12动量和动量定理学案2

选修 3-5 第十四章第十四章 动量守恒定律动量守恒定律 16.216.2 动量和动量定理动量和动量定理 【教学目标教学目标】 1．理解动量的概念，知道动量的含义，知道动量是矢量。 2．知道动量的变化也是矢量，会正确计算一维动量变化。 3．理解动量定理的内容，会用动量定理进行定量计算与定性分析有关现象。 重点：重点： 动量的概念 难点：难点：一维动量变化。 【自主预习自主预习】 一、动量一、动量 (1)动量的定义：物体的质量和运动速度的乘积叫做物体的动量，记作p＝mv。动量是动力 学中反映物体运动状态的物理量， 是状态量。在谈及动量时，必须明确是物体在哪个时刻或哪个 状态所具有的动量。在中学阶段，动量表达式中的速度一般是以地球为参考系的。 (2)动量的矢量性：动量是矢量，它的方向与物体的速度方向相同，服从矢量运算法则。 (3)动量的单位：动量的单位由质量和速度的单位决定。在国际单位制中，动量的单位是千 克·米/秒，符号为 kg·m/s。 (4)动量的变化Δp： 动量是矢量，它的大小p＝mv，方向与速度的方向相同。因此，速度发生变化时，物体的动 量也发生变化。 设物体的初动量p＝mv，末动量p′＝mv′，则物体动量的变化 Δp＝p′－p＝mv′－mv。 由于动量是矢量，因此，上式是矢量式。 二、冲量冲量 (1)定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。 (2)冲量是描述力在某段时间内累积效果的物理量。其大小由力和作用时间共同决定，是过程 量，它与物体的运动状态没有关系，在计算时必须明确是哪一个力在哪一段时间上的冲量。 (3)关于I＝Ft公式中t是力作用的时间，F必须是恒力。非恒力除随时间均匀变化的力可取 平均值以外，一般不能用此式表达。 三、动量定理动量定理 (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力的冲量。 (2)表达式：p′－p＝I或mv′－mv＝F(t′－t) (3)理解 ①它反映了物体所受冲量与其动量变化量两个矢量间的关系，式子中的“＝”包括大小相等 和方向相同(注意I合与初末动量无必然联系)。 ②式子中的Ft应是总冲量，它可以是合力的冲量， 也可以是各力冲量的矢量和， 还可以是外 力在不同阶段冲量的矢量和。 ③动量定理具有普遍性，即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，作用力不论是恒力还是变 力，几个力作用的时间不论是相同还是不同都适用。 ④动量定理反映了动量变化量与合外力冲量的因果关系：冲量是因，动量变化是果。 (4)应用动量定理定性分析有关现象 5 Δp 由 F＝可知： t ①Δp 一定时，t 越小，F 越大；t 越大，F 越小。 ②Δp 越大，而 t 越小，F 越大。 ③Δp 越小，而 t 越大，F 越小。 【典型例题典型例题】 一、动量一、动量 【例【例 1 1】】一质量m＝0.2 kg 的皮球从高H＝0.8 m 处自由落下，与地面相碰后反弹的最大高度h ＝0.45 m。 试求： 球与地面相互作用前、 后时刻的动量以及球与地面相互作用过程中的动量变化。 【例【例 2 2】】 ．．关于物体的动量，下列说法中正确的是 () A．物体的动量越大，其惯性越大 B．物体的动量越大，其速度越大 C．物体的动量越大，其动能越大 D．物体的动量发生变化，其动能可能不变 二、动量定理二、动量定理 【例【例 3 3】】质量为 0.5 kg 的弹性小球，从 1.25 m 高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8 m， 设碰撞时间为 0.1 s，取g＝10 m/s2，求小球对地板的平均冲力。 【例【例 4 4】】一个物体在运动的一段时间内，动能的变化量为零，则() A．物体做匀速直线运动 B．物体动量变化量为零 C．物体的初末动量大小相等 D．物体的初末动量可能不同 6 【课后练习】【课后练习】 1．关于动量的概念，下列说法正确的是() A．动量大的物体惯性一定大 B．动量大的物体运动一定快 C．动量相同的物体运动方向一定相同 D．动量相同的物体速度小的惯性大 2．关于动量的大小，下列叙述中正确的是() A．质量小的物体动量一定小 B．质量小的物体动量不一定小 C．速度大的物体动量一定大 D．速度大的物体动量不一定大 3．关于动量变化量的方向，下列说法中正确的是() A．与速度方向相同 B．与速度变化的方向相同 C．与物体受力方向相同 D．与物体受到的总冲量的方向相同 4．对于任何一个质量不变的物体，下列说法正确的是() A．物体的动量发生变化，其动能一定变化 B．物体的动量发生变化，其动能不一定变化 C．物体的动能不变，其动量一定不变 D．物体的动能发生变化，其动量不一定变化 5．对于力的冲量的说法，正确的是() A．力越大，力的冲量就越大 B．作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大 C．F1与其作用时间 t1的乘积 F1t1等于 F2与其作用时间 t2的乘积 F2t2，则这两个冲量相同 D．静置于地面的物体受到水平推力F 的作用，经时间 t 物体仍静止，则此推力的冲量为零 6．从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上比掉在泥土上易碎，是因为掉在水泥地上时，杯子 7 () A．受到的冲量大 B．受到的作用力大 C．动量的变化量大 D．动量大 7．汽车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动，所受的阻力始终不变，在此过程中，下列说法 正确的是() A．汽车输出功率逐渐增大 B．汽车输出功率不变 C．在任意两相等的时间内，汽车动能变化相等 D．在任意两相等的时间内，汽车动量变化的大小相等 8．一个质量是 0.1 kg 的钢球，以 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹 回，沿着同一直线以 6 m/s 的速度水平向左运动。 求：碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？ 9、一质量为 0.5kg 的木块以 10m/s 速度沿倾角为 300 的光滑斜面向上滑动（设斜面足够长）, 2 求木块在 1s 末的动量 和 3s 内的动量变化量的大小？（g=10m/s ） v0 300 8 例题答案：例题答案： 1. 1. 【答案】p1＝0.8 kg·m/s，方向向下p2＝0.6 kg·m/s，方向向上Δp＝1.4 kg·m/s， 方向向上 1 【解析】以向下的方向为正，则由mgH＝ mv2得 2 与地面接触时的速度 v1＝ 2gH＝4 m/s 此时的动量大小 p1＝mv1＝0.8 kg·m/s，方向向下，为正。 球刚离开地面时的速度 v2＝ 2gh＝3 m/s 此时的动量大小 p2＝mv2＝0.6 kg·m/s，方向向上，为负。 2. 2.答案：答案：D D 3. 3. 【答案】50 N方向竖直向下 【解析】解法一：分段处理：取小球为研究对象。根据物体做自由落体和竖直上抛运动，可知： 碰撞前的速度：v1＝ 2gh1＝5 m/s(方向向下)； 碰撞后的速度：v2＝ 2gh2＝4 m/s(方向向上)。碰撞时小球受力情况如图16－2－2 所示，取 竖直向上为正方向，根据动量定理： (N－mg)t＝mv2－mv1 mv2－mv1 则 N＝＋mg t 0.5×[4－(－5)] ＝N＋0.5×10 N＝50 N 0.1 由牛顿第三定律可知，小球对地板的平均冲力大小为50 N，方向竖直向下。 4.