2017_2018學年高中物理碰撞與動量守恒1.1探究動量變化與沖量的關系課件滬科版.pptx

1、第1章,1.1探究動量變化與沖量的關系,學習目標 1.理解沖量和動量的定義、公式、單位及矢量性. 2.理解動量定理及其表達式. 3.能夠利用動量定理解釋有關現(xiàn)象，解決有關實際問題,內(nèi)容索引,知識探究,題型探究,達標檢測,知識探究,一、動量和沖量,在激烈的橄欖球賽場上，一個較瘦弱的運動員攜球奔跑時迎面碰上高大結(jié)實的對方運動員，自己被碰的人仰馬翻，而對方卻幾乎不受影響 .這說明運動物體產(chǎn)生的效果不僅與速度有關，而且與質(zhì)量有關 (1)若質(zhì)量為60 kg的運動員(包括球)以5 m/s的速度向東奔跑，他的動量是多大？方向如何？若他以大小不變的速率做曲線運動，他的動量是否變化？,答案動量是300 kgm/

2、s，方向向東；做曲線運動時他的動量變化了，因為方向變了,答案,(2)若這名運動員與對方運動員相撞后速度變?yōu)榱?，他的動量的變化量多大？動量的變化量方向如何?答案300 kgm/s，方向向西,答案,動量和動量的變化量 1.動量 (1)定義：物體的_和_的乘積_. (2)公式：p_. 單位：_. (3)動量的矢量性：動量是_(填“矢”或“標”)量，方向與_相同. (4)動量是狀態(tài)量：進行運算時必須明確是哪個物體在哪一狀態(tài)(時刻)的動量. (5)動量具有相對性：由于速度與參考系的選擇有關，一般以_為參考系.,質(zhì)量m,速度v,mv,kgm/s,矢,mv,速度的方向,地球,2.沖量 (1)沖量的定義式：

3、I_. (2)沖量是_(填“過程”或“狀態(tài)”)量，反映的是力在一段_內(nèi)的積累效應，求沖量時一定要明確是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量. (3)沖量是_(填“矢”或“標”)量，若是恒力的沖量，則沖量的方向與_相同.,Ft,過程,矢,時間,力F的方向,判斷下列說法的正誤. (1)質(zhì)量大的物體的動量一定大.( ) (2)動量相同的物體，運動方向一定相同.( ) (3)質(zhì)量和速率都相同的物體的動量一定相同.() (4)沖量是矢量，其方向與合外力的方向相同.() (5)力越大，力對物體的沖量越大.() (6)不管物體做什么運動，在相同的時間內(nèi)重力的沖量相同.(),二、動量定理,1.在日常生活中，有不少這樣

4、的事例： 跳遠時要跳在沙坑里； 跳高時在下落處要放海綿墊子； 從高處往下跳，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？,答案為了緩沖以減小作用力.,答案,2.如圖1所示，假定一個質(zhì)量為m的物體在碰撞時受到另一個物體對它的力是恒力F，在F的作用下，經(jīng)過時間t，物體的速度從v變?yōu)関，應用牛頓第二定律和運動學公式推導物體的動量改變量p與恒力F及作用時間t的關系.,答案該物體在碰撞過程中的加速度a 根據(jù)牛頓第二定律Fma 由得F m 整理得：Ftm(vv)mvmv 即Ftp.,圖1,答案,1.內(nèi)容：物體所受_等于物體的動量變化. 2.公式：_.其中F為物體受

5、到的_.,合力的沖量,合外力,IFtp,判斷下列說法的正誤. (1)若物體在一段時間內(nèi)，其動量發(fā)生了變化，則物體在這段時間內(nèi)的合外力一定不為零.() (2)物體受到的合力的沖量越大，它的動量變化量一定越大.() (3)動量變化量為正，說明它的方向與初始時動量的方向相同.(),題型探究,一、動量的理解,1.動量pmv, 描述物體運動狀態(tài)的物理量.是矢量，方向與速度的方向相同. 2.動量pmv與動能Ek mv2的區(qū)別 (1)動量是矢量，而動能是標量. (2)當速度發(fā)生變化時，物體的動量發(fā)生變化，而動能不一定發(fā)生變化.,例1 羽毛球是速度較快的球類運動之一，運動員扣殺羽毛球的速度可達到100 m/s

6、，假設球飛來的速度為50 m/s，運動員將球以100 m/s的速度反向擊回.設羽毛球的質(zhì)量為10 g，試求： (1)運動員擊球過程中羽毛球的動量變化量；,答案 1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來的方向相反,解析,答案,解析以羽毛球飛來的方向為正方向，則 p1mv11010350 kgm/s0.5 kgm/s. p2mv210103100 kgm/s1 kgm/s 所以動量的變化量pp2p11 kgm/s0.5 kgm/s1.5 kgm/s. 即羽毛球的動量變化量大小為1.5 kgm/s，方向與羽毛球飛來的方向相反.,(2)運動員擊球過程中羽毛球的動能變化量.,答案 37.5 J,解析羽毛球的

7、初動能：Ek 12.5 J，羽毛球的末動能：Ek 50 J.所以EkEkEk37.5 J.,解析,答案,動量與動能的區(qū)別與聯(lián)系 (1)區(qū)別：動量是矢量，動能是標量，質(zhì)量相同的兩個物體，動量相同 時動能一定相同，但動能相同時，動量不一定相同. (2)聯(lián)系：動量和動能都是描述物體運動狀態(tài)的物理量，大小關系為,1.求沖量大小時，一定要注意是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量，只要力不為零，一段時間內(nèi)的沖量就不為零. 2.公式IFt只適合于計算恒力的沖量，若是變力的沖量，可考慮用以下方法求解： (1)用動量定理Imvmv求沖量. (2)若力隨時間均勻變化，則可用平均力求沖量.,二、沖量及沖量的計算,(3)若

8、給出了力F隨時間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2 在傾角為37、足夠長的斜面上，有一質(zhì)量為5 kg的物體沿斜面滑下，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)0.2，求物體下滑2s的時間內(nèi)，物體所 受各力的沖量.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),答案見解析,解析物體沿斜面下滑的過程中，受重力、支持力和摩擦力的作用.沖量IFt，是矢量. 重力的沖量IGGtmgt102 Ns100 Ns，方向豎直向下. 支持力的沖量INNtmgco

9、s t5100.82 Ns80 Ns，方向垂直于斜面向上. 摩擦力的沖量Ifftmgcos t0.25100.82 Ns16 Ns，方向沿斜面向上.,解析,答案,1.在求力的沖量時，首先明確是求哪個力的沖量，是恒力還是變力，如果是恒力，可用IFt進行計算，如果是變力，可考慮根據(jù)動量定理求沖量. 2.注意不要忘記說明沖量的方向.,三、動量定理的理解和應用,1.對動量定理的理解 (1)動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因. (2)動量定理的表達式是矢量式，運用動量定理解題時，要注意規(guī)定正方向. (3)公式中的F是物體所受的合外力，若合外力是變力，則F應是合外力在作用時間內(nèi)的平均值.,2.應用

10、動量定理定量計算的一般步驟,例3如圖3所示，用0.5 kg的鐵錘把釘子釘進木頭里，打擊時鐵錘的速度為4.0 m/s，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，打擊的作用時間是0.01 s，那么：,圖3,(1)不計鐵錘受到的重力，鐵錘釘釘子時，釘子受到的平均作用力是多大？,答案200 N，方向豎直向下,解析,答案,解析以鐵錘為研究對象，不計重力時，鐵錘只受到釘子的平均作用力，方向豎直向上，設為F1，取豎直向上為正，由動量定理可得 F1t0mv 所以F1 N200 N，方向豎直向上. 由牛頓第三定律知，鐵錘釘釘子時，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，釘子受到

11、的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2),答案205 N，方向豎直向下,解析若考慮重力，設此時鐵錘受釘子的平均作用力為F2，對鐵錘應用動量定理，取豎直向上為正 則(F2mg)t0mv F2 N+0.510 N =205 N，方向豎直向上 由牛頓第三定律知，此時鐵錘釘釘子時釘子受到的平均作用力為205 N，方向豎直向下,解析,答案,(3)比較(1)和(2)，討論是否要忽略鐵錘的重力,答案見解析,解析比較F1與F2，其相對誤差為 100%2.5 %，可見本題中鐵錘的重力可忽略,解析,答案,用動量定理進行定量計算時應注意： (1)列方程前首先選取正方向； (2)分析速度時一定要選取同一參考系，一

12、般選地面為參考系； (3)公式中的沖量應是合外力的沖量，求動量的變化量時要嚴格按公式，且要注意動量的變化量是末動量減去初動量.,例4 (多選)對下列幾種物理現(xiàn)象的解釋，正確的是 A.擊釘時，不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕 B.跳遠時，在沙坑里填沙，是為了減小沖量 C.易碎品運輸時，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了 延長作用時間以減小作用力 D.在車內(nèi)推車推不動，是因為合外力沖量為零,解析,答案,解析擊釘時，不用橡皮錘是因為橡皮錘與釘子的作用時間長；跳遠時，在沙坑里填沙，是為了延長人與地的接觸時間，所以A、B不正確； 據(jù)動量定理Ftp知，當p相同時，t越長，作用力越小，故C項正確；

13、 車能否移動或運動狀態(tài)能否改變?nèi)Q于外力的作用，與內(nèi)部作用力無關，所以D項正確.,針對訓練從高處跳到低處時，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了 A.減小沖量 B.減小動量的變化量 C.增大與地面的沖擊時間，從而減小沖力 D.增大人對地面的壓強，起到安全作用,解析,答案,解析腳尖先著地，接著逐漸到整個腳著地，延緩了人落地時動量變化所用的時間，由動量定理可知，人落地時的動量變化量為定值，這樣就減小了地面對人的沖力，故C項正確.,利用動量定理解釋現(xiàn)象的問題主要有三類： (1)p一定，t短則F大，t長則F小. (2)F一定，t短則p小，t長則p大. (3)t一定，F(xiàn)大則p大，F(xiàn)小則p小.,達標檢測,1.(多選)恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上，如圖4所示，由于地面對物體的摩擦力較大，沒有被拉動，則經(jīng)過時間t，下列說法正確的是 A.拉力F對物體的沖量大小為零 B.拉力F對物體的沖量大小為Ft C.拉力F對物體的沖量大小是Ftcos D.合力對物體的沖量大小為零,1,2,圖4,答案,2.籃球運動員通常