202X版高中物理第1章碰撞與動(dòng)量守恒1.1探究動(dòng)量變化與沖量的關(guān)系課件滬科版選修3_5

1、1.1探究動(dòng)量變化與沖量的關(guān)系第1章碰撞與動(dòng)量守恒學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解沖量和動(dòng)量的定義、公式、單位及矢量性.2.理解動(dòng)量定理及其表達(dá)式.3.能夠利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象，解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題.內(nèi)容索引知識(shí)探究新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)題型探究重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破達(dá)標(biāo)檢測(cè)當(dāng)堂檢測(cè) 穩(wěn)固反響知識(shí)探究一、動(dòng)量和沖量導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究在劇烈的橄欖球賽場(chǎng)上，一個(gè)較瘦弱的運(yùn)發(fā)動(dòng)攜球奔跑時(shí)迎在劇烈的橄欖球賽場(chǎng)上，一個(gè)較瘦弱的運(yùn)發(fā)動(dòng)攜球奔跑時(shí)迎面碰上了高大結(jié)實(shí)的對(duì)方運(yùn)發(fā)動(dòng)，自己被碰倒在地，而對(duì)方卻幾乎不受影面碰上了高大結(jié)實(shí)的對(duì)方運(yùn)發(fā)動(dòng)，自己被碰倒在地，而對(duì)方卻幾乎不受影響響，這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān)，而且與質(zhì)量有關(guān)

2、，這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關(guān)，而且與質(zhì)量有關(guān).(1)假設(shè)質(zhì)量為假設(shè)質(zhì)量為60 kg的運(yùn)發(fā)動(dòng)的運(yùn)發(fā)動(dòng)(包括球包括球)以以5 m/s的速度向東奔跑，他的的速度向東奔跑，他的動(dòng)量是多大？方向如何？假設(shè)他以大小不變的速率做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，他的動(dòng)量動(dòng)量是多大？方向如何？假設(shè)他以大小不變的速率做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，他的動(dòng)量是否變化？是否變化？答案答案動(dòng)量是300 kgm/s，方向向東；做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)他的動(dòng)量變化了，因?yàn)榉较蜃兞?答案(2)假設(shè)這名運(yùn)發(fā)動(dòng)與對(duì)方運(yùn)發(fā)動(dòng)相撞后速度變?yōu)榱?，他的?dòng)量的變化量多大？動(dòng)量的變化量方向如何？答案答案300 kgm/s，方向向西.答案知識(shí)梳理知識(shí)梳理動(dòng)量和動(dòng)量的變化量動(dòng)量和動(dòng)量的

3、變化量1.動(dòng)量動(dòng)量(1)定義：物體的定義：物體的 和和 的乘積的乘積_.(2)公式：公式：p .單位：?jiǎn)挝唬?.(3)動(dòng)量的矢量性：動(dòng)量是動(dòng)量的矢量性：動(dòng)量是 (填填“矢或矢或“標(biāo)標(biāo))量，方向與量，方向與 一樣一樣.(4)動(dòng)量是狀態(tài)量：進(jìn)展運(yùn)算時(shí)必須明確是哪個(gè)物體在哪一狀態(tài)動(dòng)量是狀態(tài)量：進(jìn)展運(yùn)算時(shí)必須明確是哪個(gè)物體在哪一狀態(tài)(時(shí)刻時(shí)刻)的動(dòng)的動(dòng)量量.(5)動(dòng)量具有相對(duì)性：由于速度與參考系的選擇有關(guān)，一般以動(dòng)量具有相對(duì)性：由于速度與參考系的選擇有關(guān)，一般以 為為參考系參考系.質(zhì)量m速度vmvkgm/s矢速度的方向mv地球2.沖量(1)沖量的定義式：I .(2)沖量是 (填“過(guò)程或“狀態(tài))量，反映

4、的是力在一段 內(nèi)的積累效應(yīng)，求沖量時(shí)一定要明確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量.(3)沖量是 (填“矢或“標(biāo))量，假設(shè)是恒力的沖量，那么沖量的方向與_ 一樣.Ft過(guò)程時(shí)間矢力F的方向即學(xué)即用即學(xué)即用判斷以下說(shuō)法的正誤判斷以下說(shuō)法的正誤.(1)動(dòng)量一樣的物體，運(yùn)動(dòng)方向一定一樣動(dòng)量一樣的物體，運(yùn)動(dòng)方向一定一樣.( )(2)一個(gè)物體一個(gè)物體(質(zhì)量不變質(zhì)量不變)的動(dòng)量改變，它的動(dòng)能一定改變的動(dòng)量改變，它的動(dòng)能一定改變.( )(3)一個(gè)物體一個(gè)物體(質(zhì)量不變質(zhì)量不變)的動(dòng)能改變，它的動(dòng)量一定改變的動(dòng)能改變，它的動(dòng)量一定改變.( )(4)沖量是矢量，其方向與合外力的方向相反沖量是矢量，其方向與合外力的方向相

5、反.( )(5)力越大，力對(duì)物體的沖量越大力越大，力對(duì)物體的沖量越大.( )(6)不管物體做什么運(yùn)動(dòng)，在一樣的時(shí)間內(nèi)重力的沖量一樣不管物體做什么運(yùn)動(dòng)，在一樣的時(shí)間內(nèi)重力的沖量一樣.( )答案導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 1.如圖1所示，假定一個(gè)質(zhì)量為m的物體在碰撞時(shí)受到另一個(gè)物體對(duì)它的力是恒力F，在F的作用下，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，物體的速度從v變?yōu)関，應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)物體的動(dòng)量改變量p與恒力F及作用時(shí)間t的關(guān)系.二、動(dòng)量定理答案圖1根據(jù)牛頓第二定律Fma 整理得：Ftm(vv)mvmv即Ftp.2.在日常生活中，有不少這樣的事例： 跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里； 跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子； 從高處往下跳，

6、落地后雙腿往往要彎曲； 輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡膠輪胎 這樣做的目的是為了什么？答案答案答案為了緩沖以減小作用力.知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.內(nèi)容：物體所受 等于物體的動(dòng)量變化.2.公式： .其中F為物體受到的 .合力的沖量IFtp合外力即學(xué)即用即學(xué)即用判斷以下說(shuō)法的正誤判斷以下說(shuō)法的正誤.(1)假設(shè)物體在一段時(shí)間內(nèi)，其動(dòng)量發(fā)生了變化，那么物體在這段時(shí)間假設(shè)物體在一段時(shí)間內(nèi)，其動(dòng)量發(fā)生了變化，那么物體在這段時(shí)間內(nèi)受到的合外力一定不為零內(nèi)受到的合外力一定不為零.( )(2)物體受到的合力的沖量越大，它的動(dòng)量變化量一定越大物體受到的合力的沖量越大，它的動(dòng)量變化量一定越大.( )(3)動(dòng)量變化量為正，

7、說(shuō)明它的方向與初始時(shí)動(dòng)量的方向一樣動(dòng)量變化量為正，說(shuō)明它的方向與初始時(shí)動(dòng)量的方向一樣.( )答案題型探究一、對(duì)動(dòng)量及其變化量的理解1.動(dòng)量pmv, 描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量.是矢量，方向與速度的方向一樣.2.動(dòng)量的變化量(1)動(dòng)量變化的三種情況：大小變化、方向變化、大小和方向同時(shí)變化(2)關(guān)于動(dòng)量變化量的求解假設(shè)初、末動(dòng)量在同一直線(xiàn)上，那么在選定正方向的前提下，可化矢量運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算.假設(shè)初、末動(dòng)量不在同一直線(xiàn)上，運(yùn)算時(shí)應(yīng)遵循平行四邊形定那么.例例1羽毛球是速度較快的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)之一，運(yùn)發(fā)動(dòng)扣殺羽毛球的速度可到羽毛球是速度較快的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)之一，運(yùn)發(fā)動(dòng)扣殺羽毛球的速度可到達(dá)達(dá)100 m/s，假設(shè)球飛來(lái)

8、的速度為，假設(shè)球飛來(lái)的速度為50 m/s，運(yùn)發(fā)動(dòng)將球以，運(yùn)發(fā)動(dòng)將球以100 m/s的速度反的速度反向擊回向擊回.設(shè)羽毛球的質(zhì)量為設(shè)羽毛球的質(zhì)量為10 g，試求：，試求：(1)運(yùn)發(fā)動(dòng)擊球過(guò)程中羽毛球的動(dòng)量變化量；運(yùn)發(fā)動(dòng)擊球過(guò)程中羽毛球的動(dòng)量變化量；答案解析答案答案1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來(lái)的方向相反解析以羽毛球飛來(lái)的方向?yàn)檎较?，那么解析以羽毛球飛來(lái)的方向?yàn)檎较?，那么p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s.p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s所以動(dòng)量的變化量所以動(dòng)量的變化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s.即羽毛球的動(dòng)量變化

9、量大小為即羽毛球的動(dòng)量變化量大小為1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來(lái)的方向相反，方向與羽毛球飛來(lái)的方向相反.(2)運(yùn)發(fā)動(dòng)擊球過(guò)程中羽毛球的動(dòng)能變化量.答案解析答案答案37.5 J所以EkEkEk37.5 J.動(dòng)量與動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系動(dòng)量與動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系1.區(qū)別：動(dòng)量是矢量，動(dòng)能是標(biāo)量，質(zhì)量一樣的兩個(gè)物體，動(dòng)量一樣時(shí)動(dòng)區(qū)別：動(dòng)量是矢量，動(dòng)能是標(biāo)量，質(zhì)量一樣的兩個(gè)物體，動(dòng)量一樣時(shí)動(dòng)能一定一樣，但動(dòng)能一樣時(shí)，動(dòng)量不一定一樣能一定一樣，但動(dòng)能一樣時(shí)，動(dòng)量不一定一樣.總結(jié)提升總結(jié)提升1.求沖量大小時(shí)，一定要注意是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量.2.公式IFt只適合于計(jì)算恒力的沖量，假設(shè)是變力的沖量，可考

10、慮用以下方法求解：(1)用動(dòng)量定理Imvmv求沖量.(2)假設(shè)力隨時(shí)間均勻變化，那么可用平均力求沖量.二、沖量及沖量的計(jì)算(3)假設(shè)給出了力F隨時(shí)間t變化的圖像，可用Ft圖像與t軸所圍成的面積求沖量.如圖2所示，力F在1 s內(nèi)的沖量I1F1t1201 Ns20 Ns力F在6 s內(nèi)的沖量I(201105) Ns30 Ns圖2例例2在傾角為37的足夠長(zhǎng)的斜面上，有一質(zhì)量為5 kg的物體沿斜面滑下，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，求物體下滑2 s的時(shí)間內(nèi)，物體所受各力的沖量.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)答案解析答案答案見(jiàn)解析解析解析物體沿斜面下滑的過(guò)程中，受重力、支

11、持力和摩擦力的作用.沖量IFt，是矢量.重力的沖量IGGtmgt5102 Ns100 Ns，方向豎直向下.支持力的沖量INNtmgcos 37t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上.摩擦力的沖量Ifftmgcos 37t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.1.在求力的沖量時(shí)，首先明確是求哪個(gè)力的沖量，是恒力還是變力，如果是恒力，可用IFt進(jìn)展計(jì)算，如果是變力，可考慮根據(jù)動(dòng)量定理求沖量.2.注意不要忘記說(shuō)明沖量的方向.力為恒力時(shí)，沖量的方向與力的方向一樣.方法方法總結(jié)總結(jié)1.對(duì)動(dòng)量定理的理解對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因動(dòng)量定理反

12、映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因.(2)動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，運(yùn)用動(dòng)量定理解題時(shí)，要注意規(guī)定正方動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式，運(yùn)用動(dòng)量定理解題時(shí)，要注意規(guī)定正方向向.(3)公式中的公式中的F是物體所受的合外力，假設(shè)合外力是變力，那么是物體所受的合外力，假設(shè)合外力是變力，那么F應(yīng)是合外應(yīng)是合外力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值.2.應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟三、動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用例例3如圖3所示，用0.5 kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里，打擊時(shí)鐵錘的速度為4.0 m/s，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，打擊的作用時(shí)間是0.01 s，那么： 答案解析(1)不計(jì)

13、鐵錘受到的重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力是多大？答案答案200 N，方向豎直向下圖3解析解析以鐵錘為研究對(duì)象，不計(jì)重力時(shí)，鐵錘只受到釘子的平均作用力，方向豎直向上，設(shè)為F1，取豎直向上為正，由動(dòng)量定理可得F1t0mv由牛頓第三定律知，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力為200 N，方向豎直向下.(2)考慮鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2)答案解析答案答案205 N，方向豎直向下解析假設(shè)考慮重力，設(shè)此時(shí)鐵錘受釘子的平均作用力為解析假設(shè)考慮重力，設(shè)此時(shí)鐵錘受釘子的平均作用力為F2，對(duì)鐵錘應(yīng)，對(duì)鐵錘應(yīng)用動(dòng)量定理，取豎直向上為正用動(dòng)量定理，取豎直

14、向上為正.那么那么(F2mg)t0mv由牛頓第三定律知，此時(shí)鐵錘釘釘子時(shí)釘子受到的平均作用力為205 N，方向豎直向下.用動(dòng)量定理進(jìn)展定量計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：(1)列方程前首先選取正方向；(2)分析速度時(shí)一定要選取同一參考系，一般選地面為參考系；(3)公式中的沖量應(yīng)是合外力的沖量，求動(dòng)量的變化量時(shí)要嚴(yán)格按公式，且要注意動(dòng)量的變化量是末動(dòng)量減去初動(dòng)量.總結(jié)提升總結(jié)提升例例4(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)對(duì)以下幾種物理現(xiàn)象的解釋?zhuān)_的選項(xiàng)是對(duì)以下幾種物理現(xiàn)象的解釋?zhuān)_的選項(xiàng)是A.擊釘時(shí)，不用橡皮錘僅僅是因?yàn)橄鹌ゅN太輕擊釘時(shí)，不用橡皮錘僅僅是因?yàn)橄鹌ゅN太輕B.跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里填沙，是為了減小沖量跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里

15、填沙，是為了減小沖量C.易碎品運(yùn)輸時(shí)，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了易碎品運(yùn)輸時(shí)，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了 延長(zhǎng)作用時(shí)間以減小作用力延長(zhǎng)作用時(shí)間以減小作用力D.在車(chē)內(nèi)推車(chē)推不動(dòng)，是因?yàn)檐?chē)與人組成的系統(tǒng)所受合外力的沖量為零在車(chē)內(nèi)推車(chē)推不動(dòng)，是因?yàn)檐?chē)與人組成的系統(tǒng)所受合外力的沖量為零答案解析解析擊釘時(shí)，不用橡皮錘是因?yàn)橄鹌ゅN與釘子的作用時(shí)間長(zhǎng)；跳遠(yuǎn)時(shí)，解析擊釘時(shí)，不用橡皮錘是因?yàn)橄鹌ゅN與釘子的作用時(shí)間長(zhǎng)；跳遠(yuǎn)時(shí)，在沙坑里填沙，是為了延長(zhǎng)人與地的接觸時(shí)間，所以在沙坑里填沙，是為了延長(zhǎng)人與地的接觸時(shí)間，所以A、B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；據(jù)動(dòng)量定理?yè)?jù)動(dòng)量定理Ftp知，當(dāng)知，當(dāng)p

16、一樣時(shí)，一樣時(shí)，t越長(zhǎng)，作用力越小，故越長(zhǎng)，作用力越小，故C項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；車(chē)能否移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用，與內(nèi)部作用力無(wú)關(guān)，車(chē)能否移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用，與內(nèi)部作用力無(wú)關(guān)，所以所以D項(xiàng)正確項(xiàng)正確.針對(duì)訓(xùn)練從高處跳到低處時(shí)，為了平安，一般都是讓腳尖先著地，這針對(duì)訓(xùn)練從高處跳到低處時(shí)，為了平安，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了樣做是為了A.減小沖量減小沖量B.減小動(dòng)量的變化量減小動(dòng)量的變化量C.延長(zhǎng)與地面的沖擊時(shí)間，從而減小沖力延長(zhǎng)與地面的沖擊時(shí)間，從而減小沖力D.增大人對(duì)地面的壓強(qiáng)，起到平安作用增大人對(duì)地面的壓強(qiáng)，起到平安作用答案解析解析解析腳尖先著地，接著逐漸

17、到整個(gè)腳著地，延緩了人落地時(shí)動(dòng)量變化所用的時(shí)間，由動(dòng)量定理可知，人落地時(shí)的動(dòng)量變化量為定值，這樣就減小了地面對(duì)人的沖力，故C項(xiàng)正確.利用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象的問(wèn)題主要有三類(lèi)：(1)p一定，t短那么F大，t長(zhǎng)那么F小.(2)F一定，t短那么p小，t長(zhǎng)那么p大.(3)t一定，F(xiàn)大那么p大，F(xiàn)小那么p小.方法方法總結(jié)總結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(對(duì)動(dòng)量定理的理解)(多項(xiàng)選擇)下面關(guān)于物體動(dòng)量和沖量的說(shuō)法，正確的選項(xiàng)是A.物體所受合外力沖量越大，它的動(dòng)量也越大B.物體動(dòng)量發(fā)生變化，那么物體所受合外力沖量不為零C.物體動(dòng)量增量的方向，就是它所受合外力的沖量方向D.物體所受合外力沖量越大，它的動(dòng)量變化量就越大答案1234

18、2.(對(duì)沖量的理解和計(jì)算)(多項(xiàng)選擇)恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上，如圖4所示，由于地面對(duì)物體的摩擦力較大，沒(méi)有被拉動(dòng)，那么經(jīng)過(guò)時(shí)間t，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是答案1234圖4A.拉力F對(duì)物體的沖量大小為零B.拉力F對(duì)物體的沖量大小為FtC.拉力F對(duì)物體的沖量大小是Ftcos D.合力對(duì)物體的沖量大小為零3.(動(dòng)量定理的分析應(yīng)用)籃球運(yùn)發(fā)動(dòng)通常要伸出兩臂迎接傳來(lái)的籃球，兩臂隨球迅速收縮至胸前，這樣做可以A.減小球?qū)κ值臎_量 B.減小球?qū)θ说臎_擊力C.減小球的動(dòng)量變化量 D.減小球的動(dòng)能變化量1234解析籃球運(yùn)發(fā)動(dòng)接球的過(guò)程中，手對(duì)球的沖量等于球的動(dòng)量的變化量，解析籃球運(yùn)發(fā)動(dòng)接球的過(guò)程中，手對(duì)球的沖量等于球的動(dòng)量的變化量，大小等于球入手時(shí)的動(dòng)量，接球時(shí)，兩臂隨球迅速收縮至胸前，并沒(méi)有大小等于球入手時(shí)的動(dòng)量，接球時(shí)，兩臂隨球迅速收縮至胸前，并沒(méi)有減小球?qū)κ值臎_量，也沒(méi)有減小球的動(dòng)量變化量，更沒(méi)有減小球的動(dòng)能減小球?qū)κ值臎_量，也沒(méi)有減小球的動(dòng)量變化量，更沒(méi)有減小球的動(dòng)能變化量，而是延長(zhǎng)了手與球的作用時(shí)間，從而減小了球?qū)θ说臎_擊力，變化量，而是延長(zhǎng)了手與球的作用時(shí)間，從而減小了球?qū)θ说臎_擊力，B正確正確.答案解析4.(動(dòng)量定理的計(jì)算動(dòng)量定理的計(jì)