高中物理 16.2《動量和動量定理》課件 新人教版選修3-5.ppt

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第十六章 動量守恒定律 第2節(jié) 動量和動量定理 1 理解動量的概念 知道動量和動量的變化量均為矢量 會計算一維情況下的動量變化量 2 理解沖量的概念 知道沖量是矢量 3 理解動量定理的確切含義 掌握其表達式 4 會用動量定理解釋碰撞 緩沖等生活中的現(xiàn)象 雞蛋在同學(xué)們生活中是常見的 印象中又是很容易破碎的 本節(jié)課首先通過一個 瓦碎蛋全 的實驗導(dǎo)入新課 這是同學(xué)們魔術(shù)或者雜技中常見的很感難以置信的游戲 很能引起學(xué)生的好奇心 激發(fā)出學(xué)生探究的熱情 在講解動量定理時 再次通過跳遠 跳高 鐵錘釘釘子等生活中常見的現(xiàn)象提出問題 導(dǎo)入新課 使學(xué)生體會到物理在生活中是無處不在的 一些司空見慣的現(xiàn)象通過物理有了明確的認識 從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣 矢量 同學(xué)們都比較熟悉了 但矢量的變化量的計算掌握的還不太好 新課講授圍繞本節(jié)的重點 動量 動量的變化量 沖量等概念的理解 方向及大小的計算 對動量定理的理解和應(yīng)用展開 例題設(shè)計主要是針對 1 動量 動量變化量 沖量 動量定理等概念的理解 2 動量的變化量 沖量大小的計算和方向的判斷 3 運用動量定理解題的思路和規(guī)范的解題步驟 4 運用動量定理求解變力問題和多過程問題 5 運用動量定理解釋常見現(xiàn)象等 瓦碎蛋全 對于發(fā)生碰撞的兩個物體 在碰撞前后物體的什么量是保持不變 兩物體的mv的矢量和保持不變 mv很可能具有特別的物理意義 物理學(xué)中把它定義為動量 用字母p表示 p mv 復(fù)習(xí)回顧 笛卡兒 最先提出動量具有守恒性思想 把運動物體的質(zhì)量和速率的乘積叫做動量 忽略了動量的方向性 有關(guān)動量的發(fā)展史 牛頓 把笛卡兒的定義做了修改 明確的用物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動量 更清楚的表示動量的守恒性和方向性 惠更斯 明確提出動量的守恒性和方向性 是狀態(tài)量 一 動量 1 概念 2 定義式 p mv 3 單位 千克米每秒 符號是kg m s 4 對動量的理解 2 瞬時性 1 矢量性 運算遵循平行四邊形定則 3 相對性 物體的動量與參考系的選擇有關(guān) 中學(xué)階段常以地球為參考系 在物理學(xué)中 物體的質(zhì)量m和速度v的乘積叫做動量 動量的變化等于末狀態(tài)動量減初狀態(tài)的動量 其方向與 v的方向相同 5 動量的變化 p 定義 物體的末動量與初動量之矢量差叫做物體動量的變化 2 表達式 p m v 動量的變化也叫動量的增量或動量的改變量 試討論以下幾種運動的動量變化情況 物體做勻速直線運動 物體做自由落體運動 物體做平拋運動 物體做勻速圓周運動 動量大小 方向均不變 動量方向不變 大小隨時間推移而增大 動量方向時刻改變 大小隨時間推移而增大 動量方向時刻改變 大小不變 動量和動能 1 動量和動能都是描述物體運動過程中的某一狀態(tài) 2 動量是矢量 動能是標(biāo)量 動量發(fā)生變化時 動能不一定發(fā)生變化 動能發(fā)生變化時 動量一定發(fā)生變化 3 定量關(guān)系 動量發(fā)生變化 速度大小改變方向不變 速度大小不變方向改變 速度大小和方向都改變 動能改變 動能改變 動能不變 例1 一個質(zhì)量是0 1kg的鋼球 以6m s的速度水平向右運動 碰到一個堅硬物后被彈回 沿著同一直線以6m s的速度水平向左運動 如圖 碰撞前后鋼球的動量各是多少 碰撞前后鋼球的動量變化了多少 在日常生活中 有不少這樣的事例 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皮輪胎 而在某些情況下 我們又不希望緩沖 比如用鐵錘釘釘子 這是為什么呢 這樣做的目的是為了緩沖 分析 由牛頓第二定律知 F ma 加速度 整理得 Ft mv mv0 二 動量定理 即 沖量 定義 在物理學(xué)中 物體受到的力與力的作用時間的乘積叫做力的沖量 2 公式 I Ft單位 牛 秒 N s 1 沖量是矢量 作用力的方向不變時其方向與力的方向相同 2 沖量是過程量 是力對時間的積累效應(yīng) 3 沖量和功不同 恒力在一段時間內(nèi)可能不作功 但一定有沖量 4 沖量的計算要明確求哪個力的沖量 還是物體的合外力的沖量 I Ft只能求恒力的沖量 例2 平拋一質(zhì)量m 2kg的物體 經(jīng)t 5s 求重力的沖量 例3 如圖 物體原先靜止 用恒力F1 F2分別作用在物體上t1 t2時間 求物體受F1 F2的合沖量 I mgt 100N s I合 F1t1 F2t2 物體在一個過程始末的動量變化等于它在這個過程中所受力的沖量 動量定理 p Ft 對動量定理的理解 2 動量的變化率 動量的變化跟發(fā)生這一變化所用的時間的比值 由動量定理 得F p t 可見 動量的變化率等于物體所受的合力 當(dāng)動量變化較快時 物體所受合力較大 反之則小 當(dāng)動量均勻變化時 物體所受合力為恒力 在實際中我們常遇到變力作用的情況 比如用鐵錘釘釘子 球拍擊乒乓球等 釘子和乒乓球所受的作用力都不是恒力 這時變力的作用效果可以等效為某一個恒力的作用 則該恒力就叫變力的平均值 3 動量定理的適用范圍 動量定理不但適用于恒力 也適用于隨時間變化的變力 對于變力情況 動量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值 雞蛋從高處下落是否會被打破 雞蛋從某一高度下落 分別與石頭和海綿墊接觸前的速度是相同的 也即初動量相同 碰撞后速度均變?yōu)榱?即末動量均為零 因而在相互作用過程中雞蛋的動量變化量相同 而兩種情況下的相互作用時間不同 與石頭碰時作用時間短 與海綿墊相碰時作用時間較長 由Ft p知 雞蛋與石頭相碰時作用大 會被打破 與海綿墊相碰時作用力較小 因而不會被打破 海綿 石頭 例4 一個質(zhì)量為0 18kg的壘球 以25m s的水平速度飛向球棒 被球棒打擊后 反向水平飛回 速度的大小為45m s 設(shè)球棒與壘球的作用時間為0 01s 球棒對壘球的平均作用力有多大 為什么我們通常用鐵錘釘釘子 而跳遠時卻要落入沙坑中 對于釘釘子 縮短作用時間 增大作用力 對于跳沙坑 延長作用時間 減小作用力 相關(guān)物理現(xiàn)象 瓷器包裝 水果套袋 高空蹦極 1 動量 動量變化量 定義 大小 方向 2 沖量 定義 大小 方向 3 動量定理 動量定理的方向性 動量的變化率 動量定理的適用范圍 運用動量定理的步驟 1 關(guān)于動量的變化 下列說法正確的是 A 在直線運動中 物體的速度增大時 動量的增量 p的方向和運動方向相同B 在直線運動中 物體的速度減小時 動量的增量 p的方向和運動方向相反C 物體的速度大小不變時 動量的增量 p為零D 物體做曲線運動時 動量的增量 p一定不為零 ABD 2 關(guān)于沖量 下列說法正確的是 A 沖量是物體動量變化的原因B 作用在靜止的物體上的力的沖量一定為零C 動量越大的物體收到的沖量越大D 沖量的方向就是物體受力的方向 A CD 答案 3N 4 一質(zhì)量為100g的小球從0 8m高處自由下落到一個軟墊上 若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點經(jīng)歷了0 2s 則這段時間內(nèi)軟墊對小球的作用力為多少 g取10m s2 不計空氣阻力