探究動量變化與沖量的關(guān)系

1、1 1 探究動量變化與沖量的關(guān)系知 識 脈 絡(luò)學(xué) 習(xí) 目 標1.理解動量的概念；知道動量和動量的變化量均為矢量；會計算一維情況下的動量的變化量(重點 )2知道沖量的概念，知道沖量是矢量(重點 )3理解動量定理的確切含義，掌握其表達式(重點 )4會用動量定理解釋碰撞、緩沖等現(xiàn)象(難點 )動量和沖量先填空 1沖量(1)定義力和力的作用時間的乘積Ft.(2)公式I Ft.(3)單位沖量的單位是 Ns.(4)矢量性沖量是矢量，其方向跟力的方向相同2動量及動量的變化第 1頁(1)動量定義：運動物體的質(zhì)量m 和速度 v 的乘積公式： pmv .單位：動量的單位是kgm/s.矢量性：動量是矢量，它的方向跟物

2、體的速度方向相同(2)動量的變化定義：物體在某段時間內(nèi)末動量與初動量的矢量差(也是矢量 )， pptp0(矢量式 )動量始終保持在一條直線上時的動量運算：選定一個正方向， 與正方向相同的動量為正，與正方向相反的動量為負，則將矢量運算簡化為代數(shù)運算(此時的正、負號僅代表方向，不代表大小)再判斷 1某物體的速度大小不變，動量一定不變()2物體的質(zhì)量越大，動量一定越大()3物體的動量相同，其動能一定也相同()后思考 動量和動能都是由質(zhì)量和速度定義的物理量，兩者間有什么不同？【提示】動量是矢量， 動能是標量， 動量和動能分別從不同的角度描述了物體的運動效果核心點擊 1動量的性質(zhì)(1)瞬時性：通常說物體

3、的動量是物體在某一時刻或某一位置的動量，動量的大小可用 pmv 表示(2)矢量性：動量的方向與物體的瞬時速度的方向相同(3)相對性：因物體的速度與參考系的選取有關(guān)，故物體的動量也與參考系的選取有關(guān)2沖量的性質(zhì)(1)過程量：沖量描述的是力的作用對時間的積累效應(yīng)，取決于力和時間這兩個因素，所以求沖量時一定要明確所求的是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量第 2頁(2)矢量性：沖量的方向與力的方向相同，與相應(yīng)時間內(nèi)物體動量變化量的方向相同3動量的變化量： 是矢量，其表達式 p p2p1 為矢量式，運算遵循平行四邊形定則，當 p2、p1 在同一條直線上時，可規(guī)定正方向，將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算4動量和動能的比

4、較動量動能物理意義描述機械運動狀態(tài)的物理量1定義式pmvEk2mv2標矢性矢量標量變化決定因素物體所受沖量外力所做的功換算關(guān)系p2p 2mEk，Ek2m1(多選 )關(guān)于物體的動量，下列說法中正確的是 ()A運動物體在任一時刻的動量方向， 一定是該時刻的速度方向B物體的動能不變，其動量一定不變C動量越大的物體，其速度一定越大D物體的動量越大，其慣性不一定越大【解析】動量具有瞬時性， 任一時刻物體動量的方向，即為該時刻物體的速度方向，選項A 正確；動能不變，若速度方向變化，動量也發(fā)生了變化，B 項錯誤；物體動量的大小由物體質(zhì)量及速度大小共同決定，不是由物體的速度唯一決定，故物體的動量大，其速度不一

5、定大，選項C 錯誤，慣性由物體質(zhì)量決定，物體的動量越大，其質(zhì)量并不一定越大，慣性也不一定越大，故選項D 正確【答案】 AD2羽毛球是速度最快的球類運動之一， 運動員扣殺羽毛球的速度可達到 342 km/h，假設(shè)球飛來的速度為 90 km/h，運動員將球以 342 km/h 的速度反向擊回設(shè)羽毛球質(zhì)量為 5 g，擊球過程只用了 0.05 s試求：【導(dǎo)學(xué)號： 06092019】第 3頁(1)運動員擊球過程中羽毛球的動量變化量；(2)運動員擊球過程中羽毛球所受重力的沖量、羽毛球的動能變化量各是多少？【解析】 (1)以羽毛球飛來的方向為正方向，則390p1mv1 510 3.6 kgm/s 0.125

6、 kg m/s3342p2mv2 510 3.6 kgm/s 0.475 kg m/s，所以動量的變化量p p2p1 (0.475 0.125) kgm/s 0.600 kgm/s，所以羽毛球的動量變化大小為 0.600 kg m/s，方向與羽毛球飛來的方向相反(2)羽毛球重力大小為G mg0.05 N所以重力的沖量 I Gt2.5103 N s羽毛球的初速度為v 25 m/s，羽毛球的末速度v 95 m/s11所以 EkEkEk mv2 mv221 J.22【答案】 (1)0.600 kg m/s，與球飛來的方向相反(2)2.5103 N s21 J對動量和動量變化量的兩個提醒(1)動量是矢

7、量，比較兩個物體的動量時，不能僅比較大小，還要比較方向，只有大小相等、方向相同的兩個動量才能相等(2)計算動量變化量時，應(yīng)利用矢量運算法則進行計算對于在同一直線上的矢量運算，要注意選取正方向動 量 定 理 及 其 應(yīng) 用先填空 1內(nèi)容物體所受合力的沖量等于物體的動量變化第 4頁2公式Ftmvt mv0 或 I mvtmv0 或 I p.3矢量性動量定理是矢量式，公式中沖量的方向與動量變化的方向相同4應(yīng)用如果物體的動量變化一定，那么它受到的沖量也一定因此作用時間越短，力就越大；作用時間越長，力就越小再判斷 1物體動量的變化量越大， 物體受到的作用力越大 ()mvt mv02由 F可知，當 F 為

8、恒量時，物體動量的變化與作用時間成正 t比 ( )3物體動量變化量一定時， 力的大小與作用時間無關(guān) ()后思考 在跳高比賽時，在運動員落地處為什么要放很厚的海綿墊子？【提示】跳過橫桿后，落地時速度較大人落到海綿墊子上時，可經(jīng)過較長的時間使速度減小到零， 在動量變化相同的情況下， 人受到的沖力減小， 對運動員起到保護作用核心點擊 1對動量定理的理解(1)適用對象：在中學(xué)物理中，動量定理的研究對象通常為單個物體(2)適用范圍：動量定理不僅適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀物體的高速運動 不論是變力還是恒力， 不論物體的運動軌跡是直線還是曲線， 動量定理都適用(3)因果關(guān)系：合外力的沖量是原因，

9、物體動量的變化量是結(jié)果沖量反映了力對時間的積累效應(yīng)， 與物體的初、末動量以及某一時刻的動量無必然聯(lián)系 物體動量變化的方向與合力的沖量的方向相同， 物體在某一時刻的動量方向與合力的沖量的方向無必然聯(lián)系2動量定理的應(yīng)用第 5頁(1)定性分析有關(guān)現(xiàn)象物體的動量變化量一定時，力的作用時間越短，力就越大，反之力就越小例如，易碎物品包裝箱內(nèi)為防碎而放置碎紙、刨花、塑料泡沫等填充物作用力一定時， 力的作用時間越長， 動量變化量越大， 反之動量變化量就越小例如，雜耍中，用鐵錘猛擊“氣功師”身上的石板令其碎裂，作用時間很短，鐵錘對石板的沖量很小，石板的動量幾乎不變，“氣功師”才不會受傷害(2)定量計算應(yīng)用動量定

10、理可以計算某力或合力的沖量， 通常多用于計算變力的沖量應(yīng)用動量定理可以計算某一過程中的平均作用力， 通常多用于計算持續(xù)作用的變力的平均大小應(yīng)用動量定理可以計算物體的初、末動量，尤其方便處理物體受瞬間沖量的問題(3)應(yīng)用動量定理定量計算的一般步驟3如圖 1-1-1 所示，質(zhì)量為 m 的小球從距離地面高H 的 A 點由靜止開始釋放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到達距地面深度為h 的 B點速度減為零 不計空氣阻力， 重力加速度為 g.關(guān)于小球下落的整個過程，下列說法中正確的有 ()【導(dǎo)學(xué)號： 06092019】圖 1-1-1A小球的機械能減少了 mgHB小球克服阻力做的功為 mg(Hh

11、)C小球所受阻力的沖量等于m 2gHD小球動量的改變量等于所受阻力的沖量【解析】 由動能定理得mg(Hh)Wf0，則 Wf mg(Hh)，所以小球的機械能減少了mg(Hh)，所以 A 選項錯誤， B 選項正確；小球自由落下至地12面過程，機械能守恒， mgH2mv ，v2gH，落到地面上后又陷入泥潭中，由動量定理得 I G If 0 mv，所以 If IGmvI G m 2gH，小球所受阻力的沖量大于 m 2gH，所以 C 選項錯誤；由動量定理知小球動量的改變量等于合外力的第 6頁沖量，所以 D 選項錯誤【答案】 B4高空作業(yè)須系安全帶如果質(zhì)量為m 的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對

12、人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運動 )此后經(jīng)歷時間 t 安全帶達到最大伸長，若在此過程中該作用力始終豎直向上則該段時間安全帶對人的平均作用力大小為_【解析】 安全帶剛要產(chǎn)生作用力時人的速度 v 2gh設(shè)安全帶對人的平均作用力大小為F，取豎直向上為正方向， 由動量定理可得： (Fmg)t0( mv)，解得： Fm 2ghtmg.【答案】 m 2ghmgt5一質(zhì)量為 0.5 kg 的小物塊放在水平地面上的 A 點，距離 A 點 5 m 的位置 B 處是一面墻， 如圖 1-1-2 所示，一物塊以 v09 m/s 的初速度從 A 點沿 AB 方向運動，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為 7 m/s，碰后以 6 m/s 的速度反向運動直至靜止， g 取 10 m/s2.圖 1-1-2(1)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)若碰撞時間為0.05 s，求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F；(3)求物塊在反向運動過程中克服摩擦力所做的功W.1212【解析】 (1)由動能定理，有 mgs2mv 2mv0可得 0.32.(2)由動量定理：有F tmv mv可得 F130 N.12(3)W 2mv 9 J.【答案】 (1)0.