資源簡介

(共68張PPT)
第1節(jié) 動量
第一章動量守恒定律
生活中的碰撞
新課引入
宇宙中的碰撞
新課引入
碰撞是人類生產活動中乃至宇宙常見的一種現(xiàn)象，
兩個物體的發(fā)生碰撞時，它們的速度會發(fā)生變化。
因此它們的速度（運動狀態(tài)）都發(fā)生了變化。
那碰撞中有沒有什么不變的量（規(guī)律）呢？
新課引入
1.通過各種實驗，我們發(fā)現(xiàn)碰撞過程中，系統(tǒng)的mv的和是不變的。
2.系統(tǒng)內一個物體的mv減小了，另一個的mv就增加了，總系統(tǒng)的mv是不變的。
3.這說明mv對物體來說有特別的意義，我們就把mv定義為物體的動量。
1.定 義：
質量和速度的乘積
2.定義式:
p=m v
4.單 位：
千克米每秒，
注意
①相對性:
運算考慮方向
②瞬時性:
狀態(tài)量
③矢量性:
與參照物的選擇有關
矢量，方向與V相同
3.標矢性:
符號( kg·m/s)
一、動量
動量大小、方向
均不變
動量方向不變，
大小增大
動量方向時刻改變，大小增大
動量方向時刻改變，大小不變
①汽車做勻速直線運動
②運動員做自由下落
③籃球做拋體運動
④飛椅做勻速圓周運動
思考:1.討論以下幾種運動的動量和動能的變化情況
動能不變
動能增大
動能增大
動能不變
2.質量為1 kg的物體，速度由向東的3 m/s變?yōu)橄蛭鞯? m/s，它的動量和動能是否變化了？如果變化了，變化量各是多少？
提示　動量變化，大小為6 kg·m/s，方向向西；動能不變。
3.物體的動量和動能有什么區(qū)別和聯(lián)系？
5. 動量與動能的關系：
動能 動量
區(qū)別 定義 物體由于運動而具有的能 物體質量與速度的乘積
公式 Ek＝ mv2 p＝mv
單位 焦耳（J） 千克米每秒（kg·m/s）
標、矢量 標量 矢量
運算法則 代數(shù)運算法則 平行四邊形定則
變化情況 v 變化（方向），Ek 不一定變化 v 變化，p 一定變化
聯(lián)系 都是狀態(tài)量、相對量，兩者大小關系：Ek＝p＝ 例2 下列關于動量的說法正確的是(　　)
A.質量越大的物體動量一定越大
B.質量和速率都相同的物體動量一定相同
C.一個物體的加速度不變，其動量一定不變
D.一個物體所受的合外力不為零，它的動量一定改變
D
B
訓練 關于動量和動能，下列說法正確的是(　　)
A.慣性越大的物體，動量也越大
B.動量大的物體，速度不一定大
C.如果物體的速度改變，那么物體的動能和動量一定都改變
D.如果物體的速率改變，質量不變，那么物體的動能和動量可能都不變化
ΔP是矢量,
方向與ΔV相同
末動量減初動量
2.定義式：
1.定義：
3.標矢性：
注意:
可規(guī)定V0方向為正方向，轉化為代數(shù)運算
①一維動量計算,
②二維動量計算，
則必須用平行四邊形法則。
二、動量的變化量
ΔP=P2-P1
=mv2-mv1
=mΔv
p1
p2
Δp
p1
p2
Δp
p1
p2
Δp
Δp＝p′－p
p′＝Δp + p
p′
Δp
p′
Δp
p
p
從初動量的矢量末端指向末動量的矢量末端
C
例3 如圖所示，p、p′分別表示物體受到外力作用前、后的動量，短線表示的動量大小為15 kg·m/s，長線表示的動量大小為30 kg·m/s，箭頭表示動量的方向。在下列所給的四種情況中，物體動量變化量相同的是(　　)
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
例4 如圖所示一個質量為m的鋼球，以速度v斜射到水平放置的堅硬大理石板上，入射角是45°。碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45°，速度變?yōu)関′，且其大小與v的大小相同。求碰撞前后鋼球的動量變化量Δp的大小和方向。
解析　動量是矢量，動量的方向與速度方向相同，動量的運算遵循三角形定則，如圖所示
方向豎直向上
不在同一直線上的動量變化的運算，p1、p2、Δp三者之間遵循平行四邊形定則或三角形定則，如圖所示。
例5 一小孩把一質量為0.5 kg的籃球由靜止釋放，釋放后籃球的重心下降高度為0.8 m時與地面相撞，反彈后籃球的重心上升的最大高度為0.2 m，不計空氣阻力，取重力加速度g＝10 m/s2，求地面與籃球相互作用的過程中：
(1)籃球動量的變化量；
(2)籃球動能的變化量。
答案　(1)3 kg·m/s，方向豎直向上 (2)減少了3 J
例2 在水平力F＝30 N的作用下，質量m＝5 kg的物體由靜止開始沿水平面運動。已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物體還能向前運動多長時間才停止(g取10 m/s2)
答案　12s
隨堂對點自測
2
ABD
1.(尋求碰撞中的不變量)(多選)在利用擺球測量小球碰撞前后的速度的實驗中，下列說法正確的是(　 　)
A.懸掛兩球的細線長度要適當，且等長
B.由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰撞前的速度
C.兩小球必須都是剛性球，且質量相同
D.兩小球碰后可以粘在一起共同運動
D
2.(動量的理解)下列關于動量的說法正確的是(　　)
A. 物體的動量改變，其速度大小一定改變
B.物體的動量改變，其速度方向一定改變
C.物體運動速度的大小不變，其動量一定不變
D.物體的運動狀態(tài)改變，其動量一定改變
C
3.(動量的變化量)(2024·湖北黃岡部分重點中學高二期中)如圖所示，羽毛球是十分普及的體育運動，假設羽毛球飛來的速度為30 m/s，運動員將羽毛球以70 m/s的速度反向擊回，羽毛球的質量為10 g，則羽毛球動量的變化量(　　)
A.大小為0.4 kg·m/s，方向與羽毛球飛來的方向相同
B.大小為0.4 kg·m/s，方向與羽毛球飛來的方向相反
C.大小為1.0 kg·m/s，方向與羽毛球飛來的方向相反
D.大小為1.0 kg·m/s，方向與羽毛球飛來的方向相同
B
4.(動量與動能的區(qū)別)以下說法正確的是(　　)
A.合外力對物體做功為0，則該物體動量一定不變
B.合外力對物體做功為0，則該物體動能一定不變
C.做變速運動的物體，動能一定變化
D.做變速運動的物體，動量可能不變
情景引入
思考1：上述三幅圖均發(fā)生了什么運動？
思考2：
安全氣囊、海綿墊、輪胎為什么能夠起到保護的作用？
設置物理情景：質量為m的物體在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做勻變速直線運動。經過一段時間t，速度由v 變?yōu)関’.
此過程加速度
根據(jù)牛頓第二定理F=ma，則有
即
若地面有摩擦，則F表示的是什么？
類比思維：合外力的功改變了物體的動能
假定一個質量為m的物體在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做勻變速直線運動，初始時刻物體的速度為v，經過一段位移 x，它的速度為v'.
把F x是力在位移上的累積，稱為力的功。改變了物體動能。
F t 是力對時間的累積，我們稱它為什么呢？它在改變動量。
F 作用位移 x
F

F


A
B
1.沖量：作用在物體上的力和作用時間的乘積，叫做該力對這個物體的沖量I，用公式表示為 I=Ft
2.單位：沖量的單位是牛秒（N·s）
3.沖量是矢量：方向由力的方向決定，若為恒定方向的力，則沖量的方向跟這力的方向相同
4.沖量是過程量，反映了力對時間的積累效應
一、沖量
公式中F為恒力，若是變力求沖量不可直接用。
注意:
可以用平均值或者F-t圖像求解
F-t圖線與t軸所圍“面積”大小表示t內，力F的沖量的大小
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
合力的沖量計算
說明：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。
【跟動能定理一樣】幾個力的合力的沖量計算，既可以先算出各個分力的沖量后再求矢量和，又可以先算各個分力的合力再算合力的沖量。
D
例1 (人教版教材P10課后題1T改編)如圖，一物體靜止在水平地面上，受到與水平方向成θ角的恒定拉力F作用時間t后，物體仍保持靜止。下列說法正確的是(　　)
A.物體所受拉力F的沖量方向水平向右
B.物體所受拉力F的沖量大小是Ftcos θ
C.物體所受支持力的沖量大小為0
D.物體所受合力的沖量大小為0
A
例2 一質量為2 kg的物塊在合力F的作用下從靜止開始沿直線運動，合力F隨時間t變化的關系圖像如圖所示，則(　　)
A.0～2 s時間內合力F對物塊的沖量為3 N·s
B.2～3 s時間內合力F對物塊的沖量為1 N·s
C.0～3 s時間內合力F對物塊的沖量為0
D.0～3 s時間內合力F對物塊的沖量為4 N·s
5.沖量與功觀念區(qū)分
沖量
功
區(qū)
別
公式
標、矢量
意義
正負
作用效果
單位
N·S
I=Ft
W=Fxcos
矢量
標量
N·m（J）
力對時間的積累, 對應一段時間
力對位移的積累, 對應一段位移
正負表示與正方向相同或相反
正負表示動力做功或阻力做功
改變物體的動量
改變物體的動能
力對物體有沖量,若物體沒有位移，力對物體不做功；
力對物體做功,也一定經歷了時間，力對物體有沖量。
【思考】
1.辨析以下說法是否正確
(1)作用在物體上的力很大，物體所受的沖量一定也很大。( )
(2)只要力的作用時間和力的大小的乘積相同，物體所受的沖量一定相同。( )
(3)用力推物體，但沒有推動，則該力對物體的沖量為零。( )
×
×
×
若給出了力隨時間變化的圖像，則圖像與t軸所圍面積即表示力F在這段時間內的沖量；若力與時間成線性關系，也可用平均力求變力的沖量。
1.內容：物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化，這就是動量定理。
2.表達式：
或
3.理解：
(1)表明合外力的沖量是動量變化的原因；
(2)動量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動量變化的方向相同;
（3）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 ，可見，動量的變化率等于物體所受的合力。當動量變化較快時，物體所受合力較大，反之較小；當動量均勻變化時，物體所受合力為恒力。
不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。
二、動量定理
Ft= mv′ - mv
4.對動量定理的理解
動量定理不僅適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀物體的高速運動。不論是變力還是恒力，不論幾個力作用時間是同時還是不同時，不論物體的運動軌跡是直線還是曲線，動量定理都適用。
手機質量200g，離人眼約20cm的高度無初速掉落，砸到眼睛后經0.01s停止運動
求：手機對眼睛的平均沖擊力大小是手機自身重力的多少倍
F
mg
以向上為正方向
動量定理的應用步驟
1、確定研究對象：一般為單個物體；
4、選定正方向，確定在物理過程中研究對象的動量的變化；
5、根據(jù)動量定理列方程，統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解。
2、明確物理過程：受力分析，求出合外力的沖量；
3、明確研究對象的初末狀態(tài)及相應的動量；
現(xiàn)在回頭解釋課堂開始的問題，物體的受力與各自的動量變化有怎樣的關系呢？
動量定理的應用
嘗試解釋下原因？
相同的動量變化，作用時間越長，作用力越小
生活中還有哪些地方用到了動量定理的原理？
雜技表演時，常可看見有人用鐵錘猛擊放在“大力士”身上的大石塊，石裂而人不傷，這又是為什么？
一定，
越長，
則F 越小。
跳遠比賽
這些場景中的墊子、沙坑、輪胎的緩沖為什么可以保護好人和船不受到太大力的作用？
由Ft=Δp可知：
△p一定，t 長則F小
懸掛輪胎的游船準備靠岸
跳高比賽
動量定理解釋生活現(xiàn)象
學以致用：
透過現(xiàn)象看本質－－緩沖
騎電動自行車請佩戴頭盔！
這些場景中為什么物體可以獲得更大的作用力呢？
錘子釘釘子
棒球比賽
高爾夫球比賽
由Ft=Δp可知：
Δp一定，t 短則F大
動量定理解釋生活現(xiàn)象
用動量定理解釋相關現(xiàn)象
(1)物體動量的變化一定時，由Δp＝FΔt知，Δt越長，F(xiàn)就越小；Δt越短，F(xiàn)就越大。
(2)作用力一定時，力的作用時間越長，物體動量的變化就越大；作用時間越短，動量的變化就越小。
(3)作用時間一定時，作用力越大，物體動量的變化就越大；作用力越小，物體動量的變化就越小。　　
（各種緩沖）
（自由落體）
（打臺球、踢足球）
C
角度1　用動量定理定性分析實際問題
例3 對下列各種物理現(xiàn)象的解釋正確的是(　　)
A.擊釘時，不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕
B.用手接籃球時，手往往向后縮一下，是為了減小沖量
C.易碎品運輸時，要用柔軟材料包裝，船舷常常懸掛舊輪胎，都是為了延長作用時間以減小作用力
D.在車內推車推不動，是因為車所受推力的沖量為零
D
訓練1 行駛中的汽車如果發(fā)生劇烈碰撞，車內的安全氣囊會被彈出并瞬間充滿氣體。若碰撞后汽車的速度在很短時間內減小為零，關于安全氣囊在此過程中的作用，下列說法正確的是(　　)
A.增加了司機單位面積的受力大小
B.減少了碰撞前后司機動量的變化量
C.將司機的動能全部轉換成汽車的動能
D.延長了司機的受力時間并增大了司機的受力面積
C
角度2　利用動量定理定量計算
例4 (魯科版教材P6例題)一個質量為60 kg的男孩從高處跳下，
以5 m/s的速度豎直落地。取重力加速度g＝10 m/s2。
(1)若男孩落地時屈膝(如圖)，用了1 s停下來，則落地時地面對他的平均作用力是多大？
(2)若男孩落地時沒有屈膝，只用了0.1 s就停下來，則落地時地面對他的平均作用力又是多大？
答案　(1)9.0×102 N，方向豎直向上 (2)3.6×103 N，方向豎直向上
用動量定理進行定量計算時的注意事項
(1)列方程前首先要選取正方向。
(2)分析速度時一定要選取同一參考系，一般是選地面為參考系。
(3)公式中的沖量應是合力的沖量，求動量的變化量時要嚴格按照公式，且要注意動量的變化量是末動量減去初動量。
B
訓練2 蹦床運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、騰翻，做出各種驚險優(yōu)美的動作。現(xiàn)有一位質量為50 kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2 m的高處自由落下，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5 m的高處。若這位運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.0 s，求網(wǎng)對運動員的平均作用力的大小，g取10 m/s2(　　)
A.900 N B.1 400 N
C.600 N D.1 000 N
課后鞏固訓練
3
D
題組一　尋求碰撞中的不變量
1.利用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗時，不需要測量的物理量是(　　)
A.滑塊的質量 B.擋光時間
C.擋光片的寬度 D.滑塊移動的距離
解析　根據(jù)實驗原理可知，滑塊的質量、擋光時間、擋光片的寬度都是需要測量的物理量，其中滑塊的質量用天平測量，擋光時間用光電計時器測量，擋光片的寬度可事先用刻度尺測量，只有滑塊移動的距離不需要測量，D正確。
基礎對點練
C
題組二　動量與動量的變化量
2.(2024·廣東廣州高二期中)下列運動中的物體，動量始終保持不變的是(　　)
A.繞地球運行的同步衛(wèi)星
B.小球碰到豎直墻壁被彈回，速度大小不變
C.用繩子拉著物體，沿斜面做勻速直線運動
D.蕩秋千的小孩，每次蕩起的高度保持不變
解析　繞地球運行的同步衛(wèi)星，速度大小不變，方向不斷改變，所以動量改變，A錯誤；小球碰到豎直墻壁被彈回，速度大小不變，但方向改變，所以動量改變，B錯誤；用繩子拉著物體，沿斜面做勻速直線運動，速度大小和方向都不發(fā)生改變，所以動量不變，C正確；蕩秋千的小孩，每次蕩起的高度保持不變，在這個過程中速度大小和方向都改變，所以動量改變，D錯誤。
AB
3.(多選)關于動量的變化，下列說法正確的是(　　)
A.做直線運動的物體速度增大時，動量的增量Δp與運動方向相同
B.做直線運動的物體速度減小時，動量的增量Δp的方向與運動方向相反
C.物體的速度大小不變時，動量的增量Δp為零
D.物體做曲線運動時，動量的增量一定不為零
解析　動量的變化量等于初、末兩狀態(tài)動量的差值，對于加速直線運動，動量的增量Δp與運動方向相同，故A正確；對于減速直線運動，動量的增量Δp與運動方向相反，即動量是在減小的，故B正確；物體的速度大小不變時，動量的增量不一定為零，如勻速圓周運動，故C錯誤；如果物體做勻速圓周運動且運動到同一個位置時，動量增量為0，故D錯誤。
D
4.質量為3 kg的物體在水平面上做直線運動，若速度大小由2 m/s變成5 m/s，那么在此過程中，動量變化量的大小可能是(　　)
A.31.5 kg·m/s B.12 kg·m/s
C.20 kg·m/s D.21 kg·m/s
解析　若初、末速度方向相同，則動量的變化量為Δp＝mv′－mv＝3×5 kg·m/s－3×2 kg·m/s＝9 kg·m/s；若初、末速度方向相反，以末速度方向為正方向，則動量的變化量為Δp＝mv′－mv＝3×5 kg·m/s－(－3×2)kg·m/s＝21 kg·m/s，故D正確。
D
5.質量為5 kg的小球以5 m/s的速度豎直落到地板上，隨后以3 m/s的速度反向彈回，若取豎直向下的方向為正方向，則小球動量的變化量為(　　)
A.10 kg·m/s B.－10 kg·m/s
C.40 kg·m/s D.－40 kg·m/s
解析　因向下為正方向，則小球與地面相碰前的動量為p1＝mv1＝5×5 kg·m/s＝25 kg·m/s，碰后的動量p2＝mv2＝5×(－3)kg·m/s＝－15 kg·m/s，則小球的動量的變化量Δp＝p2－p1＝－40 kg·m/s，故D正確。
BC
題組三　動量與動能的比較
6.(多選)關于動量和動能，下列說法中正確的是(　　)
A.一個物體(質量不變)的動量改變，它的動能一定改變
B.一個物體(質量不變)的動能改變，它的動量一定改變
C.做勻變速直線運動的物體，它的動量一定在改變
D.甲物體動量p1＝5 kg·m/s，乙物體動量p2＝－10 kg·m/s，所以p1＞p2
解析　動量是矢量，動能是標量，一個物體的動量改變，其動能不一定改變；動能改變，其動量一定改變，故A錯誤，B正確；做勻變速直線運動的物體，速度大小變化，由p＝mv知它的動量一定在改變，故C正確；動量是矢量，正、負號代表方向，p1＜p2，故D錯誤。
BC
7.(多選)一細繩系著質量為m的小球，在光滑水平面上做勻速圓周運動，速度大小為v。在小球運動半個周期的時間內，以下說法中正確的是(　　)
A.小球的動量變化量為0
B.小球的動量變化量大小為2mv
C.小球的動能變化量為0
D.繩子的拉力對小球做功為mv2
解析　在小球運動半個周期的時間內，小球線速度方向變化180°，所以小球的動量變化量大小為2mv，故A錯誤，B正確；做勻速圓周運動的物體，線速度方向變化，大小不變，所以小球的動能變化量為0，根據(jù)動能定理可知，繩子的拉力對小球做功為0，故C正確，D錯誤。
C
8.高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的勻加速直線運動。在啟動階段列車的動量(　　)
A.與它所經歷的時間成反比 B.與它的位移成反比
C.與它的速度成正比 D.與它的動能成正比
B
9.如圖，PQS 是固定于豎直平面內光滑的四分之一圓周軌道，圓心O在S的正上方，在O和P兩點各有一質量為m的小物塊a和b，從同一時刻開始，a自由下落，b沿圓弧下滑。下列說法正確的是(　　)
綜合提升練
A.a與b同時到達S，它們在S 點的動量相同
B.a比b先到達S，它們在S 點的動量不同
C.b比a先到達S，它們在S點的動量不同
D.a比b先到達S，它們從各自起點到S點的動量的變化相同
D
C
11.一個質量為2 kg的物塊在合力F的作用下從靜止開始沿直線運動，速度v隨時間t變化的圖像如圖所示，則(　　)
A.3 s末物塊的動量方向改變
B.1 s末物塊的動量等于4 s末的動量
C.0～4 s時間內物塊的動量變化量為－4 kg·m/s
D.2～4 s時間內物塊的動能變化量為－8 J
12.如圖所示，一足球運動員踢一個質量為0.4 kg 的足球。
(1)若開始時足球的速度是4 m/s，方向向右，踢球后，球的速度為10 m/s，方向仍向右(如圖甲)，求足球的初動量、末動量以及踢球過程中動量的變化量；
(2)若足球以10 m/s的速度撞向球門門柱，然后以3 m/s的速度反向彈回(如圖乙)，求這一過程中足球動量的變化量。
答案　見解析
解析　(1)取向右為正方向，初動量為
p＝mv1＝0.4×4 kg·m/s＝1.6 kg·m/s，方向向右
末動量為p′＝mv1′＝0.4×10 kg·m/s＝4 kg·m/s，方向向右
動量的變化量為Δp＝p′－p＝2.4 kg·m/s，方向向右。
(2)取向右為正方向，初動量為
p1＝mv2＝0.4×10 kg·m/s＝4 kg·m/s，方向向右
末動量為
p2＝mv2′＝0.4×(－3) kg·m/s＝－1.2 kg·m/s，方向向左
動量的變化量為
Δp′＝p2－p1＝－5.2 kg·m/s，方向向左。

展開更多......

收起↑