教科版高中物理选修3-5第一章第2节动量 动量定理 冲量(32张ppt)
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3 工程项目管理规划
动量定理在生活中应用
在△P 一定时，往往通过减小t 以获得到较大的力F， 通过增大t 以获得到较小的力F.
在t 一定时，往往通过增大△P以获得到较大的力F， 通过减小△P以获得到较小的力F.
3 工程项目管理规划
动量定理的适用范围
1、动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变 化的变力，对于变力，动量定理中的F应理解为变 力在作用时间内的平均值；
3 工程项目管理规划
思考与讨论 1、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木 块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子， 钉子就很容易钻入木块，这是为什么？
3 工程项目管理规划
思考与讨论
建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带 是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？
小实验
非弹性绳断
橡皮绳不断
3 工程项目管理规划
末动量 初动量
合外力与作 用时间乘积
发展 空间
p p Ft
动量 变化
合力 冲量
I P
发3 工现程项：目管动理规量划 的变化与力的时间积累效果有关.
上式说明，如果我们考察一个物体运动过程的始末，那 么在这一过程中物体所受合力与作用时间的乘积等于物体动 量的变化，这个结论叫做动量定理（theorem of momentum）
2、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题， 还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难的计算 问题转化为较易的计算问题；
3、动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于 微观现象和变速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程， 只考虑初末状态。
3 工程项目管理规划
二、冲量（I ）
1.定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
解：取垒球飞来的方向为正方向，设垒球的初、末动量分别
为P、P′则： P mv 0.18 25 kg m / s 4.5 kg m / s P mv 0.18(45)kg m / s 8.1 kg m / s
由动量定理知垒球所受的平均作用力为：
F P P 8.1 4.5 N 1260N
动能定理说明合外力所做的功等于物体动能的增量 。
Ft =p′－p=m v′ － m v W总= Fs =Ek2－Ek1=m v22/2 － m v12/2 2 、前者是从时间上说明力对物体作用的效果，后者 是从空间上说明力对物体作用的效果。
3 工程项目管理规划
课后思考
已知鸟的质量为1kg，身长为15cm， 鸟与飞机相撞面积S=0.01m2，飞机的速度 为600m/s，试求鸟对飞机的撞击所产生压 强的大小。
在日常生活中，有不少这样的事例：跳远 时要跳在沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫 子;从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲; 轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等. 这样做的目的是为了缓冲.而在某些情况下， 我们又不希望缓冲，比如用铁锤钉钉子.
3 工程项目管理规划
生活中的应用
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
3 工程项目管理规划
生活中的应用
摩托车头盔里的衬垫
3 工程项目管理规划
生活中的应用
3 工程项目管理规划
动量定理与动能定理
动量与动能 1、动量是矢量，动能是标量 两者都是表示运动状态
的物理量。 2、冲量与功：冲量是力的作用效果在时间上的累积，
功是力的作用效果在空间上的累积。 动量定理与动能定理 1、动量定理说明合外力的冲量等于物体动量的增量；
1、汽车的碰撞试验 1）汽车的安全气囊的 保护作用
2）轿车前面的发 动机舱并不是越坚 固越好
2、了解历史上关于运动量度的争论
3 工程项目管理规划
实验
鸡蛋从一定的高度落到地板上，肯定会打破 。现在，在地板上放一块泡沫塑料垫。我们尽 可能把鸡蛋举得高高的，然后放开手，让它落 到泡沫塑料垫上，看看鸡蛋会不会被打破。
牛顿第二定律 的另一种形式
物体动量的变化率等于它所受合外力.
3 工程项目管理规划
动量的变化的原因是什么呢？
动量的变化与速度的变化有关 而速度的变化是因为有加速度 而牛顿第二定律告诉我们， 加速度是由物体所受的合外力产生的。 结论：动量的变化与合外力有关
解决单个物体的动量变化可以从牛顿运动定律入手
3 工程项目管理规划
ΔP
3 工程项目管理规划
规定好正方向
动量的变化p
3、不在同一直线上的动量变化的 运算，遵循平行四边形定则：
ΔP
P′
P′ ΔP
P
P
也称三角形法则：
从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
3 工程项目管理规划
举例
一个质量为0.1kg的钢球，以6m/s的
P
速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹
回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左
负号表示△P 的方向与正方向相反，即碰撞前后钢球动量改 变的大小为1.2kg·m/s, 方向水平向左。
3 工程项目管理规划
观察思考
实验一：鸡蛋落地的不同效果
猜想：效果不同的原因是什么？
3 工程项目管理规划
理论探究
问题情景：假设一个质量为m的物体在恒定的合外 力F作用下，做匀变速直线运动，初速度为 v，经 过一段时间t后，速度变为v′，试探究合外力F的表 达式。
3 工程项目管理规划
动量的变化p
某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量
p’ 跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变
化（或动量的增量），即 p = p' – p=m v
1、动量变化的三种情况： 大小变化、方向改变或大小和方向都改变。
2、同一直线上动量变化的运算：
P
P′
P
P′
P′
P′
ΔP
P′
P
ΔP P′
思路点拨：用牛顿第二定律和运动学公式推导
3 工程项目管理规划
理论探究
解：
由牛顿第二定律可知 F ma
又加速度为 a v v t
得 F m v v mv mv p p
t
t
t
由于 p p p
故 F p t
3 工程项目管理规划
思考讨论
公F式 p t
的物理意义
物体动量的变化率等于物体所受合外力
2.定义式： I Ft
3.单位：牛顿.秒（N·s） 4.特点： ①冲量是过程量（反映了力对时间的积累效应） ②冲量是矢量（方向由力的方向决定，若为恒定 方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同）
3 工程项目管理规划
思考与讨论
冲量与功有什么区别？
冲量 I=Ft 功 W= FS
矢 量
N·S
力的时间积累 使动量发生变化
P′
பைடு நூலகம்
运动（如图所示）。碰撞前后钢球的动量
变化了多少？
x
解：取水平向右为正方向，设碰撞前后钢球的动量分别为P、P′
P mv 0.1 6 kg m / s 0.6 kg m / s
P mv 0.1(-6 )kg m / s 0.6 kg m / s
碰撞前后钢球的动量变化为
P P P 1.2 kg m / s
3.理解：
①因果关系：Ft冲 量P是 P动量变化I的原P因
②矢量性： 和 方向相同
③适用性：恒力、变力； 直线运动、曲线运动；
单个物体、系统； 宏观、微观.
④ 一定时,Pt 越小I F 就越大，t 越大F 就越小。 F一P定时，t越小△P就越小，t越大△P就越大。
t一定时， △P越小F就越小，t越大△P就越大。
t t
0.01
负号表示力的方向与正方向相反，即与垒球飞来的方向相反。
垒球受平均作用力的大小为1260N。
3 工程项目管理规划
动量定理的应用步骤
1、确定研究对象：一般为单个物体； 2、明确物理过程：受力分析，求出合 外力的冲量； 3、明确研究对象的初末状态及相应的 动量； 4、选定正方向，确定在物理过程中研 究对象的动量的变化； 5、根据动量定理列方程，统一单位 后代入数据求解。
Ft p p
物理学中把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量 （impulse）.如果用I代表冲量，
I Ft
用Δp表示过程始末动量的改变量，那么动量定理也可以
写为
3 工程项目管理规划
I P
一、动量定理
t 越大F 就越小——缓冲装置
1.内容：物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量
2.表达式：
或
思考与讨论
报道1、1962年，一架“子爵号”客机，在美 国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁， 十七人丧生。
报道2、1980年， 一架英国的“鸽式” 战斗机在威夫士地区 上空与一只秃鹰相撞， 飞机坠毁，飞行员弹 射逃生……
问题：小小飞禽何以能撞毁飞 机这样的庞然大物？
3 工程项目管理规划
科学漫步
这道题，能给你带来怎样的思考呢？ 在我们的天空中飘浮着很多的太空垃圾， 如火箭的碎片，卫星的残骸等等，这些人 类文明的产物也在危险着人类，所以我们 面临的问题就是如何治理宇宙空间的这些 垃圾？
3 工程项目管理规划
巩固练习: l.一个人慢行和跑步时，不小心与迎面的一棵树相 撞，其感觉有什么不同?请解释.
2.人下楼梯时往往一级一级往下走，而不是直接往 下跳跃七八级，这是为什么?
3 工程项目管理规划
1.2 动量
动量定理 冲量
Ft p p I P
3 工程项目管理规划
复习提问 碰撞中的不变量是什么？ 正确答案
是物体的质量 m 跟速度 v的乘积，即mv.
3 工程项目管理规划
思考题
1.动量的定义是什么？ 答：质量与速度的乘积，即P=mv. 2.动量在国际单位制中的单位是什么？答：kg·m/s. 3.动量是状态量还是过程量？ 答：是状态量. 4.动量是矢量还是标量？ 答：是矢量，方向就是v 的方向. 5.阅读了人类探究动量方向的历史后有何感想？ 6.动量改变量 P P P 是矢量还是标量？答：是矢量.
标 量
N·m（J）
力的空间积累 使动能发生变化
思考： 用水平力F推一静止在水平地面上 质量为m的物体，经过时间t，物体向前运 动了一段位移s。请问这段时间内，力F的 冲量和所做的功分别为多大？重力的冲量 和所做的功分别为多大？
3 工程项目管理规划
沙场练兵
一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞 向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为 45m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒对垒球 的平均作用力有多大？
动量的变化率:
动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。
由动量定理Ft =p 得F=p/t, 即动量的变化率等于物 体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力
较大，反之则小; 当动量均匀变化时, 物体所受合力
为恒力。
p F1 F2
试比较F1与F2 的大小？
t
3 工程项目管理规划
由 F p 变形得 t
动量定理在生活中应用
在△P 一定时，往往通过减小t 以获得到较大的力F， 通过增大t 以获得到较小的力F.
在t 一定时，往往通过增大△P以获得到较大的力F， 通过减小△P以获得到较小的力F.
3 工程项目管理规划
动量定理的适用范围
1、动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变 化的变力，对于变力，动量定理中的F应理解为变 力在作用时间内的平均值；
3 工程项目管理规划
思考与讨论 1、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木 块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子， 钉子就很容易钻入木块，这是为什么？
3 工程项目管理规划
思考与讨论
建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带 是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？
小实验
非弹性绳断
橡皮绳不断
3 工程项目管理规划
末动量 初动量
合外力与作 用时间乘积
发展 空间
p p Ft
动量 变化
合力 冲量
I P
发3 工现程项：目管动理规量划 的变化与力的时间积累效果有关.
上式说明，如果我们考察一个物体运动过程的始末，那 么在这一过程中物体所受合力与作用时间的乘积等于物体动 量的变化，这个结论叫做动量定理（theorem of momentum）
2、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题， 还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难的计算 问题转化为较易的计算问题；
3、动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于 微观现象和变速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程， 只考虑初末状态。
3 工程项目管理规划
二、冲量（I ）
1.定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。
解：取垒球飞来的方向为正方向，设垒球的初、末动量分别
为P、P′则： P mv 0.18 25 kg m / s 4.5 kg m / s P mv 0.18(45)kg m / s 8.1 kg m / s
由动量定理知垒球所受的平均作用力为：
F P P 8.1 4.5 N 1260N
动能定理说明合外力所做的功等于物体动能的增量 。
Ft =p′－p=m v′ － m v W总= Fs =Ek2－Ek1=m v22/2 － m v12/2 2 、前者是从时间上说明力对物体作用的效果，后者 是从空间上说明力对物体作用的效果。
3 工程项目管理规划
课后思考
已知鸟的质量为1kg，身长为15cm， 鸟与飞机相撞面积S=0.01m2，飞机的速度 为600m/s，试求鸟对飞机的撞击所产生压 强的大小。
在日常生活中，有不少这样的事例：跳远 时要跳在沙坑里;跳高时在下落处要放海绵垫 子;从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲; 轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等. 这样做的目的是为了缓冲.而在某些情况下， 我们又不希望缓冲，比如用铁锤钉钉子.
3 工程项目管理规划
生活中的应用
船靠岸时边缘上的废旧轮胎
3 工程项目管理规划
生活中的应用
摩托车头盔里的衬垫
3 工程项目管理规划
生活中的应用
3 工程项目管理规划
动量定理与动能定理
动量与动能 1、动量是矢量，动能是标量 两者都是表示运动状态
的物理量。 2、冲量与功：冲量是力的作用效果在时间上的累积，
功是力的作用效果在空间上的累积。 动量定理与动能定理 1、动量定理说明合外力的冲量等于物体动量的增量；
1、汽车的碰撞试验 1）汽车的安全气囊的 保护作用
2）轿车前面的发 动机舱并不是越坚 固越好
2、了解历史上关于运动量度的争论
3 工程项目管理规划
实验
鸡蛋从一定的高度落到地板上，肯定会打破 。现在，在地板上放一块泡沫塑料垫。我们尽 可能把鸡蛋举得高高的，然后放开手，让它落 到泡沫塑料垫上，看看鸡蛋会不会被打破。
牛顿第二定律 的另一种形式
物体动量的变化率等于它所受合外力.
3 工程项目管理规划
动量的变化的原因是什么呢？
动量的变化与速度的变化有关 而速度的变化是因为有加速度 而牛顿第二定律告诉我们， 加速度是由物体所受的合外力产生的。 结论：动量的变化与合外力有关
解决单个物体的动量变化可以从牛顿运动定律入手
3 工程项目管理规划
ΔP
3 工程项目管理规划
规定好正方向
动量的变化p
3、不在同一直线上的动量变化的 运算，遵循平行四边形定则：
ΔP
P′
P′ ΔP
P
P
也称三角形法则：
从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端
3 工程项目管理规划
举例
一个质量为0.1kg的钢球，以6m/s的
P
速度水平向右运动，碰到坚硬的墙壁后弹
回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左
负号表示△P 的方向与正方向相反，即碰撞前后钢球动量改 变的大小为1.2kg·m/s, 方向水平向左。
3 工程项目管理规划
观察思考
实验一：鸡蛋落地的不同效果
猜想：效果不同的原因是什么？
3 工程项目管理规划
理论探究
问题情景：假设一个质量为m的物体在恒定的合外 力F作用下，做匀变速直线运动，初速度为 v，经 过一段时间t后，速度变为v′，试探究合外力F的表 达式。
3 工程项目管理规划
动量的变化p
某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量
p’ 跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变
化（或动量的增量），即 p = p' – p=m v
1、动量变化的三种情况： 大小变化、方向改变或大小和方向都改变。
2、同一直线上动量变化的运算：
P
P′
P
P′
P′
P′
ΔP
P′
P
ΔP P′
思路点拨：用牛顿第二定律和运动学公式推导
3 工程项目管理规划
理论探究
解：
由牛顿第二定律可知 F ma
又加速度为 a v v t
得 F m v v mv mv p p
t
t
t
由于 p p p
故 F p t
3 工程项目管理规划
思考讨论
公F式 p t
的物理意义
物体动量的变化率等于物体所受合外力
2.定义式： I Ft
3.单位：牛顿.秒（N·s） 4.特点： ①冲量是过程量（反映了力对时间的积累效应） ②冲量是矢量（方向由力的方向决定，若为恒定 方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同）
3 工程项目管理规划
思考与讨论
冲量与功有什么区别？
冲量 I=Ft 功 W= FS
矢 量
N·S
力的时间积累 使动量发生变化
P′
பைடு நூலகம்
运动（如图所示）。碰撞前后钢球的动量
变化了多少？
x
解：取水平向右为正方向，设碰撞前后钢球的动量分别为P、P′
P mv 0.1 6 kg m / s 0.6 kg m / s
P mv 0.1(-6 )kg m / s 0.6 kg m / s
碰撞前后钢球的动量变化为
P P P 1.2 kg m / s
3.理解：
①因果关系：Ft冲 量P是 P动量变化I的原P因
②矢量性： 和 方向相同
③适用性：恒力、变力； 直线运动、曲线运动；
单个物体、系统； 宏观、微观.
④ 一定时,Pt 越小I F 就越大，t 越大F 就越小。 F一P定时，t越小△P就越小，t越大△P就越大。
t一定时， △P越小F就越小，t越大△P就越大。
t t
0.01
负号表示力的方向与正方向相反，即与垒球飞来的方向相反。
垒球受平均作用力的大小为1260N。
3 工程项目管理规划
动量定理的应用步骤
1、确定研究对象：一般为单个物体； 2、明确物理过程：受力分析，求出合 外力的冲量； 3、明确研究对象的初末状态及相应的 动量； 4、选定正方向，确定在物理过程中研 究对象的动量的变化； 5、根据动量定理列方程，统一单位 后代入数据求解。
Ft p p
物理学中把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量 （impulse）.如果用I代表冲量，
I Ft
用Δp表示过程始末动量的改变量，那么动量定理也可以
写为
3 工程项目管理规划
I P
一、动量定理
t 越大F 就越小——缓冲装置
1.内容：物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量
2.表达式：
或
思考与讨论
报道1、1962年，一架“子爵号”客机，在美 国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁， 十七人丧生。
报道2、1980年， 一架英国的“鸽式” 战斗机在威夫士地区 上空与一只秃鹰相撞， 飞机坠毁，飞行员弹 射逃生……
问题：小小飞禽何以能撞毁飞 机这样的庞然大物？
3 工程项目管理规划
科学漫步
这道题，能给你带来怎样的思考呢？ 在我们的天空中飘浮着很多的太空垃圾， 如火箭的碎片，卫星的残骸等等，这些人 类文明的产物也在危险着人类，所以我们 面临的问题就是如何治理宇宙空间的这些 垃圾？
3 工程项目管理规划
巩固练习: l.一个人慢行和跑步时，不小心与迎面的一棵树相 撞，其感觉有什么不同?请解释.
2.人下楼梯时往往一级一级往下走，而不是直接往 下跳跃七八级，这是为什么?
3 工程项目管理规划
1.2 动量
动量定理 冲量
Ft p p I P
3 工程项目管理规划
复习提问 碰撞中的不变量是什么？ 正确答案
是物体的质量 m 跟速度 v的乘积，即mv.
3 工程项目管理规划
思考题
1.动量的定义是什么？ 答：质量与速度的乘积，即P=mv. 2.动量在国际单位制中的单位是什么？答：kg·m/s. 3.动量是状态量还是过程量？ 答：是状态量. 4.动量是矢量还是标量？ 答：是矢量，方向就是v 的方向. 5.阅读了人类探究动量方向的历史后有何感想？ 6.动量改变量 P P P 是矢量还是标量？答：是矢量.
标 量
N·m（J）
力的空间积累 使动能发生变化
思考： 用水平力F推一静止在水平地面上 质量为m的物体，经过时间t，物体向前运 动了一段位移s。请问这段时间内，力F的 冲量和所做的功分别为多大？重力的冲量 和所做的功分别为多大？
3 工程项目管理规划
沙场练兵
一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞 向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为 45m/s。若球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒对垒球 的平均作用力有多大？
动量的变化率:
动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。
由动量定理Ft =p 得F=p/t, 即动量的变化率等于物 体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力
较大，反之则小; 当动量均匀变化时, 物体所受合力
为恒力。
p F1 F2
试比较F1与F2 的大小？
t
3 工程项目管理规划
由 F p 变形得 t