高中物理16.2动量和动量定理课件新人教版-(1)选修3-5.ppt

1、 2 2 动量和动量定理动量和动量定理1.理解动量的概念，知道动量和动量变化均为矢量；会计理解动量的概念，知道动量和动量变化均为矢量；会计算一维情况下的动量变化。算一维情况下的动量变化。2.理解冲量的概念，知道冲量是矢量，掌握冲量与动量变理解冲量的概念，知道冲量是矢量，掌握冲量与动量变化的关系。化的关系。3.理解动量定理的确切含义，掌握其表达式。理解动量定理的确切含义，掌握其表达式。4.能运用动量定理解释有关现象和解决实际问题。能运用动量定理解释有关现象和解决实际问题。学 习 目 标 鸡蛋在同学们生活中是常见的，印象中又是很容易破碎的。本节课鸡蛋在同学们生活中是常见的，印象中又是很容易破碎的。

2、本节课首先通过一个首先通过一个“瓦碎蛋全瓦碎蛋全”的实验导入新课。这是同学们魔术或者杂技的实验导入新课。这是同学们魔术或者杂技中常见的很感难以置信的游戏，很能引起学生的好奇心，激发出学生探中常见的很感难以置信的游戏，很能引起学生的好奇心，激发出学生探究的热情。在讲解动量定理时，再次通过跳远、跳高、铁锤钉钉子等生究的热情。在讲解动量定理时，再次通过跳远、跳高、铁锤钉钉子等生活中常见的现象提出问题，导入新课，使学生体会到物理在生活中是无活中常见的现象提出问题，导入新课，使学生体会到物理在生活中是无处不在的，一些司空见惯的现象通过物理有了明确的认识，从而激发学处不在的，一些司空见惯的现象通过物理有了

3、明确的认识，从而激发学生学习物理的兴趣。生学习物理的兴趣。矢量，同学们都比较熟悉了，但矢量的变化量的计算掌握的还不太矢量，同学们都比较熟悉了，但矢量的变化量的计算掌握的还不太好。新课讲授围绕本节的重点：动量、动量的变化量、冲量等概念的理好。新课讲授围绕本节的重点：动量、动量的变化量、冲量等概念的理解、方向及大小的计算，对动量定理的理解和应用展开。例题设计主要解、方向及大小的计算，对动量定理的理解和应用展开。例题设计主要是针对：是针对：1.动量、动量变化量、冲量、动量定理等概念的理解动量、动量变化量、冲量、动量定理等概念的理解;2.动量动量的变化量、冲量大小的计算和方向的判断的变化量、冲量大小的

4、计算和方向的判断;3.运用动量定理解题的思路运用动量定理解题的思路和规范的解题步骤；和规范的解题步骤；4.运用动量定理求解变力问题和多过程问题；运用动量定理求解变力问题和多过程问题；5.运运用动量定理解释常见现象等。用动量定理解释常见现象等。设 计 思 路新 课 导 入 在上节课探究的问题，对于发生碰撞的两个物体，在碰在上节课探究的问题，对于发生碰撞的两个物体，在碰撞前后物体的什么量可能保持不变撞前后物体的什么量可能保持不变?两物体的质量和速度的乘积两物体的质量和速度的乘积 m 在碰撞前后可能保持不在碰撞前后可能保持不变变，这让人们认识到，这让人们认识到 m 这个物理量具有特别的意义。物理有特

5、别的意义。物理学中把它定义为动量，用字母学中把它定义为动量，用字母 p表示，表示，p=m。笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。的方向性。牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量，更清楚的表示动的质量和速度的乘积叫做动量，更清楚的表示动量的守恒性和方向性。量的守恒性和方向性。惠更斯：明确提出动量的守恒性惠更斯：明确提出动量的守恒性和方向性。和方向性。在物理学中，把物体的质量在物理学中，把

6、物体的质量 m 和速度和速度 的乘积叫做的乘积叫做物体的动量物体的动量 p，用公式表示为，用公式表示为 在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是是 kgm/s是状态量，与某一时刻相对应是状态量，与某一时刻相对应1.定义：定义：p=m2.单位：单位：3.对动量的理解对动量的理解(2)瞬时性瞬时性:(1)矢量性矢量性:方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同(3)相对性相对性:物体的动量与参考系的选择有关，物体的动量与参考系的选择有关，中学阶段常中学阶段常以地球为参考系以地球为参考系新 课 讲 授ppp动

7、量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与的方向相同：（在同一直线上的问题采用代数运算）的方向相同：（在同一直线上的问题采用代数运算）5.动量的变化（动量的变化（p）(1)定义：物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的定义：物体的末动量与初动量的矢量差叫做物体动量的 变化变化(2)表达式：表达式：p=m动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。不在同一条直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则试讨论以下几种运动的动量变化情况试讨论以下几种运动的动量变化情况物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动物体做自由

8、落体运动物体做自由落体运动物体做平抛运动物体做平抛运动物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动动量大小、方向均不变动量大小、方向均不变动量方向不变，大小随时间推移而增大动量方向不变，大小随时间推移而增大动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大动量方向时刻改变，大小不变动量方向时刻改变，大小不变？思考与讨论思考与讨论1.动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。2.动量是矢量，动能是标量。动量是矢量，动能是标量。动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生

9、变化。变化时，动量一定发生变化。3.动量与动能的定量关系动量与动能的定量关系动量发生动量发生变化变化速度大小改变方向不变速度大小改变方向不变速度大小不变方向改变速度大小不变方向改变速度大小和方向都改变速度大小和方向都改变动能改变动能改变动能改变动能改变动能不变动能不变22k122pEmm k2pmE 拓展拓展例例1 一个质量一个质量m=0.1 kg 的钢球，以的钢球，以=6 m/s 的速度水平向右的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回，沿着同一直线以运动，碰到一个坚硬物后被弹回，沿着同一直线以=6 m/s 的速度水平向左运动，如图所示。碰撞前后钢球的动量各是的速度水平向左运动，如图所示。碰

10、撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？典 例 探 究典 例 探 究在日常生活中，有不少这样的事例：在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里；跳远时要跳在沙坑里；跳高时在下落处要放海绵垫子；跳高时在下落处要放海绵垫子；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎 而在某些情况下，我们又不希望缓冲，比如用铁锤钉而在某些情况下，我们又不希望缓冲，比如用铁锤钉钉子，这是为什么呢？钉子，这是为什么呢？这样做的目的是为了缓冲这样做的目的是为了缓

11、冲？思考与交流思考与交流由牛顿第二定律有：由牛顿第二定律有：F=ma加速度：加速度：0at 整理得：整理得：Ft=m m00Fmt 即：即：F 作用了时间作用了时间 tFF01.定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。冲量。2.公式：公式：I=Ft 单位，在国际单位制中时牛单位，在国际单位制中时牛秒（秒（Ns）(1)冲量是冲量是矢量矢量，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同。(2)冲量是过程量冲量是过程量，是力对时间的积累效应。，是力对时间的积累效应。(3)冲量和功不同冲量和功不同，恒力

12、在一段时间内可能不做功，但一定有，恒力在一段时间内可能不做功，但一定有 冲量。冲量。(4)冲量的计算要明确求哪个力的冲量冲量的计算要明确求哪个力的冲量，还是物体的合外力的，还是物体的合外力的 冲量。冲量。I=Ft 只能求恒力的冲量。只能求恒力的冲量。例例2 把一个质量把一个质量 m=2 kg的小球沿水平方向抛出，不计空气的小球沿水平方向抛出，不计空气阻力，经阻力，经 t=5 s，求小球受到的重力的冲量，求小球受到的重力的冲量I。(取取g=10m/s2)例例3 如图所示，物体静止在水平地面上，先用水平恒力如图所示，物体静止在水平地面上，先用水平恒力 F1拉拉物体，然后用水平恒力物体，然后用水平恒

13、力F2 拉物体，这两个力作用的时间分别拉物体，这两个力作用的时间分别为为 t1和和t2，求物体受，求物体受 F1、F2 作用的合冲量。作用的合冲量。F1F2I=mgt=100 Ns，方向竖直向下，方向竖直向下I合合=F1t1+F2t2典 例 探 究典 例 探 究 物体在一个过程始末的物体在一个过程始末的动量变化动量变化等于它在这个过等于它在这个过程中所受力的程中所受力的冲量冲量。p=Ft对动量定理的理解对动量定理的理解2.动量的变化率：动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的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，得比值。由动量定理，得 ，可见，动量的变化率等于物，可

14、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。之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。pFt 在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值。用，则该恒力就叫变力的平均值。3.动量定理的适用范围

15、动量定理的适用范围:动量定理不但适用于恒力，也适动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。对于用于随时间变化的变力。对于变力变力，动量定理中的，动量定理中的 F 应理应理解为变力在作用时间内的解为变力在作用时间内的平均值平均值。动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。鸡蛋从高处下落是否会被打破？鸡蛋从高处下落是否会被打破？鸡蛋从某一高度下落，分别与石头和海绵垫接触前的速度是鸡蛋从某一高度下落，分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同

16、。而两种情况零，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，与石头碰时作用时间短，与海绵垫相碰下的相互作用时间不同，与石头碰时作用时间短，与海绵垫相碰时作用时间较长，由时作用时间较长，由 Ft=p 知，鸡蛋与石头相碰时作用大，会被知，鸡蛋与石头相碰时作用大，会被打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破。打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破。海海 绵绵石石 头头？想 一 想想 一 想 例例 4 一个质量一个质量 m=0.18 kg 的垒球，以的垒球，以0=25 m/s 的水平速的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小变度飞向球棒，被

17、球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小变为为 =45 m/s。设球棒与垒球的作用时间。设球棒与垒球的作用时间 t=0.01 s，求球棒对，求球棒对垒球的平均作用力。垒球的平均作用力。典 例 探 究典 例 探 究运用动量定理解题的一般步骤1.确定研究对象：一般为单个物体；确定研究对象：一般为单个物体；2.明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；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；明确研究对象的初末状态及相应的动量；4.选定正方向，确定在物理过程中研究对象的动量的变化；选定正方向，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

18、代入数据求解。根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要跳入沙坑中？跳入沙坑中？对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。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。对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。？想 一 想想 一 想瓷器包装水果套袋高空蹦极一、动量一、动量1.质量和速度的乘积叫做物体的动量质量和速度的乘积叫做物体的动量2.公式：公式：p=m3.动量是矢量，方向与速度方向一致动量是矢量，方向与速度方向一致二、冲量二、冲量1.定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。定义：力与力

19、的作用时间的乘积叫做力的冲量。2.公式：公式：I=Ft3.冲量是矢量，方向与作用力方向一致冲量是矢量，方向与作用力方向一致三、动量定理三、动量定理1.定义：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过定义：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力的冲量。程中所受力的冲量。2.表达式：表达式：Ft=p p课 堂 总 结1.关于动量的变化，下列说法正确的是（关于动量的变化，下列说法正确的是（）A.在直线运动中，物体的速度增大时，动量的增量在直线运动中，物体的速度增大时，动量的增量 p 的方向和运动方向相同的方向和运动方向相同 B.在直线运动中，物体的速度减小时，动量的增量在直线运动中

20、，物体的速度减小时，动量的增量 p 的方向和运动方向相反的方向和运动方向相反 C.物体的速度大小不变时，动量的增量物体的速度大小不变时，动量的增量 p 为零为零 D.物体做曲线运动时，动量的增量物体做曲线运动时，动量的增量 p 一定不为零一定不为零ABD课 堂 测 试A+A+2.关于冲量，下列说法正确的是（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冲量的方向就是物体受力的方向A3.把

21、重物压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物把重物压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着物体一起运动，若迅速拉动纸带，纸带将会从重物跟着物体一起运动，若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出，解释这一现象的正确说法是下抽出，解释这一现象的正确说法是()A.在缓慢拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力大在缓慢拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力大B.在迅速拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力小在迅速拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力小C.在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大D.在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小CD答案：答案：3 N4.一质量一质量m=100 g 的小球从的小球从 h=0.8 m 高处自由下落到高处自由下落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了历了t=0.2 s，不计空气阻力。求这段时间内软垫对，不计空气阻力。求这段时间内软垫对小球的作用力大小。（取小球的作用力大小。（取 g=10 m/s2）