高中物理第16章动量守恒定律2动量和动量定理课件新人教选修35

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4.动量定理的应用 (1)定性分析有关现象: ①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时 间越长,力就越小. ②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大;力的作用时间越 短,动量变化量越小. (2)应用动量定理定量计算的一般步骤: ①选定研究对象,明确运动过程. ②进行受力分析和运动的初、末状态分析. ③选定正方向,根据动量定理列方程求解.
2mEk可知,只有质量相同的物体动量相同时,动能才相同,故 D 错;同理知 E 对.
【答案】 ACE
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2.质量为 5 kg 的小球以 5 m/s 的速度竖直落到地板上,随后以 3 m/s 的速 度反向弹回.若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化为________.
【解析】 取向下为正方向,则碰撞前小球的动量为正,碰撞后为负,Δp =p2-p1=mv2-mv1=5×(-3)kg·m/s-5×5 kg·m/s=-40 kg·m/s.
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[合作探讨]
如图 16-2-1 所示,质量为 m,速度为 v 的小球与挡板发
生碰撞,碰后以大小不变的速度反向弹回.
探讨 1:小球碰撞挡板前后的动量是否相同?
图 16-2-1
【提示】 不相同.碰撞前后小球的动量大小相等,方向相反.
探讨 2:小球碰撞挡板前后的动能是否相同?
【提示】 相同.
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Δp=(Δm)v⑤
设水对玩具的作用力的大小为 F空中悬停,由力的平衡条件得
F=Mg⑦
联立③④⑤⑥⑦式得
h=2vg20 -2ρM2v2g20S2⑧ 【答案】 (1)ρv0S
(2)2vg20 -2ρM2v2g20S2
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动量定理应用的三点提醒 (1)若物体在运动过程中所受的力不是同时的,可将受力情况 分成若干阶段来解,也可当成一个全过程来求解. (2)在用动量定理解题时,一定要认真进行受力分析,不可有 遗漏,比如漏掉物体的重力. (3)列方程时一定要先选定正方向,将矢量运算转化为代数运 算.
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3.动量和动能的区别与联系
物理量
动量
动能
标矢性
矢量
标量
区 大小 别 变化
情况
联系
p=mv
Ek=12mv2
v 变化,p 一定变化 v 变化,ΔEk 可能为零 p= 2mEk,Ek=2pm2
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1.关于动量的概念,下列说法正确的是( ) A.动量大的物体,惯性不一定大 B.动量大的物体,运动一定快 C.动量相同的物体,运动方向一定相同 D.动量相同的物体,动能也一定相同 E.动能相同的物体,动量不一定相同

识 点 一
学 业
(
x
u
2 动量和动量定理
é y
è)


知 识
测 评


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学习目标 1.知道动量的概念,知道动量和 动量变化量均为矢量,会计算一 维情况下的动量变化量.(重点) 2.知道冲量的概念,知道冲量 是矢量.(重点) 3.知道动量定理的确切含义, 掌握其表达式.(重点、难点) 4.会用动量定理解释碰撞、缓 冲等生活中的现象.(难点)
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4.恒力 F 作用在质量为 m 的物体上,如图 16-2-4 所示, 由于地面对物体的摩擦力较大,没有被拉动,则经时间 t,下 列说法正确的是( )
A.拉力 F 对物体的冲量大小为零 B.拉力 F 对物体的冲量大小为 Ft C.拉力 F 对物体的冲量大小是 Ftcos θ D.合力对物体的冲量大小为零 E.重力对物体的冲量大小是 mgt
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[合作探讨] 如图 16-2-2 所示,一个质量为 m 的物体,在动摩擦因数为 μ 的水平面上运 动,受到一个与运动方向相同的恒力 F 作用,经过时间 t,速度由 v 增加到 v′.
图 16-2-2 探讨 1:在时间 t 内拉力 F 的冲量和合外力的冲量各是多大? 【提示】 Ft (F-μmg)t.
探讨 3:小球碰撞挡板过程中动量变化量大小是多少?
【提示】 2mv.
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[核心点击] 1.对动量的认识 (1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量 的大小可用 p=mv 表示. (2)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同. (3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体的动量也与参考系 的选取有关. 2.动量的变化量 是矢量,其表达式 Δp=p2-p1 为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当 p2、 p1 在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算.
法求变力的冲量. ③利用动量定理求解.
图 16-2-3
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3.动量定理的理解 (1)动量定理的表达式 mv′-mv=F·Δt 是矢量式,等号包含了大小相等、方 向相同两方面的含义. (2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因. (3)公式中的 F 是物体所受的合外力,若合外力是变力,则 F 应是合外力在 作用时间内的平均值.
【答案】 -40 kg·m/s
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3.羽毛球是速度最快的球类运动之一,我国运动员林丹某次扣杀羽毛球的 速度为 342 km/h,假设球的速度为 90 km/h,林丹将球以 342 km/h 的速度反向击 回.设羽毛球质量为 5 g,试求:
(1)林丹击球过程中羽毛球的动量变化量; (2)在林丹的这次扣杀中,羽毛球的速度变化、动能变化各是多少? 【解析】 (1)以球飞回的方向为正方向,则 p1=mv1=-5×10-3×39.06 kg·m/s =-0.125 kg·m/s p2=mv2=5×10-3×334.62 kg·m/s=0.475 kg·m/s
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[再判断] 1.冲量是矢量,其方向与力的方向相同.( √ ) 2.力越大,力对物体的冲量越大.( ×) 3.若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内的合外 力一定不为零.( √ )
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[后思考] 在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子? 【提示】 跳过横杆后,落地时速度较大.人落到海绵垫子上时,可经过 较长的时间使速度减小到零,在动量变化相同的情况下,人受到的冲力减小, 对运动员起到保护作用.
知识脉络
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动量及动量的变化量
[先填空] 1.动量 (1)定义 物体的_质___量__(与zh_ì速_l_ià_度n__g(s的)ùd乘ù积) ,即 p=_m_v__. (2)单位 动量的国际制单位是__千__克___(q__iā_n__k_è_),米符每号秒是_k_g_·_m_/_s_. (3)方向 动量是__矢__量,它的方向与__速__度__的方向相同.
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所以羽毛球的动量变化量为 Δp=p2-p1=0.475 kg·m/s-(-0.125 kg·m/s) =0.600 kg·m/s 即羽毛球的动量变化大小为 0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞回的方向相同. (2)羽毛球的初速度为 v1=-25 m/s 羽毛球的末速度为 v2=95 m/s 所以 Δv=v2-v1=95 m/s-(-25 m/s)=120 m/s 羽毛球的初动能: Ek=12mv21=12×5×10-3×(-25)2 J=1.56 J
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冲量和动量定理
[先填空] 1.冲量
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2.动量定理 (1)内容:物体在一个过程始末的_动___量__(d__ò_n_g_l_ià_n等g)于变它化在量这个过程中所受力 的冲量. (2)表达式:__m_v_′__-__m__v_=__F_(_t′__-__t_) __或__p_′__-__p_=__I___.
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探讨 2:在此过程中,物体动量的变化量是多大? 【提示】 mv′-mv. 探讨 3:恒力 F 的冲量与物体动量的变化量相等吗? 【提示】 不相等.合外力的冲量(F-μmg)t 与动量的变化量才相等.
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[核心点击] 1.冲量的理解 (1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时间积累效应,求冲量时 一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量. (2)冲量是矢量,冲量的方向与力的方向相同. 2.冲量的计算 (1)求某个恒力的冲量:用该力和力的作用时间的乘积.
【答案】 BDE
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5.(2016·全国乙卷)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为 M 的 卡通玩具稳定地悬停在空中.为计算方便起见,假设水柱从横截面积为 S 的喷 口持续以速度 v0 竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于 S);水柱冲击到玩 具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开.忽略空 气阻力.已知水的密度为 ρ,重力加速度大小为 g.求
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羽毛球的末动能: E′k=12mv22=12×5×10-3×952 J=22.56 J 所以 ΔEk=E′k-Ek=21 J. 【答案】 (1)0.600 kg·m/s 方向与羽毛球飞回的方向相同 (2)120 m/s 21 J
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(1)动量 p=mv,大小由 m 和 v 共同决定. (2)动量 p 和动量的变化 Δp 均为矢量,计算时要注意其方向性. (3)动能是标量,动能的变化量等于末动能与初动能大小之差. (4)物体的动量变化时动能不一定变化,动能变化时动量一定 变化.
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【解析】 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的.动量大的物体质 量不一定大,惯性也不一定大,A 对;同样,动量大的物体速度也不一定大,B 也错;动量相同指的是动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是物体运动 的方向,故动量相同的物体运动方向一定相同,C 对;由动量和动能的关系 p=
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[再判断] 1.动量的方向与物体的速度方向相同.(√ ) 2.物体的质量越大,动量一定越大.( ×) 3.物体的动量相同,其动能一定也相同.( ×)
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[后思考] 1.物体做匀速圆周运动时,其动量是否变化? 【提示】 变化.动量是矢量,方向与速度方向相同,物体做匀速圆周运 动时,速度大小不变,方向时刻变化,其动量发生变化. 2.在一维运动中,动量正负的含义是什么? 【提示】 正负号仅表示方向,不表示大小.正号表示动量的方向与规定 的正方向相同;负号表示动量的方向与规定的正方向相反.
图 16-2-4
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【解析】 对冲量的计算一定要分清求的是哪个力的冲量,是某一个力的 冲量、是合力的冲量、是分力的冲量还是某一个方向上力的冲量,某一个力的 冲量与另一个力的冲量无关,故拉力 F 的冲量为 Ft,A、C 错误,B 正确;物体 处于静止状态,合力为零,合力的冲量为零,D 正确.重力的冲量为 mgt,E 正 确.
(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量; (2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度.
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【解析】 (1)设 Δt 时间内,从喷口喷出的水的体积为 ΔV,质量为 Δm,则 Δm=ρΔV① ΔV=v0SΔt② 由①②式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为 ΔΔmt =ρv0S③ (2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为 h,水从喷口喷出后到达玩具底 面时的速度大小为 v.对于 Δt 时间内喷出的水,由能量守恒得 12(Δm)v2+(Δm)gh=12(Δm)v20④ 在 h 高度处,Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大 小为
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(2)求合冲量的两种方法:
可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,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. (3)求变力的冲量:
①若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变力的冲量.
②若给出了力随时间变化的图象如图 16-2-3 所示,可用面积
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2.动量的变化量 (1)定义:物体在某段时间内__末__动___量_与(d_ò_初n_g_动_li_à量_n_g的()d矢òn量g差lià(n也g是) 矢量),Δp =__p_′__-__p___ (矢量式). (2)动量始终保持在一条直线上时的矢量运算:选定一个正方向,动量、动 量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为__代__数__(运dà算is(h此ù)时 的正、负号仅表示方向,不表示大小).
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