新设计物理选修3-5人教课改地区专用课件:2.2 动量和动量定理

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1、2 2动量和动量定理 一 动量1 动量 质量 1 定义 运动物体的和的乘积 2 公式 p 3 单位 符号是 4 矢量性 方向与的方向相同 运算遵循 速度 mv 千克米每秒 kg m s 速度 平行四边形定则 2 动量变化量 1 定义 物体在某段时间内与的矢量差 也是矢量 2 动量始终保持在一条直线上时的运算 选定一个正方向 动量 动量的变化量用带正 负号的数值表示 p 末动量 初动量 p p 1 质量大的物体的动量一定大 2 动量相同的物体 运动方向一定相同 3 质量和速率都相同的物体的动量一定相同 1 一个物体的动量改变 它的动能一定改变 5 动量变化量为正 说明它的方向与初始时的动量方向相

2、同 答案 1 2 3 4 5 思考判断 二 动量定理1 冲量 1 定义 力与力的的乘积 2 公式 I F t 3 单位 符号是 4 矢量性 方向与相同 5 物理意义 反映力的作用对的积累效应 作用时间 F t t 牛顿秒 N s 力的方向 时间 2 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受 2 表达式 mv mv 或p p 思维拓展在日常生活中 有不少这样的例子 跳高时在下落处要放厚厚的海绵垫子 跳远时要跳在沙坑中 这样做的目的是什么 答案物体的动量变化量一定时 力的作用时间越短 力就越大 力的作用时间越长 力就越小 这样做可以延长作用的时间 以减小地面对人的冲

3、击力 力的冲量 F t t I 动量及其变化 1 矢量性 方向与瞬时速度的方向相同 有关动量的运算 遵从矢量的平行四边形定则 2 瞬时性 动量是描述物体运动状态的物理量 是针对某时刻而言的 3 相对性 大小与参考系的选择有关 通常情况是指相对地面的动量 1 动量的性质 要点归纳 2 动量变化量的性质 1 矢量性 动量的变化量 p p p是矢量式 p p p间遵循平行四边形定则 如图1所示 图1 2 过程性 动量变化量是描述物体在运动过程中动量变化多少的物理量 它对应于一段时间 或一段位移 3 动量和动能的区别与联系 例1 羽毛球是速度较快的球类运动之一 运动员扣杀羽毛球的速度可达到100m s

4、 假设球飞来的速度为50m s 运动员将球以100m s的速度反向击回 设羽毛球的质量为10g 试求 1 运动员击球过程中羽毛球的动量变化量 2 运动员击球过程中羽毛球的动能变化量 审题指导解答本题时应注意以下两点 1 求动量变化时要选取正方向 同时注意球的初速度与末速度的方向关系 2 动能是标量 动能的变化量等于球的末动能与初动能的大小之差 精典示例 解析 1 以羽毛球飞来的方向为正方向 则p1 mv1 10 10 3 50kg m s 0 5kg m s p2 mv2 10 10 3 100kg m s 1kg m s 所以动量的变化量 p p2 p1 1kg m s 0 5kg m s

5、1 5kg m s 即羽毛球的动量变化量大小为1 5kg m s 方向与羽毛球飞来的方向相反 所以 Ek Ek Ek 37 5J 答案 1 1 5kg m s 方向与羽毛球飞来的方向相反 2 37 5J 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 末动量不在同一直线上 运算时应遵循平行四边形定则 针对训练1 将质量为0 10kg的小球从离地面20m高处竖直向上抛出 抛出时的初速度为15m s g取10m s2 求 1 当小球落地时 小球的动量 2 小球从抛出至落地过程中动量的增量 取竖直向下为正 则小球落地时的动量p mv 0

6、10 25kg m s 2 5kg m s 方向竖直向下 2 以竖直向下为正方向 小球从抛出至落地动量的增量 p mv mv0 0 10 25kg m s 0 10 15 kg m s 4 0kg m s 方向竖直向下 答案 1 2 5kg m s 方向竖直向下 2 4 0kg m s 方向竖直向下 冲量动量定理 1 恒力的冲量 如果物体受到恒力的作用 既可以应用F t求力的冲量 也可以应用物体动量改变量 p的大小和方向来替代力的冲量 2 变力的冲量 如果物体受到变力的作用 则不能直接用F t求变力的冲量 这时可以利用动量定理求出 动量变化量 1 冲量的计算方法 要点归纳 2 功与冲量的比较

7、3 动量定理的理解 1 物理意义 合外力的冲量是动量变化的原因 2 动量定理的矢量性 合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等 而且方向相同 3 相等性 物体在时间 t内所受合外力的冲量等于物体在这段时间 t内动量的变化量 4 独立性 某方向的冲量只改变该方向上物体的动量 5 适用范围 动量定理不仅适用于恒力 而且也适用于随时间而变化的力 对于变力 动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值 不仅适用于单个物体 而且也适用于物体系统 例2 蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并做各种空中动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方

8、向蹦回离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理 求此力的大小和方向 g取10m s2 思路探究 1 运动员落在网上时受到哪些力的作用 2 利用动量定理求解恒力的冲量时要注意什么 提示 1 竖直向下的重力和竖直向上的弹力 2 受力分析要全面准确 动量变化量要依据矢量运算法则 即平行四边形定则 应用动量定理时要注意选取研究过程和正方向 精典示例 解析方法一运动员刚接触网时速度的大小 运动员与网接触的过程 设网对运动员的作用力为F 则运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg 对运动员应用动量定理 以向上为正方向 有 F mg t mv2 m v1 方法二本题也可以对运动员下降 与网接触 上升的全过程应用动量定理 整个过程中运动员始终受重力作用 仅在与网接触的t3 1 2s的时间内受到网对他向上的弹力FN的作用 对全过程应用动量定理 有FNt3 mg t1 t2 t3 0 针对训练2 高空作业须系安全带 如果质量为m的高空作业人员不慎跌落 从开始跌落到安全带对人产生作用力前人下落的距离为h 可视为自由落体运动 此后经历时间t安全带达到最大伸长 若在此过程中该作用力始终竖直向上 则该段时间安全带对人的平均作用力大小为 答案A

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