1、2 动量和动量定理,第十六章动量守恒定律,学科素养与目标要求,1.理解动量的概念及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量. 2.理解冲量的概念，知道冲量是矢量；理解动量定理及其表达式.,物理观念：,1.通过自主和合作探究，推导动量定理的表达式. 2.能够利用动量定理解释有关物理现象和进行有关计算.,科学思维：,自主预习,01,1.动量 (1)定义：物体的 和 的乘积. (2)公式：p ，单位： . (3)动量的矢量性：动量是 (填“矢”或“标”)量，方向与 相同，运算遵循平行四边形定则. 2.动量的变化量 (1)物体在某段时间内 与 的矢量差，p (矢量式). (2)动量始终保持在一条直线上时
2、的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用 的数值表示，从而将矢量运算简化为 运算，此时的正、负号仅表示方向，不表示大小.,动量,一,速度,mv,质量,kgm/s,矢,速度的方向,末动量,初动量,pp,带正、负号,代数,1.冲量 (1)定义：力和 的乘积. (2)公式：I . (3)冲量是 (填“过程”或“状态”)量，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量. (4)冲量是 (填“矢”或“标”)量，若是恒力的冲量，则冲量的方向与_ 相同. (5)冲量的作用效果：使物体的 发生变化. 2.动量定理 (1)内容：物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的冲量. (2)表达式： Ft
3、或ppI.,动量定理,二,Ft,力的作用时间,过程,矢,该恒力的方向,动量,动量变化量,mvmv,1.判断下列说法的正误. (1)动量相同的物体，运动方向一定相同.() (2)一个物体(质量不变)的动量改变，它的动能一定改变.() (3)一个物体(质量不变)的动能改变，它的动量一定改变.() (4)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受到的合外力一定不为零.() (5)物体受到的合力的冲量越大，它的动量变化量一定越大.(),即学即用,2.(2018会宁四中高二第二学期期中)在一条直线上运动的物体，其初动量为8 kgm/s，它在第一秒内受到的冲量为3 Ns，第二秒内受到的冲量
4、为5 Ns，它在第二秒末的动量为 A.10 kgm/s B.11 kgm/s C.13 kgm/s D.16 kgm/s,解析根据动量定理得：pmv0I1I2，则pI1I2mv0(358) kgm/s10 kgm/s，故选A.,重点探究,02,在激烈的橄榄球赛场上，一个较瘦弱的运动员携球奔跑时迎面碰上了高大结实的对方运动员，自己却被碰倒在地，而对方却几乎不受影响，这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关，而且与质量有关. (1)若质量为60 kg的运动员(包括球)以5 m/s的速度向东奔跑，他的动量是多大？方向如何？当他以恒定的速率做曲线运动时，他的动量是否变化？,导学探究,对动量及其变化量的理
5、解,一,答案动量是300 kgm/s方向向东做曲线运动时他的动量变化了，因为速度方向变了,(2)若这名运动员与对方运动员相撞后速度变为零，他的动量的变化量多大？动量的变化量的方向如何？,答案300 kgm/s方向向西,1.动量pmv，是描述物体运动状态的物理量，是矢量，其方向与运动物体的速度方向相同. 2.物体动量的变化ppp是矢量，其方向与速度变化的方向相同，在合力为恒力的情况下，物体动量的变化的方向也与物体加速度的方向相同，即与物体所受合外力的方向相同. 3.关于动量变化量的求解 (1)若初、末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算. (2)若初、末动量不在同一直
6、线上，运算时应遵循平行四边形定则.,知识深化,例1一小孩把一质量为0.5 kg的篮球由静止释放，释放后篮球的重心下降高度为 0.8 m时与地面相撞，反弹后篮球的重心上升的最大高度为0.2 m，不计空气阻力，取重力加速度为g10 m/s2，求地面与篮球相互作用的过程中： (1)篮球的动量变化量；,答案3 kgm/s，方向竖直向上,规定竖直向下为正方向，篮球的动量变化量为 p(mv2)mv10.52 kgm/s0.54 kgm/s3 kgm/s. 即篮球的动量变化量大小为3 kgm/s，方向竖直向上.,(2)篮球的动能变化量.,答案减少了3 J,解析篮球的动能变化量为,即动能减少了3 J.,总结提
7、升,动量与动能的区别与联系 1.区别：动量是矢量，动能是标量，质量相同的两物体，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.联系：动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，大小关系为,1.动量定理的推导 如图1所示，一个质量为m的物体(与水平面无摩擦)在水平恒力F作用下，经过时间t，速度从v变为v.,动量定理,二,图1,根据牛顿第二定律Fma,整理得：Ftm(vv)mvmv 即Ftmvmvp.,2.对动量定理的理解 (1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因. (2)动量定理的表达式Ftmvmv是矢量式，运用动量定理解题时，要注意规定正方向. (3)公式中的F是物体所受的合
8、外力，若合外力是均匀变化的力，则F应是合外力在作用时间内的平均值. 3.动量定理的应用 (1)定性分析有关现象. 物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之力就越小. 作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大，反之动量变化量就越小.,(2)应用动量定理定量计算的一般步骤.,选定研究对象，明确运动过程,进行受力分析，确定初、末状态,选取正方向，列动量定理方程求解,例2如图2所示，用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4.0 m/s.如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，那么： (1)不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力
9、是多少？,答案200 N，方向竖直向下,解析以铁锤为研究对象，不计铁锤重力时，只受钉子的作用力，方向竖直向上，设为F1，取竖直向上为正，由动量定理可得F1t0mv,图2,由牛顿第三定律知，钉子受到的平均作用力为200 N，方向竖直向下.,答案205 N，方向竖直向下,解析若考虑铁锤重力，设此时铁锤受钉子的作用力为F2，对铁锤应用动量定理，取竖直向上为正. (F2mg)t0mv,由牛顿第三定律知，钉子受到的平均作用力为205 N，方向竖直向下.,(2)考虑铁锤受的重力，铁锤钉钉子时，钉子受到的平均作用力又是多少？(g取10 m/s2),总结提升,在用动量定理进行定量计算时注意： (1)列方程前首
10、先选取正方向； (2)分析速度时一定要选取同一参考系，一般选地面为参考系； (3)公式中的冲量应是合外力的冲量，求动量的变化量时要严格按公式，且要注意动量的变化量是末动量减去初动量.,针对训练1(2018沂南高二下学期期中)质量为55 kg的建筑工人，不慎从高空由静止落下，由于弹性安全带的保护，他最终静止悬挂在空中.已知弹性安全带的缓冲时间为1.1 s，安全带长为5 m，不计空气阻力，g10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为 A.1 100 N B.1 050 N C.550 N D.200 N,解析工人下落过程为自由落体运动，安全带被拉直瞬间工人的速度为：,取人为研究对象，在人和安全
11、带相互作用的过程中，人受到重力mg和安全带的拉力F，取竖直向上为正方向， 由动量定理得：Ftmgt0(mv0)，,根据牛顿第三定律知，安全带所受的平均冲力大小为1 050 N，故B正确，A、C、D错误.,例3同一人以相同的力量跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于 A.人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上的小 B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上的小 C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的小 D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上的小,解析人落地前的速度是一定的，初动量是一定的，所以选项A错误； 落地后静止，末动量一定，人的动量变化是一定的，选项B错误； 由动量定理可知人受到的冲量等于人
12、的动量变化，所以两种情况下人受到的冲量相等，选项C错误； 落在沙坑里力作用的时间长，落在水泥地上力作用的时间短，根据动量定理，在动量变化一定的情况下，时间t越长，则受到的冲力F越小，故选项D正确.,总结提升,利用动量定理解释现象的问题主要有三类： (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.,针对训练2(多选)对下列几种物理现象的解释，正确的是 A.击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻 B.用手接篮球时，手往往向后缩一下，是为了减小冲量 C.易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间 以减
13、小作用力 D.在车内推车推不动，是因为车(包括人)所受合外力的冲量为零,解析击钉时，不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长，作用力小；用手接篮球时，手往后缩一下，是为了延长作用时间以减小作用力，所以A、B项错误； 据动量定理Ftp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所受的合外力，与内部作用无关，所以D项正确.,达标检测,03,1,2,3,4,1.(动量与动量的变化)(2018北京东城区期末)如图3所示，质量为m的足球在离地高h处时速度刚好水平向左，大小为v1，守门员此时用手握拳击球，使球以大小为v2的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，则
14、A.击球前后球动量改变量的方向水平向左 B.击球前后球动量改变量的大小是mv2mv1 C.击球前后球动量改变量的大小是mv2mv1 D.球离开手时的机械能不可能是mgh,图3,1,2,3,4,解析规定水平向右为正方向，击球前球的动量p1mv1，击球后球的动量p2mv2，击球前后球动量改变量的大小是pp2p1mv2mv1，动量改变量的方向水平向右，故A、B错误，C正确；,1,2,3,4,2.(利用动量定理定性分析问题)(2018三明市高二下学期期末)如图4，从高处跳到低处时，为了安全，一般都要屈腿，这样做是为了 A.减小冲量 B.减小动量的变化量 C.增大与地面的冲击时间，从而减小冲力 D.增大
15、人对地面的压强，起到安全作用,图4,解析人在和地面接触时，人的速度减为零，由动量定理可知(Fmg)tp，而屈腿可以增加人着地的时间，从而减小受到地面的冲击力，故选C.,3.(动量定理的应用)(2018全国卷)高空坠物极易对行人造成伤害.若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下，与地面的碰撞时间约为2 ms，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为 A.10 N B.102 N C.103 N D.104 N,1,2,3,4,解析设每层楼高约为3 m，则下落高度约为 h325 m75 m,1,2,3,4,4.(动量定理的应用)质量m70 kg的撑竿跳高运动员从h5.0 m高处由静止下落到海绵垫上，经t11 s后停下，则该运动员受到的海绵垫的平均冲力约为多大？如果是落到普通沙坑中，经t20.1 s停下，则沙坑对运动员的平均冲力约为多大？(g取 10 m/s2，不计空气阻力),答案1 400 N7 700 N,1,2,3,4,解析以全过程为研究对象，初、末动量的数值都是0，所以运动员的动量变化量为零，根据动量定理，合力的冲量为零，,从开始下落到在海绵垫上停止时，mg(tt1)Ft10 代入数据，解得F1 400 N 下落到沙坑中时，mg(tt2)Ft20 代入数据，解得F7 700 N.,