高中物理第十六章动量守恒定律第二节动量和动量定理课件新人教版选修3-.ppt

第十六章动量守恒定律动量守恒定律第二节动量和动量定理第二节动量和动量定理【素养目标定位素养目标定位】理解理解动动量和冲量的概念，知道量和冲量的概念，知道动动量和冲量是矢量量和冲量是矢量知道知道动动量的量的变变化也是矢量，化也是矢量，会正确会正确计计算一算一维维的的动动量量变变化化掌握掌握动动量定理，量定理，并会并会应应用它解决用它解决实际问题实际问题【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈动量动量1定义定义运动物体的运动物体的_和它的和它的_的乘积叫做物体的动量。的乘积叫做物体的动量。2表达式表达式p_。3单位单位_，符号，符号_。4方向方向动量是矢量，它的方向与动量是矢量，它的方向与_方向相同。方向相同。质量质量知识点知识点 1速度速度mv千克米每秒千克米每秒kgms1速度的速度的动量的变化量动量的变化量1动量的变化动量的变化因因为为pmv是是矢矢量量，只只要要m的的大大小小，v的的大大小小和和v的的方方向向三三者者中中任任何何一一个个发发生生了了_，动量，动量p就发生变化。就发生变化。2动量的变化量动量的变化量(1)定定义义：物物体体在在某某段段时时间间内内_与与_的的矢矢量量差差(也也是是矢矢量量)，p_。(2)p p p，此此 式式 为为 矢矢 量量 式式，若若 p、p不不 在在 同同 一一 直直 线线 上上 时时，要要 用用_定定则则(或或矢矢量量三三角角形形定定则则)求求矢矢量量差差，若若在在同同一一直直线线上上，先先规规定定正正方方向向，再再用用正正、负负表表示示p、p，可可用用ppp_进进行行代代数数运运算算求求解。解。变化变化知识点知识点 2末动量末动量初动量初动量pp平行四边形平行四边形mvmv0冲量冲量1定义定义_与与_的乘积叫力的冲量。的乘积叫力的冲量。2表达式表达式I_3方向方向冲冲 量量 是是 矢矢 量量，冲冲 量量 的的 方方 向向 与与 _方方 向向 一一 致致，冲冲 量量 的的 方方 向向 跟跟_的方向一致。的方向一致。4冲量的单位冲量的单位在国际单位制中是在国际单位制中是“_”，符号符号“_”力力知识点知识点 3力的作用时间力的作用时间Ft力的力的动量变化动量变化牛顿牛顿秒秒Ns动量定理动量定理1内容内容物物体体在在一一个个过过程程始始末末动动量量的的_等等于于它它在在这这个个过过程程中中_的的冲量。冲量。2表达式表达式_或或_3动量定理的应用动量定理的应用碰碰撞撞时时可可产产生生冲冲击击力力，要要增增大大这这种种冲冲击击力力就就要要设设法法_冲冲击击力力的的作作用用时间。要防止冲击力带来的危害，就要减小冲击力，设法时间。要防止冲击力带来的危害，就要减小冲击力，设法_其作用时间。其作用时间。变化量变化量知识点知识点 4所受力所受力mvmvF(tt)ppI减少减少延长延长判一判判一判(1)动量大的物体惯性一定大。动量大的物体惯性一定大。()(2)物体的动量相同，其动能一定也相同。物体的动量相同，其动能一定也相同。()(3)做做直直线线运运动动的的物物体体速速度度增增大大时时，动动量量的的变变化化量量p的的方方向向与与运运动动方方向向相相同同。()(4)冲量是矢量，其方向与恒力的方向相同。冲量是矢量，其方向与恒力的方向相同。()(5)力越大，力对物体的冲量越大。力越大，力对物体的冲量越大。()(6)若若物物体体在在一一段段时时间间内内，其其动动量量发发生生了了变变化化，则则物物体体在在这这段段时时间间内内的的合合外外力一定不为零。力一定不为零。()思考辨析思考辨析选一选选一选如如图图所所示示，篮篮球球运运动动员员接接传传来来的的篮篮球球时时，通通常常要要先先伸伸出出两两臂臂迎迎接接，手手接接触触到球后，两臂随球迅速引至胸前，这样做可以到球后，两臂随球迅速引至胸前，这样做可以()A减小球的动量的变化量减小球的动量的变化量B减小球对手作用力的冲量减小球对手作用力的冲量C减小球的动量变化率减小球的动量变化率D延长接球过程的时间来减小动量的变化量延长接球过程的时间来减小动量的变化量解解析析：篮篮球球的的动动量量变变化化量量一一定定，所所以以球球对对手手的的冲冲量量也也一一定定，A、B、D错错误误；由动量定理由动量定理Ftp，可知，可知t增大，减小了球的动量变化率，增大，减小了球的动量变化率，C正确。正确。C想一想想一想鸡鸡蛋蛋从从一一米米多多高高的的地地方方自自由由落落到到地地板板上上，肯肯定定会会被被打打破破。现现在在，在在地地板板上上放放一一块块厚厚泡泡沫沫塑塑料料垫垫，让让鸡鸡蛋蛋从从同同一一高高度度自自由由落落下下，落落到到泡泡沫沫塑塑料料垫垫上上，看看鸡鸡蛋蛋会会不不会会被被打打破破，思考其中的道理。思考其中的道理。解解析析：鸡鸡蛋蛋落落地地动动量量变变化化P一一定定，鸡鸡蛋蛋落落到到塑塑料料垫垫上上时时，作作用用时时间间t变变大大，根据动量定理根据动量定理FtP，可知鸡蛋所受的撞击力减小，所以鸡蛋不会破。，可知鸡蛋所受的撞击力减小，所以鸡蛋不会破。课内互动探究课内互动探究对动量的理解对动量的理解如如图图所所示示，运运动动员员挥挥拍拍将将质质量量为为m的的网网球球击击出出。如如果果网网球球被被拍拍子子击击打打前前、后后瞬瞬间间速速度度的的大大小小均均为为v，请思考：网球动量的变化量是零吗？请思考：网球动量的变化量是零吗？提示：提示：不是。动量是矢量，其变化量为不是。动量是矢量，其变化量为2mv。探究探究 一一 思考讨论思考讨论 11动量的性质动量的性质(1)瞬时性瞬时性求求动动量量时时要要明明确确是是哪哪一一物物体体在在哪哪一一状状态态(时时刻刻)的的动动量量，pmv中中的的速速度度v是是瞬时速度。瞬时速度。(2)矢量性矢量性动动量量的的方方向向与与物物体体的的瞬瞬时时速速度度的的方方向向相相同同，有有关关动动量量的的运运算算，如如果果物物体体在在一一条条直直线线上上运运动动，则则选选定定一一个个正正方方向向后后，动动量量的的矢矢量量运运算算就就可可以以转转化化为为代代数数运运算了。算了。归纳总结归纳总结(3)相对性相对性指指物物体体的的动动量量与与参参考考系系的的选选择择有有关关，选选不不同同的的参参考考系系时时，同同一一物物体体的的动动量量可可能能不不同同，通通常常在在不不说说明明参参考考系系的的情情况况下下，物物体体的的动动量量是是指指物物体体相相对对地地面面的的动动量。量。2动量与速度、动能的区别和联系动量与速度、动能的区别和联系(1)动量与速度动量与速度a区区别别：速速度度描描述述物物体体运运动动的的快快慢慢和和方方向向；动动量量在在描描述述物物体体运运动动方方面面更更进进一步，更能体现运动物体的作用效果。一步，更能体现运动物体的作用效果。b联联系系：动动量量和和速速度度都都是是描描述述物物体体运运动动状状态态的的物物理理量量，都都是是矢矢量量，动动量量的的方向与速度方向相同，方向与速度方向相同，pmv。(2)动量和动能的比较动量和动能的比较动动量量是是矢矢量量，比比较较两两个个物物体体的的动动量量时时，不不能能仅仅比比较较大大小小，也也应应比比较较方方向向，只有大小相等、方向相同的两个动量才能相等。只有大小相等、方向相同的两个动量才能相等。特别提醒特别提醒2020年年亚亚洲洲杯杯足足球球赛赛在在阿阿联联酋酋境境内内4座座城城市市中中举举行行，比比赛赛中中，一一足球运动员踢一个质量为足球运动员踢一个质量为0.4 kg的足球。的足球。典例典例 1典例剖析典例剖析(1)若若开开始始时时足足球球的的速速度度是是4 m/s，方方向向向向右右，踢踢球球后后，球球的的速速度度为为10 m/s，方方向向仍仍向向右右(如如图图甲甲)，则则足足球球的的初初动动量量p_，方方向向_；足足球球的的末末动动量量p_，方方向向_；在在这这一一过过程程中中足足球球动动量量的的改改变量变量p_，方向，方向_。(2)若若足足球球以以10 m/s的的速速度度撞撞向向球球门门门门柱柱，然然后后以以3 m/s速速度度反反向向弹弹回回(如如图图乙乙)，则则这这一一过过程程中中足足球球的的动动量量改改变变量量是是_，方方向向_；动动能能改改变量是变量是_。解题指导：解题指导：(1)切记动量是矢量，其方向与速度方向相同。切记动量是矢量，其方向与速度方向相同。(2)动动量量的的变变化化量量ppp是是矢矢量量式式，当当p、p在在同同一一直直线线上上时时，可可规规定定正正方方向，将矢量运算转化为代数运算。向，将矢量运算转化为代数运算。1.6 kgm/s向右向右4 kgm/s向右向右2.4 kgm/s向右向右5.2 kgm/s向左向左18.2 J1(2020吉吉林林省省实实验验中中学学高高二二下下学学期期期期中中)物物体体的的动动量量变变化化量量的的大大小小为为6 kgm/s，这说明，这说明()A物体的动量在减小物体的动量在减小 B物体的动量在增大物体的动量在增大C物体的动量大小一定变化物体的动量大小一定变化 D物体的动量大小可能不变物体的动量大小可能不变解解析析：物物体体的的动动量量变变化化量量的的大大小小为为6 kgm/s，动动量量是是矢矢量量，动动量量变变化化的的方方向向与与初初动动量量可可能能同同向向、可可能能反反向向、也也可可能能不不在在同同一一条条直直线线上上，故故物物体体的的动动量量的的大大小可能增加、可能减小，也可能不变，故小可能增加、可能减小，也可能不变，故D正确，正确，A、B、C错误。故选错误。故选D。D对点训练对点训练对冲量的理解对冲量的理解如如图图所所示示，一一个个小小孩孩沿沿水水平平方方向向用用最最大大的的力力F推推静静止止在在水水平平地地面面上上的的小小汽汽车车，但推了很久时间但推了很久时间t都无法使它运动，就这个问题两个同学展开讨论。都无法使它运动，就这个问题两个同学展开讨论。探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2甲同学说：汽车没动是因为小孩给汽车的推力的冲量为零。甲同学说：汽车没动是因为小孩给汽车的推力的冲量为零。乙乙同同学学说说：小小孩孩给给汽汽车车的的推推力力的的冲冲量量不不为为零零，汽汽车车没没动动是是因因为为它它所所受受的的合合力的冲量为零。谁说得对？力的冲量为零。谁说得对？提示：提示：小孩给汽车的推力的冲量大小为小孩给汽车的推力的冲量大小为IFt。汽车没动说明它所受的合力为零，故其合外力的冲量为零。汽车没动说明它所受的合力为零，故其合外力的冲量为零。1对冲量的理解对冲量的理解(1)冲冲量量是是过过程程量量：冲冲量量描描述述的的是是作作用用在在物物体体上上的的力力对对时时间间的的积积累累效效应应，与与某一过程相对应。某一过程相对应。(2)冲冲量量的的矢矢量量性性：冲冲量量是是矢矢量量，在在作作用用时时间间内内力力的的方方向向不不变变时时，冲冲量量的的方方向向与与力力的的方方向向相相同同，如如果果力力的的方方向向是是变变化化的的，则则冲冲量量的的方方向向与与相相应应时时间间内内物物体体动量变化量的方向相同。动量变化量的方向相同。(3)冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性。冲量的绝对性：冲量仅由力和时间两个因素决定，具有绝对性。归纳总结归纳总结2冲量的计算冲量的计算(1)单个力的冲量：利用公式单个力的冲量：利用公式IFt计算。计算。(2)合力的冲量：合力的冲量：如如果果是是一一维维情情形形，可可以以化化为为代代数数和和，如如果果不不在在一一条条直直线线上上，求求合合冲冲量量遵遵循平行四边形定则。循平行四边形定则。两两种种方方法法：可可分分别别求求每每一一个个力力的的冲冲量量，再再求求各各冲冲量量的的矢矢量量和和；另另外外，如如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合合F合合t求解。求解。变力的冲量：用动量定理列式求解。变力的冲量：用动量定理列式求解。(1)冲量是矢量，求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积。冲量是矢量，求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积。(2)判判断断两两个个力力的的冲冲量量是是否否相相同同，必必须须满满足足冲冲量量的的大大小小和和方方向向都都相相同同，缺缺一一不可。不可。特别提醒特别提醒如如图图所所示示，质质量量为为2 kg的的物物体体沿沿倾倾角角为为30，高高为为5 m的的光光滑滑斜斜面面由静止从顶端下滑到底端的过程中，由静止从顶端下滑到底端的过程中，g取取10 m/s2，求：，求：(1)重力的冲量；重力的冲量；(2)支持力的冲量；支持力的冲量；(3)合力的冲量。合力的冲量。典例典例 2典例剖析典例剖析对点训练对点训练D对动量定理的理解和应用对动量定理的理解和应用从从高高处处跳跳到到低低处处时时，为为了了安安全全，一一般般都都要要屈屈腿腿(如如图图所所示示)，这这样样做做是是为为了了什什么？么？提提示示：人人落落地地动动量量变变化化一一定定，屈屈腿腿下下蹲蹲延延缓缓了了人人落落地地时时动动量量变变化化所所用用的的时时间，依动量定理可知，这样就减小了地面对人的冲力。间，依动量定理可知，这样就减小了地面对人的冲力。探究探究 三三 思考讨论思考讨论 31对动量定理的理解对动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。(2)动动量量定定理理的的表表达达式式是是矢矢量量式式，它它说说明明合合外外力力的的冲冲量量跟跟物物体体动动量量变变化化量量不不仅大小相等，而且方向相同。仅大小相等，而且方向相同。运用动量定理主要是一维的问题，要注意正方向的规定。运用动量定理主要是一维的问题，要注意正方向的规定。归纳总结归纳总结2动量定理的应用动量定理的应用(1)应用动量定理应用动量定理Ftp定性解释常见物理现象。定性解释常见物理现象。由由上上式式可可以以看看出出如如果果保保持持p一一定定，则则力力作作用用的的时时间间越越短短，冲冲力力就就越越大大。因因此此在在需需要要增增大大作作用用力力时时，可可尽尽量量减减少少作作用用的的时时间间，如如打打击击、碰碰撞撞等等由由于于作作用用时时间短、作用力往往较大。间短、作用力往往较大。反反之之，作作用用时时间间越越长长，力力F就就越越小小，因因此此在在需需要要减减小小作作用用力力的的时时候候，可可想想办办法法延延长长力力的的作作用用时时间间，如如利利用用海海绵绵或或弹弹簧簧的的缓缓冲冲作作用用来来延延长长作作用用时时间间，达达到到减减小作用力的目的。小作用力的目的。(2)应用应用Ip求变力的冲量。求变力的冲量。如如果果物物体体受受到到大大小小、方方向向不不变变的的力力的的作作用用，既既可可以以应应用用Ft求求力力的的冲冲量量，也也可以应用物体动量改变可以应用物体动量改变p的大小和方向来替代力的冲量。的大小和方向来替代力的冲量。如如果果物物体体受受到到大大小小、方方向向改改变变的的力力的的作作用用，则则不不能能直直接接用用Ft求求变变力力的的冲冲量量，这时可以求在该力冲量作用下物体动量改变这时可以求在该力冲量作用下物体动量改变p的大小和方向，替代变力的冲量。的大小和方向，替代变力的冲量。3应用动量定理解题的一般步骤应用动量定理解题的一般步骤a选定研究对象，明确运动过程。选定研究对象，明确运动过程。b进行受力分析和运动的初、末状态分析。进行受力分析和运动的初、末状态分析。c选定正方向，根据动量定理列方程求解。选定正方向，根据动量定理列方程求解。典例典例 3典例剖析典例剖析答案：答案：(1)200 N，方向竖直向下，方向竖直向下(2)205 N，方向竖直向下，方向竖直向下(3)见解析见解析3(2020山山东东省省淄淄博博市市高高二二上上学学期期期期中中)央央视视网网消消息息，2019年年8月月15日日，俄俄罗罗斯斯“乌乌拉拉尔尔航航空空”公公司司一一架架空空客客A321客客机机在在起起飞飞后后不不久久遭遭遇遇多多只只飞飞鸟鸟撞撞击击，导导致致两两台台发发动动机机起起火火，引引擎擎失失灵灵，迫迫降降在在离离机机场场不不远远处处的的一一片片玉玉米米地地里里。假假设设客客机机撞撞鸟鸟时时飞飞行行速速度度大大约约为为1 080 km/h，小小鸟鸟的的质质量量约约为为0.5 kg，撞撞机机时时间间约约为为0.01 s,估算飞机受到的撞击力大小约为估算飞机受到的撞击力大小约为()A540 NB54 000 NC15 000 ND1.5 NC对点训练对点训练核心素养提升核心素养提升根根据据力力与与运运动动的的独独立立性性原原理理，动动量量定定理理也也可可记记为为Fxtpx，Fytpy。即即某某一一方方向向上上的的力力的的冲冲量量只只能能引引起起这这个个方方向向上上的的动动量量变变化化，而而不不引引起起其其他他方方向向的的动动量变化。量变化。动量定理分量式的应用技巧动量定理分量式的应用技巧动动量量定定理理可可以以表表示示为为pFt，其其中中动动量量的的变变化化量量p和和力力F都都是是矢矢量量。在在运运用用动动量量定定理理处处理理二二维维问问题题时时，可可以以在在相相互互垂垂直直的的x、y两两个个方方向向上上分分别别研研究究。例例如如，质质量量为为m的的小小球球斜斜射射到到木木板板上上，入入射射的的角角度度是是，碰碰撞撞后后弹弹出出的的角角度度也也是是，碰碰撞撞前前后后的的速速度度大大小小都都是是v，如如图图所所示示。碰碰撞撞过过程程中中忽忽略略小小球球所所受受重力。重力。(1)分别求出碰撞前后分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化方向小球的动量变化px、py；(2)分析说明小球对木板的作用力的方向。分析说明小球对木板的作用力的方向。案案 例例解解析析：(1)x方方向向：动动量量变变化化为为pxmvsinmvsin0；y方方向向：动动量量变变化化为为pymvcos(mvcos)2mvcos方向沿方向沿y轴正方向。轴正方向。(2)根根据据动动量量定定理理可可知知，木木板板对对小小球球作作用用力力的的方方向向沿沿y轴轴正正方方向向，根根据据牛牛顿顿第第三定律可知，小球对木板作用力的方向沿三定律可知，小球对木板作用力的方向沿y轴负方向。轴负方向。谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/10 周三46