新教材高中物理第1章動(dòng)量及其守恒定律第1節(jié)動(dòng)量和動(dòng)量定理課件魯科版選擇性

第1節(jié)動(dòng)量和動(dòng)量定理1.知道動(dòng)量的概念及其矢量性,會(huì)計(jì)算動(dòng)量及動(dòng)量變化量。2.知道沖量的概念及其矢量性,會(huì)進(jìn)行沖量的計(jì)算。3.理解動(dòng)量定理的確切含義、表達(dá)式,并能應(yīng)用動(dòng)量定理進(jìn)行計(jì)算。4.會(huì)用動(dòng)量定理解釋碰撞、緩沖等生活中的現(xiàn)象。1|動(dòng)量如圖所示,A、B是懸掛起來(lái)的鋼球,把球A拉起來(lái)使其懸線與豎直方向夾一角度α,

放開(kāi)后球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與球B發(fā)生碰撞,碰后球B擺角為β。

如果A、B兩球質(zhì)量相等,碰后A球①

,B球擺動(dòng),這說(shuō)明A、B兩球碰撞

后交換了②

;如果球A質(zhì)量大于球B,碰后A、B兩球一起向右擺動(dòng);如果球A質(zhì)量小于球B質(zhì)量,碰后A球③

,B球向右擺動(dòng)。靜止速度反彈實(shí)驗(yàn)結(jié)論以上現(xiàn)象說(shuō)明A、B兩球碰撞后,速度發(fā)生了變化,當(dāng)A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變

化時(shí),速度變化的情況也不同。

定義與定義式運(yùn)動(dòng)物體的④

和⑤

的乘積叫動(dòng)量,其定義式為p=⑥

性質(zhì)瞬時(shí)性通常說(shuō)物體的動(dòng)量是物體在某一時(shí)刻或⑦

的動(dòng)量,所以說(shuō)動(dòng)量具有⑧

性,是狀態(tài)量矢量性動(dòng)量具有方向,其方向與⑨

的方向相同,其運(yùn)算遵循⑩

相對(duì)性因物體的速度與參考系的選取有關(guān),故物體的動(dòng)量也與參考系的選取有關(guān)質(zhì)量速度mv某一位置瞬時(shí)速度平行四邊形定則

(1)動(dòng)量的變化量是指物體在某段時(shí)間內(nèi)

與

的矢量差,是矢量,其表達(dá)式Δp=p2-p1為矢量式,運(yùn)算遵循平行四邊形定則。(2)動(dòng)量的運(yùn)算:動(dòng)量始終保持在一條直線上時(shí),選定一個(gè)正方向,動(dòng)量、動(dòng)量的變

化量用帶正、負(fù)號(hào)的數(shù)值表示,從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算(注意,此時(shí)的

正、負(fù)號(hào)僅代表

,不代表大小)。若初、末動(dòng)量不在同一直線上時(shí),根據(jù)

合成。

末動(dòng)量初動(dòng)量方向平行四邊形定則2|沖量定義與定義式力與力的

的乘積叫沖量,其定義式為I=

性質(zhì)過(guò)程量從沖量的定義式看出,沖量涉及一段時(shí)間,是過(guò)程量,取決于力和時(shí)間這兩個(gè)因素,所以求沖量時(shí)一定要明確所求的是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量矢量性沖量的方向與力的方向相同,與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量變化量的方向相同物理意義反映力的作用對(duì)

的積累效應(yīng)作用時(shí)間Ft時(shí)間

(1)平均值法:如果一個(gè)物體受到的力是變力,但該力與時(shí)間成線性關(guān)系(即隨時(shí)間

均勻變化),我們可以用求平均值的方法求解,此種情況下該力的平均值為

,則該變力的沖量為

。(2)圖像法以時(shí)間為橫軸,力為縱軸,畫(huà)出變力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像,如圖所示,該圖線與時(shí)

間軸圍成的“面積”(圖中陰影部分)表示力的

。

(Ft+F0)I=

(Ft+F0)t沖量(3)動(dòng)量定理法如果力是變力,沖量無(wú)法直接根據(jù)沖量的定義式來(lái)求,我們可以用動(dòng)量定理來(lái)

求。根據(jù)動(dòng)量定理I=Δp,若I無(wú)法直接求得,可求出Δp間接求出I,這是求變力沖量

的重要方法。3|動(dòng)量定理動(dòng)量的變化量均相同可視為單個(gè)物體(2)適用范圍:動(dòng)量定理具有普適性,動(dòng)量定理不僅適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng),也適用于微觀物體的高速運(yùn)動(dòng)。動(dòng)量定理適用于直線運(yùn)動(dòng),

曲線運(yùn)動(dòng),適用于恒力作用,也適用于變力作用。(3)定性分析有關(guān)現(xiàn)象a.物體的動(dòng)量變化量一定時(shí),力的作用時(shí)間越短,力就

;力的作用時(shí)間越長(zhǎng),力就越小。b.作用力一定時(shí),力的作用時(shí)間越長(zhǎng),動(dòng)量變化量越大;力的作用時(shí)間越短,動(dòng)量變

化量

。也適用于越大越小1.物體間的相互作用力與物體動(dòng)量的變化和作用時(shí)間有關(guān)。2.增大物體動(dòng)量變化量、縮短相互作用時(shí)間來(lái)增大相互作用力;減小物體動(dòng)量變

化量、延長(zhǎng)相互作用時(shí)間來(lái)減小相互作用力。4|碰撞與緩沖的實(shí)例分析1.某物體的速度大小不變,動(dòng)量一定不變。

(

)2.物體的質(zhì)量越大,動(dòng)量一定越大。

(

)3.力越大,力對(duì)物體的沖量越大。

(

)4.若物體在一段時(shí)間內(nèi),其動(dòng)量發(fā)生了變化,則物體在這段時(shí)間內(nèi)的合外力一定不

為零。

()判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“?”。???√提示:根據(jù)動(dòng)量定理可知,只要物體動(dòng)量發(fā)生變化,就一定有合外力的沖量,合外力

一定不為零。5.在發(fā)生交通事故時(shí),安全氣囊起緩沖作用,可以減輕對(duì)車(chē)內(nèi)人員的傷害。

(

)√提示:延長(zhǎng)相互作用時(shí)間來(lái)減小相互作用力。1|動(dòng)量的性質(zhì)及動(dòng)量與動(dòng)能的比較情境如圖所示,質(zhì)量為m、速度大小為v的小球與擋板發(fā)生碰撞,碰后以大小不

變的速度反向彈回。

設(shè)問(wèn)1.小球碰撞擋板前后的動(dòng)量是否相同?提示:不相同。碰撞前后小球的動(dòng)量大小相等,方向相反。2.小球碰撞擋板過(guò)程中動(dòng)量的變化量大小是多少?提示:動(dòng)量的變化量大小為2mv。3.上述現(xiàn)象中小球碰撞擋板前后的動(dòng)能是否相同?提示:小球碰撞擋板前后的動(dòng)能相同。拔高問(wèn)題4.在具體問(wèn)題中計(jì)算動(dòng)量的變化量,要注意什么?結(jié)合下圖實(shí)例說(shuō)明。

提示:動(dòng)量的變化量是矢量,計(jì)算時(shí)首先要規(guī)定正方向,如題圖中可假設(shè)向右的初

速度方向?yàn)檎较?此時(shí)動(dòng)量的變化量為-2mv。5.動(dòng)量和動(dòng)能都是由質(zhì)量和速度定義的物理量,兩者間有什么不同?它們之間存

在怎樣的數(shù)量關(guān)系?提示:動(dòng)量是矢量,動(dòng)能是標(biāo)量,動(dòng)量和動(dòng)能分別從不同的角度描述了物體的運(yùn)動(dòng)

效果。動(dòng)量和動(dòng)能的大小滿(mǎn)足p=

或Ek=

。

動(dòng)量的性質(zhì)(1)瞬時(shí)性:通常說(shuō)物體的動(dòng)量是物體在某一時(shí)刻或某一位置的動(dòng)量,動(dòng)量可用p=

mv表示。(2)矢量性:動(dòng)量的方向與物體的瞬時(shí)速度的方向相同。(3)相對(duì)性:因物體的速度與參考系的選取有關(guān),故物體的動(dòng)量也與參考系的選取

有關(guān)。

動(dòng)量的變化量動(dòng)量的變化量是矢量,其表達(dá)式Δp=p2-p1為矢量式,運(yùn)算遵循平行四邊形定則,當(dāng)p

2、p1在同一條直線上時(shí),可規(guī)定正方向,將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。

動(dòng)量和動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系物理量動(dòng)量動(dòng)能

區(qū)別標(biāo)矢性矢量標(biāo)量

大小p=mvEk=

mv2變化情況v變化,p一定變

化v變化,ΔEk可能為零聯(lián)系p=

,Ek=

2|沖量的計(jì)算方法情境如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體在與水平方向成θ角的拉力F的作用下保持

靜止?fàn)顟B(tài)。

設(shè)問(wèn)t,拉力F做的功是多少?拉力F的沖量是多大?提示:拉力F做的功為零,拉力F的沖量為Ft。2.在這段時(shí)間內(nèi)重力做的功和沖量呢?(重力加速度為g)提示:重力做的功為零,重力的沖量為mgt。F的大小,直到物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之前,物體所受合外力的沖量是多大?提示:物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)之前,物體所受合外力為零,合外力的沖量為零。拔高問(wèn)題F方向不變,大小從零開(kāi)始逐漸增大,隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示,如何計(jì)

算時(shí)間t內(nèi)拉力的沖量?

提示:可有兩種方法計(jì)算時(shí)間t內(nèi)拉力的沖量方法1:因?yàn)槔Ψ较虿蛔?拉力的大小隨時(shí)間線性變化,可利用平均力法求沖量。方法2:因?yàn)闆_量是力在時(shí)間上的積累,又因?yàn)槔Φ姆较虿蛔?拉力大小隨時(shí)間變

化的圖像已知,所以可用面積法求沖量。5.如圖所示,物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體所受合外力為F'。在物體運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),F'的沖量能用沖量的定義式I=Ft求解嗎?為什么?提示:不能。因?yàn)橛深}可知F'是變力,I=Ft只適用于求解恒力的動(dòng)量。

求某個(gè)恒力的沖量用該恒力與該恒力的作用時(shí)間相乘。

求合沖量的兩種方法(1)可分別求每一個(gè)力的沖量,再求各沖量的矢量和。(2)如果各個(gè)力的作用時(shí)間相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合Δt求解。3|動(dòng)量定理的理解及在“流體”類(lèi)問(wèn)題中的應(yīng)用情境在日常生活中,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;力作用在物體上,會(huì)引起物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變;宇宙飛船在太空中

利用太陽(yáng)帆提供動(dòng)力,高壓水槍清洗、采煤等。

設(shè)問(wèn)1.一個(gè)具有一定動(dòng)量的物體,在合力的作用下,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,它的動(dòng)量變化跟所

受的合力的沖量有什么關(guān)系?提示:合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化量。2.你知道跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里和跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子的原因嗎?提示:物體的動(dòng)量變化量一定時(shí),力的作用時(shí)間越長(zhǎng),力就越小。跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙

坑里和跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子的目的是增加力的作用時(shí)間,減小作用力。拔高問(wèn)題3.如圖所示,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

作用下,經(jīng)過(guò)時(shí)間t,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Δp與恒力F及作用時(shí)間t的關(guān)系。提示:這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度a=

①根據(jù)牛頓第二定律得F=ma②由①②得F=m

整理得:Ft=m(v'-v)=mv'-mv即Ft=mv'-mv=Δp。4.用水槍在高壓下噴出強(qiáng)力的水柱沖擊地面,能起到很好的清洗效果,你能簡(jiǎn)述高

壓水槍沖洗的原理嗎?提示:由動(dòng)量定理可知,因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)水在地面處產(chǎn)生了較大的動(dòng)量變化,從而

對(duì)地面產(chǎn)生了較大的力。

對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理的表達(dá)式F·Δt=mv'-mv是矢量式,等號(hào)包含了大小相等、方向相同兩

方面的含義。(2)動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因。(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(yīng)是合外力在作用時(shí)間

內(nèi)的平均值。

動(dòng)量定理在“流體”類(lèi)問(wèn)題中的應(yīng)用所謂的“流體”類(lèi)問(wèn)題是指研究對(duì)象是連續(xù)不斷的無(wú)數(shù)個(gè)微粒,如風(fēng)或者水流

等,解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是找到相互作用的研究對(duì)象,進(jìn)而對(duì)其列出相應(yīng)的動(dòng)量

定理方程即可。(1)流體作用模型對(duì)于流體運(yùn)動(dòng),可沿流速v的方向選取一段柱形流體,設(shè)在極短的時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)某

一橫截面積為S的柱形流體的長(zhǎng)度為Δl,如圖所示。設(shè)流體的密度為ρ,則在Δt的時(shí)

間內(nèi)流過(guò)該截面的流體的質(zhì)量為Δm=ρSΔl