资源简介

(共40张PPT)
学习目标：
1、理解动量和动量的变化及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量.
2、理解冲量的概念，理解动量定理及其表达式.
3、能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题．
动量和动量定理
思考与讨论：
足球运动员用头顶球。
足球的速度不同，对运动员的作用效果有什么不同么？如果换成铁球呢？
一个物体的质量越大,速度越大,则它对另一物体的作用效果也越大。为了表征运动物体的这一特性， 引入一个新的物理量——动量。
精讲一、动量 ( p )
1、概念：在物理学中，物体的质量m和速度v的乘积叫做动量。
2、定义式：p = mv
3、单位： kg ·m/s
5、对动量的理解：
（1）矢量性：运算遵循平行四边形定则
（2）瞬时性：是状态量，与某一时刻相对应。
（3）相对性：物体的动量与参照物的选择有关
4、方向:由速度方向决定，与该时刻速度的方向相同；
思考讨论：
以下几种运动的动量是否变化。
①路面上匀速直线行驶的汽车
②空中下落的粉笔头
③飞机投射出去的导弹
④随摩天轮匀速圆周运动的小男孩
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
精讲二、动量的变化量
1.表达式：
2.矢量性： p的方向与△v的方向相同，一维情况下，提前规定正方向。
P
P′
(1)同一直线上动量变化的运算：
ΔP
P
P′
ΔP
P′
P
P′
ΔP
P′
P′
Δ p = p末－ p初 = mΔv
P
P′
(2)不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则：
ΔP
P
P′
ΔP
也称三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
3.过程性：动量变化量对应于一段时间(或一段位移)。
4.动量和动能的区别与联系
物理量 动量 动能
区别 标矢性 矢量 标量
大小 p=mv Ek＝mv2/2
变化 情况 v变化，p一定变化 v变化,ΔEk可能为零
联系 1、 一个质量m= 0.1 kg 的钢球，以v = 6 m/s 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v'= 6 m/s 的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量各是多少？钢球的动量变化了多少？
解决矢量类问题要先规定正方向
2、羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100m/s，假设球飞来的速度为50 m/s，运动员将球以100m/s的速度反向击回。设羽毛球的质量为10g，试求：
(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；
(2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量。
ΔEk＝Ek′－Ek＝37.5 J
Δp＝p2－p1＝－1.5 kg·m/s
【变式1】(2018·全国卷Ⅰ)高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段，列车的动能(　　)
A.与它所经历的时间成正比 　 B.与它的位移成正比
C.与它的速度成正比 　 D.与它的动量成正比
B
讨论与思考：事实表明，碰撞中对某物而言，动量会发生变化。导致物体动量变化的原因是什么？
动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。
设一个质量为m的物体，在碰撞时候受到另一个物体对它的作用力F，在这个力的作用下做匀变速直线运动，时间由t变为t′，速度由v变为v′。
设一个质量为m的物体，在碰撞时候受到另一个物体对它的作用力F，在这个力的作用下做匀变速直线运动，时间由t变为t′，速度由v变为v′。
讨论与思考：
变式
这个量反映了力的作用对时间的积累效应，力越大，作用时间越长，物体动量增加的越多。
物体动量的变化率等于它所受的合外力。
精讲三、冲量
1、概念:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
2、定义式： I=Ft 单位：N·s
3、对冲量的理解
（1）冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应。
求冲量一定要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量。
（2）矢量性：方向由力的方向决定
4、冲量（恒力）的计算
(1)某个力的冲量：仅由该力和力的作用时间共同决定，与其他力是否存在及物体的运动状态无关.
(2)求合冲量
①一维情形可以化为代数和
②如果不在一条直线上，求合冲量遵循平行四边形定则。两种方法：
1）可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；
2）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.
类比于求总功
功 冲量
定义式 W＝Flcosθ(恒力) I＝FΔt(恒力)
意义 力对位移的累积效果 力对时间的累积效果
性质 标量，正负表示力对运动起促进还是阻碍作用 矢量，正负表示方向
特征 过程量，对应一段位移 过程量,对应一段时间
大小 关系 (1)功为零，冲量不一定为零 (2)一个力的冲量为零，功一定为零 5、功与冲量的比较
思考：如何求变力做功？变力的冲力？
精讲四、动量定理
1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，
这就是动量定理。
2、表达式：
或
3、加深理解：
1）物理意义：合外力的冲量是动量变化的原因；
2）矢量式：合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同：
3）相等性：物体在时间Δt内所受合外力的冲量等于物体在这段时间Δt内动量的变化量。
4）独立性：某方向的冲量只改变该方向上物体的动量。
思考与讨论：变力与动量变化有什么关系？
F1
F2
F3
F4
Fn
变力
……
微元法
力与作用时间乘积的累积
4、适用范围：
①动量定理不仅适用于恒力，而且也适用于变力。
②对于变力，动量定理中的力F应为变力在作用时间内的平均值。
③不仅适用于单个物体，而且也适用于物体系统。
过程量
过程量
因
果
运用动量定理解题步骤：
1.明确研究对象，确定研究的过程
2.规定正方向
3.受力分析,分析过程中的力及每个力作用的时间——求I
4.运动分析,分析过程的初末状态，确定初末速度——求 p
5.用I= p列方程求解
3、蹦床运动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60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s，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)
1.5×103 N　方向向上
【变式2】质量为m的钢球自高处下落，以速率 v1落地，
竖直向上弹回，离地的速率为 v2，碰撞过程中合力对钢球的冲量的方向大小为( )
A. 向下，m(v1-v2)
B. 向下，m(v1+v2)
C. 向上，m(v1-v2)
D. 向上，m(v1+v2)
D
解释：以初速度方向为正，由动量定理，有
冲量方向与合外力方向一致，与动量该变量方向一致。
【变式3】高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)。此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上。则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(　　)
A.＋mg B. －mg
C. ＋mg D. －mg
A
4. 质量为1kg的物体从高5m处的平台上以10m/s
的速度水平抛出，不计空气阻力， g取10m/s2，求
(1)物体落地时的动量；
(2)物体落地过程中动量的变化。
提示：物体在做平抛运动时候，竖直方向做自由落体，水平方向在做匀速直线运动，即有两个方向的动量变化。在运用动量定理处理二维动量变化问题时，可以建立直角坐标系在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。
思路：转化思维！！
曲线运动的动量增量—合外力冲量
【变式4】 如图所示PQS是固定于竖直平面内的光滑的1/4圆轨道，圆心O在S的正上方。如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑的1/4圆周轨道，圆心O在S的正上方。在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。以下说法正确的是( )
A. a比b先到达S，它们在S点的动量不相同
B. a与b同时到达S，它们在S点的动量不相同
C. a比b先到达S，它们在S点的动量相同
D. b比a先到达S，它们在S点的动量相同
A
动量定理的应用
(1)动量定理说明合外力冲量与动量增量的数值相等、方向一致、单位等效，但单位不能互用。
(2)动量定理表达式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力，可以是恒力，也可以是变力。当合外力是变力时，F应该是合外力对物体作用时间t的平均值。
3.几点说明：
由Ft=ΔP可知：
①△P一定，t短则F大，t长则F小；
——缓冲装置
②t一定，F大则△P大，F小则△P小；
③F一定，t长则△P大，t短则△P小。
(多选)如图描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的曲线和动量变化率随时间变化的曲线。若不计空气阻力，取竖直向上为正方向，那么正确的是(　　)
CD
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Δt1＝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)
一、动量定理的应用
1.解释现象：用动量定理解释的现象一般可分为两类：一类是物体的动量变化一定，此时力的作用时间越短，力就越大；作用时间越长，力就越小。另一类是作用力一定，此时力的作用时间越长，动量变化越大，力的作用时间越短，动量变化越小。分析问题时，要把哪个量一定、哪个量变化搞清楚。
【典例1】玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与水泥地撞击过程中(　　)
A．玻璃杯的动量较大
B．玻璃杯受到的冲量较大
C．玻璃杯的动量变化较大
D．玻璃杯的动量变化较快
1. 跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于(　　)
A．人跳在沙坑上的动量比跳在水泥地上小
B．人跳在沙坑上的动量变化比跳在水泥地上小
C．人跳在沙坑上受到的冲量比跳在水泥地上小
D．人跳在沙坑上受到的冲力比跳在水泥地上小
D
2.如图所示，一铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉到地面上的P点，若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点为(　　)
A．仍在P点
B．在P点左侧
C．在P点右侧不远处
D．在P点右侧原水平位移的两倍处
2.求动量的变化量
1、将质量为m=1kg的小球，从距水平地面高h=5m处，以v0=10m/s的水平速度抛出，不计空气阻力，g取10m/s2。求：
（1）抛出后0.4s内重力对小球的冲量；
（2）平抛运动过程中小球动量的增加量Δp；
（3）小球落地时的动量p′。
p
p
p，
思路：转化思维！！
曲线运动的动量增量—合外力冲量
5.在任何相等时间内，物体动量的变化总是相等的运动可能是
A．匀速圆周运动 B．匀变速直线运动
C．自由落体运动 D．平抛运动
一、动量定理的应用
2.求动量的变化量
转换思维！！！
I 相同——恒力！
3.求变力的冲量（求变力的平均值）
碰撞的作用力一般是变力，不能用牛顿第二定律求解，只能借助动量定理
3、质量是60kg的建筑工人不慎从高空跌下,由于弹性安全带的保护作用,最后使人悬挂在空中。已知弹性安全带缓冲时间为1.2s,安全带伸直后长5m,求安全带所受的平均冲力。(跌落前,安全带的固定端和建筑工人在同一高度,g取10m/s2)
由动量定理得： Ft=mv-mv0
解得：F=1100N
解：
4.建立流体的模型，解决连续作用问题
19.一艘宇宙飞船以v=1.0×104 m/s的速度进入密度为 ρ=2.0×10-7 kg/m3的微陨石流中,如果飞船在垂直于运动方向上的最大截面积S=5 m2,且认为微陨石与飞船碰撞后都附着在飞船上。为使飞船的速度保持不变,飞船的牵引力应为多大
动量定理既适用于恒力作用下的问题，也适用于变力作用下的问题．如果是在变力作用下的问题，由动量定理求出的力是在t时间内的平均值．
此类问题在正确地建立起“物理模型”后，关键是找出动量发生变化的那部分质量与时间的关系，即找出在某一Δt时间内动量变化的那部分质量Δm.由于连续体问题，无法用牛顿运动定律求解，可以建立一物理模型用动量定理求解.
建立如下的“管道模型”：在时间△t内被飞船吸附的陨石都分布在以S为横截面积、长为L=v·Δt的柱体内，这部分微小陨石的质量Δm=ρSL=ρvSΔt.它们被吸附后具有的动量p 2 =Δm=ρv 2 SΔt，吸附前的动量为p 1 =0.
由动量定理：p 2 -p 1 =Ft
解得：F=100N
三、重力是否可以忽略
15. 物体为40kg的重锤从5m高处落下，打在水泥桩上，与水泥桩撞击的时间为0.05s。撞击时，铁锤对桩的平均撞击力为多大？（g=10m/s2)
16.某消防队员质量60Kg从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5s.在着地过程中，对他双脚的平均作用力估计为多少
作用时间较长，作用力较小，重力均不能忽略。
作用时间较短，作用力较大，重力能忽略。
F=8400N
四、对多过程应用动量定理
13.在水平力F=30 N的作用下，质量m=5 kg的物体由静止开始沿水平面运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体向前运动的时间为________s。（g取10m/s2）
对全过程：
变式：在水平力F=30 N的作用下，质量m=5 kg的物体由静止开始沿水平面运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，若F作用6m后撤去，撤去F后物体向前运动的位移为________m。（g取10m/s2）
对全过程：

展开更多......

收起↑