高中物理第一章碰撞与动量守恒第二节动量动量守恒定律同步备课省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

第一章,第二节动量动量守恒定律,(,一,),1/39,学习目标,1.,了解动量、冲量概念，知道动量改变量也是矢量,.,2.,了解动量定理确实切含义，会用其来解释和计算碰撞、缓冲等现象,.,2/39,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,3/39,知识探究,4/39,一、动量及其改变,在激烈橄榄球赛场上，一个较瘦弱运动员携球奔跑时迎面碰上高大坚固对方运动员时，自己被碰人仰马翻，而对方却几乎不受影响,.,这说明运动物体产生效果不但与速度相关，而且与质量相关,.,(1),若质量为,60 kg,运动员,(,包含球,),以,5 m/s,速度向东奔跑，他动量是多大？方向怎样？若他以大小不变速率做曲线运动时，他动量是否改变？,导学探究,答案,动量是,300 kgm/s,，方向向东；做曲线运动时他动量改变了，因为方向变了,.,答案,5/39,(2),若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零，他动量改变量多大？动量改变量方向怎样？,答案,300 kgm/s,，方向向西,.,答案,6/39,知识梳理,动量和动量改变量,1.,动量,p,(1),定义：运动物体,和,乘积叫做物体动量,.,符号：,p,.,单位：,.,(2),动量矢量性：动量是,(,填,“,矢,”,或,“,标,”,),量，方向与,_,相同,.,(3),动量是状态量：进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态,(,时刻,),动量,.,质量,速度kgm/s,矢,速度方向,7/39,2.,动量改变量,p,p,p,(1),矢量性：与,方向相同,.,(2),若,p,、,p,不在一条直线上，要用,求矢量差,.,(3),若,p,、,p,在一条直线上，先要求,，再用正、负表示,p,、,p,，则可用,p,p,p,进行代数运算,.,3.,动量相对性：因为速度含有相对性，所以动量也含有相对性，即动量大小和方向与选取,相关,.,通常情况下都以,为参考系,.,速度改变,平行四边形定则,正方向,m,v,m,v,参考系,地面,8/39,4.,动量,p,m,v,与动能,E,k,m,v,2,区分,(1),动量是矢量，而动能是,量,.(,填,“,矢,”,或,“,标),(2),当速度发生改变时，物体动量发生改变，而动能,(,填,“,一定,”,或,“,不一定,”,),发生改变,.,标,不一定,9/39,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),质量大物体动量一定大,.(,),(2),动量相同物体，运动方向一定相同,.(,),(3),质量和速率都相同物体动量一定相同,.(,),(4),一个物体动量改变，它动能一定改变,.(,),(5),动量改变量为正，说明它方向与初始时动量方向相同,.(,),10/39,二、动量定理,1.,在日常生活中，有不少这么事例：,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；,轮船边缘及轮渡码头上都装有橡胶轮胎,这么做目标是为了什么？,导学探究,答案,为了缓冲以减小作用力,.,答案,11/39,2.,如图,1,所表示，假定一个质量为,m,物体在碰撞时受到另一个物体对它力是恒力,F,，在,F,作用下，经过时间,t,，物体速度从,v,变为,v,，应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体动量改变量,p,与恒力,F,及作用时间,t,关系,.,答案,这个物体在碰撞过程中加速度,答案,图,1,a,依据牛顿第二定律,F,ma,整理得：,Ft,m,(,v,v,),m,v,m,v,即,Ft,p,.,12/39,知识梳理,冲量概念和动量定理,1.,冲量,(1),冲量定义式：,I,.,(2),冲量是,填,“,过程,”,或,“,状态,”,),量，反应是力在一段,内积累效应，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内冲量,.,(3),冲量是,(,填,“,矢,”,或,“,标,”,),量，若是恒力冲量，则冲量方向与,相同,.,Ft,过程,时间,矢,力,F,方向,13/39,2.,动量定理,(1),物体在一个过程始末,等于它在这个过程中所受力冲量,.,(2),动量定理数学表示式：,，其中,F,为物体受到,.,动量改变量,Ft,m,v,m,v,合外力,14/39,即学即用,判断以下说法正误,.,(1),冲量是矢量，其方向与合外力方向相同,.(,),(2),力越大，力对物体冲量越大,.(,),(3)若物体在一段时间内，其动量发生了改变，则物体在这段时间内合外力一定不为零,.(,),(4),不论物体做什么运动，在相同时间内重力冲量相同,.(,),(5),物体受到协力冲量越大，它动量改变量一定越大,.(,),15/39,题型探究,16/39,一、对动量、动量改变量、冲量了解,1.,动量,p,m,v,，描述物体运动状态物理量，是矢量，方向与速度方向相同,.,2.,动量改变量,(1),动量改变三种情况：大小改变、方向改变、大小和方向同时改变,(2),关于动量改变量求解,若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向前提下，可化矢量运算为代数运算,.,若初、末动量不在同一直线上，运算时应遵照平行四边形定则,.,17/39,3.,公式,I,Ft,只适合用于计算恒力冲量，若是变力冲量，可考虑用以下方法求解：,(1),若力随时间均匀改变，则可用平均力争冲量,.,(2),若给出了力,F,随时间,t,改变图象，可用,F,t,图象与,t,轴所围面积求冲量,.,18/39,例,1,羽毛球是速度较快球类运动之一，运动员扣杀羽毛球速度可到达,100 m,/s,，假设球飞来速度为,50 m/,s,，运动员将球以,100 m/s,速度反向击回,.,设羽毛球质量为,10 g,，试求：,(1),运动员击球过程中羽毛球动量改变量；,解析,答案,答案,1.5 kgm/s,，方向与羽毛球飞来方向相反,19/39,解析,以羽毛球飞来方向为正方向，则,p,1,m,v,1,10,10,3,50 kgm,/s,0.5 kgm/,s.,p,2,m,v,2,10,10,3,100 kgm,/s,1 kgm/,s,所以动量改变量,p,p,2,p,1,1 kgm,/s,0.5 kgm/,s,1.5 kgm/s.,即羽毛球动量改变量大小为,1.5 kgm/s,，方向与羽毛球飞来方向相反,.,20/39,(2),运动员击球过程中羽毛球动能改变量,.,解析,答案,答案,37.5 J,解析,羽毛球初动能：,E,k,m,v,1,2,12.5 J,，羽毛球末动能：,E,k,m,v,2,2,50 J.,所以,E,k,E,k,E,k,37.5 J.,21/39,例,2,在倾角为,37,、足够长斜面上，有一质量为,5 kg,物体沿斜面滑下，物体与斜面间动摩擦因数,0.2,，求物体下滑,2 s,时间内，物体所受各力冲量,.(,g,取,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),解析,答案,答案,看法析,22/39,解析,物体沿斜面下滑过程中，受重力、支持力和摩擦力作用,.,冲量,I,Ft,，是矢量,.,重力冲量,I,G,Gt,mgt,5,10,2 Ns,100 Ns,，方向竖直向下,.,支持力冲量,I,N,F,N,t,mg,cos,t,5,10,0.8,2 Ns,80 Ns,，方向垂直于斜面向上,.,摩擦力冲量,I,f,ft,mg,cos,t,0.2,5,10,0.8,2 Ns,16 Ns,，方向沿斜面向上,.,23/39,总结提升,1.,动量与动能区分与联络,(1),区分：动量是矢量，动能是标量，质量相同两物体，动量相同时动能一定相同，但动能相同时，动量不一定相同,.,(2),联络：动量和动能都是描述物体运动状态物理量，大小关系为,E,k,或,p,.,2.,在求力冲量时，首先明确是求哪个力冲量，是恒力还是变力，如是恒力，可用,I,Ft,进行计算,.,24/39,二、动量定理了解和应用,1.,对动量定理了解,(1),动量定理反应了合外力冲量是动量改变原因,.,(2),动量定理表示式是矢量式，利用动量定了解题时，要注意要求正方向,.,(3),公式中,F,是物体所受合外力，若合外力是变力，则,F,应是合外力在作用时间内平均值,.,25/39,2.,应用动量定理定量计算普通步骤,26/39,例,3,如图,2,所表示，用,0.5 kg,铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤速度为,4.0 m/s,，假如打击后铁锤速度变为,0,，打击作用时间是,0.01 s,，那么：,解析,答案,(1),不计铁锤受重力，铁锤钉钉子时，钉子受到平均,作用力是多大？,图,2,答案,200 N,，方向竖直向下,27/39,解析,以铁锤为研究对象，不计重力时，只受钉子平均作用力，方向竖直向上，设为,F,1,，取竖直向上为正，由动量定理可得,F,1,t,0,m,v,所以,F,1,N,200 N,，方向竖直向上,.,由牛顿第三定律知，铁锤钉钉子时，钉子受到平均作用力为,200 N,，方向竖直向下,.,28/39,(2),考虑铁锤受重力，铁锤钉钉子时，钉子受到平均,作用力又是多大？,(,g,取,10 m/s,2,),解析,答案,答案,205 N,，方向竖直向下,解析,若考虑重力，设此时铁锤受钉子平均作用力为,F,2,，,对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正,.,则,(,F,2,mg,),t,0,m,v,F,2,N,0.5,10 N,205 N,，方向竖直向上,.,由牛顿第三定,律知，此时铁锤钉钉子时钉子受到平均作用力为,205 N,，方向竖直向下,.,29/39,(3),比较,(1),和,(2),，讨论是否要忽略铁锤重力,.,解析,答案,答案,看法析,解析,比较,F,1,与,F,2,，其相对误差为,100%,2.5%,，可见本题中铁锤重力可忽略,.,30/39,例,4,(,多项选择,),对以下几个物理现象解释，正确是,A.,击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻,B.,跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量,C.,易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷经常悬挂旧轮胎，都是为了,延长作用时间以减小作用力,D.,在车内推车推不动，是因为合外力冲量为零,解析,答案,31/39,解析,击钉时，不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子作用时间长；跳远时，在沙坑里填沙，是为了延长人与地接触时间，所以,A,、,B,不正确；,据动量定理,F,t,p,知，当,p,相同时，,t,越长，作用力越小，故,C,项正确；,车能否移动或运动状态能否改变取决于外力作用，与内部作用无关，所以,D,项正确,.,32/39,针对训练,从高处跳到低处时，为了安全，普通都是让脚尖先着地，这么做是为了,A.,减小冲量,B.,减小动量改变量,C.,增大与地面冲击时间，从而减小冲力,D.,增大人对地面压强，起到安全作用,解析,答案,解析,脚尖先着地，接着逐步到整个脚着地，延缓了人落地时动量改变所用时间，由动量定理可知，人落地时动量改变量为定值，这么就减小了地面对人冲力，故,C,项正确,.,33/39,方法总结,利用动量定了解释现象问题主要有三类：,(1),p,一定，,t,短则,F,大，,t,长则,F,小,.,(2),F,一定，,t,短则,p,小，,t,长则,p,大,.,(3),t,一定，,F,大则,p,大，,F,小则,p,小,.,34/39,达标检测,35/39,1.,恒力,F,作用在质量为,m,物体上，如图,3,所表示，因为地面对物体摩擦力较大，没有被拉动，则经时间,t,，以下说法正确是,A.,拉力,F,对物体冲量大小为零,B.,拉力,F,对物体冲量大小为,Ft,C.,拉力,F,对物体冲量大小是,Ft,cos,D.,协力对物体冲量大小为,Ft答案,1,2,3,图,3,36/39,2.,篮球运动员通常要伸出两臂迎接传来篮球,.,接球时，两臂随球快速收缩至胸前，这么做能够,A.,减小球对手冲量,B.,减小球对人冲击力,C.,减小球动量改变量,D.,减小球动能改变量,答案,解析,解析,篮球运动员接球过程中，手对球冲量等于球动量改变量，接球时，两臂随球快速收缩至胸前，并没有减小球对手冲量，也没有减小球动量改变量，更没有减小球动能改变量，而是因延长了手与球作用时间，从而减小了球对人冲击力，,B,正确,.,1,2,3,37/39,3.0.2 kg,小球竖直向下以,6 m,/s,速度落至水平地面，再以,4 m/,s,速度反向弹回，取竖直向上为正方向,.,(1),则小球与地面碰撞前后动量改变量为多少？,答案,解析,1,2,3,答案,2 kgm/s,，方向竖直向上,解析,小球与地面碰撞前动量为：,p,1,m,(,v,1,),0.2,(,6)kgm,/s,1.2 kgm/,s,小球与地面碰撞后动量为：,p,2,m,v,2,0.2,4 kgm,/s,0.8 kgm/,s,小球与地面碰撞前后动量改变量为,p,p,2,p,1,2 kgm/s,，方向竖直向上,.,38/39,(2),若小球与地面作用时间为,0.2 s,，则小球受到地面平均作用力为多少？,(,g,取,10 m/s,2,),答案,解析,1,2,3,答案,12 N,，方向竖直向上,解析,由动量定理得,(,F,mg,),t,p,39/39,