为正方向，在拉纸条的过程中，运用动量定理
得
纸条与铁块间的摩擦力作用时间越短，铁块获得的速度就越小
A
C
11．一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5
m，据测算两车相撞前速度均约为30
m/s，则(1)假设两车相撞时人与车一起做匀减速运动，试求车祸中车内质量约为60
kg的人受到的平均冲力是多大？(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体的作用时间是1
s，这时人体受到的平均冲力为多大？
解:(1)对于任意一辆汽车，运用动能定理
得
(2)对于任意一辆汽车，运用动量定理
得
规定汽车运动方向为正方向
v0
F
x
v=0
12．一质量为0.5
kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5
m的位置B处是一面墙，如图所示，一物块以v0＝9
m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7
m/s，碰后以6
m/s的速度反向运动直至静止，g取10
m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05
s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.
解:(1)在AB过程中，运用动能定理
得
(2)在撞墙过程中，运用动量定理
得
规定运动方向为正方向
v0
A
B
v1
f
A
B
v1
v2
F
12．一质量为0.5
kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5
m的位置B处是一面墙，如图所示，一物块以v0＝9
m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7
m/s，碰后以6
m/s的速度反向运动直至静止，g取10
m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05
s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.
(3)在反向运动过程中，运用动能定理
得
v=0
A
B
v2
f
13．一物体放在水平地面上，如图甲所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示。求：
(1)0～8
s时间s内拉力的冲量；(2)0～6
s时间内物体的位移；(3)0～10
s时间内，物体克服摩擦力所做的功。
解:(1)F-t图像与横轴围成的面积表示冲量
(2)v-t图像与横轴围成的面积表示位移
(3)由6-8s可知，f=2N
物体克服摩擦力做功30J