1、共 39 頁,1,第六章 動量,共 39 頁,2,第一課時 動量、沖量、動量定理,共 39 頁,3,第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān) 展望高考,共 39 頁,4,基礎(chǔ)知識 一動量 知識講解 (1)定義:物體的質(zhì)量與其速度的乘積,叫做物體的動量. (2)公式:p=mv,單位kgm/s2.,共 39 頁,5,(3)動量的特點 矢量性:動量是矢量,其方向與物體速度的方向相同. 瞬時性:動量是狀態(tài)量,其中的速度應(yīng)為瞬時速度. 相對性:由于物體的速度跟參考系的選擇有關(guān),因此動量也跟參考系的選擇有關(guān).通常在沒有特別說明的情況下,物體的動量是相對于地球而言的.,共 39 頁,6,活學(xué)活用 1.下列說法中,正確的是( ) A.

2、速度大的物體,它的動量一定大 B.動量大的物體,它的速度一定大 C.只要物體的運動速度大小不變,物體的動量也不變 D.豎直上拋的物體經(jīng)過空中同一點的動量不相同,共 39 頁,7,解析:本題很容易忽視決定動量大小的因素,認為物體的動量只與速度有關(guān),而錯選A.容易忽視動量的矢量性而錯選C.動量等于質(zhì)量與速度的乘積,速度很大,但質(zhì)量很小時,物體的動量不一定大,動量大的物體,若質(zhì)量大,速度不一定很大,故A、B均錯.動量是矢量,比較動量時既要看大小又要看方向. 答案:D,共 39 頁,8,二沖量 知識講解 (1)定義:力與作用時間的乘積叫力的沖量. (2)定義式:I=Ft,單位為Ns. (3)沖量的特點

3、 矢量性:力是矢量,沖量也是矢量,但沖量的方向并不一定是力的方向.如果在作用時間內(nèi)作用力為恒力時,沖量的方向和力的方向一致;如果在作用時間內(nèi)作用力為變力時,特別是力的方向也變時,沖量的方向應(yīng)是平均力的方向(在下一節(jié)的動量定理中,就會知道,沖量的方向與物體動量變化的方向相同).,共 39 頁,9,過程性:沖量是描述力對物體作用的時間積累效應(yīng)的物理量,力越大,作用時間越長,沖量就越大. 絕對性:由于力和時間都跟參考系的選擇無關(guān),因此沖量也跟參考系的選擇無關(guān);另外物體受某個力的沖量只取決于這個力及其作用時間,與物體的運動狀態(tài)、是否受其他力無關(guān).,共 39 頁,10,活學(xué)活用 2.將質(zhì)量相等的三只小球

4、A、B、C從離地同一高度以大小相同的初速度分別上拋、下拋、平拋出去,空氣阻力不計,那么,有關(guān)三球動量和沖量的情況是( ) A.三球剛著地時的動量相同 B.三球剛著地時的動量各不相同 C.三球從拋出到著地時間內(nèi),受重力的沖量最大的是A球,最小的是B球 D.三球從拋出到著地時間內(nèi),受重力的沖量均相同,共 39 頁,11,解析:本題旨在考查對動量、沖量概念及矢量性的理解.由機械能守恒定律得,三球落地速度大小相同,但方向不同,A、B兩球速度方向相同,與C球速度方向不同,所以A、B兩球動量相同,與C球不同.A球從拋出到落地時間最長,B球最短,由I=mgt知,A球重力的沖量最大,B球最小,所以C對. 答案

5、:C,共 39 頁,12,三動量定理 知識講解 1.動量定理的內(nèi)容 物體所受合外力的沖量等于它的動量變化,即I=p-p. 2.對動量定理的理解 (1)公式右邊是物體動量的變化量,即p末-p初,計算時不能顛倒順序. (2)整個式子反映了一個過程,即力的時間積累效果引起動量的變化.,共 39 頁,13,(3)動量定理中的沖量和動量都是矢量,定理的表達式應(yīng)是一個矢量式.根據(jù)“教學(xué)大綱”,動量定理的應(yīng)用只限于一維的情況.這時,可規(guī)定一個正方向,注意力和速度的正負,將矢量式化為代數(shù)式運算. (4)動量與參考系的選取有關(guān),所以用動量定理時必須注意選擇相同的參考系.中學(xué)階段常以地面為參考系. (5)動量定理

6、不僅適用于宏觀物體的低速運動,對微觀現(xiàn)象的高速運動仍然適用.,共 39 頁,14,(6)不能認為合外力的沖量就是動量的變化.合外力的沖量是引起動量變化的原因,而動量變化是沖量作用的必然結(jié)果. (7)動量定理的研究對象是單個質(zhì)點或由質(zhì)點所構(gòu)成的系統(tǒng),當(dāng)研究對象為質(zhì)點系統(tǒng)時,動量定理中的動量應(yīng)是該系統(tǒng)內(nèi)所有質(zhì)點在同一時刻動量的矢量和,而沖量是該系統(tǒng)內(nèi)各個質(zhì)點在同一物理過程中所受一切外力沖量的矢量和,不包括系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點之間相互作用力(內(nèi)力)的沖量,這是因為內(nèi)力總是成對出現(xiàn)的,且大小相等方向相反,故其內(nèi)力的總沖量必定為零.,共 39 頁,15,活學(xué)活用 3.在一光滑的水平面上,有一輕質(zhì)彈簧,彈簧一端固

7、定在豎直墻面上,另一端緊靠著一物體A,已知物體A的質(zhì)量mA=4 kg,如圖所示,現(xiàn)用一水平力F作用在物體A上,并向左壓縮彈簧,F做功50 J后(彈簧仍處在彈性限度內(nèi)),突然撤去外力F,物體從靜止開始運動.則當(dāng)撤去F后,彈簧彈力對A物體的沖量為_.,共 39 頁,16,解析:彈簧的彈力顯然是變力,因此該力的沖量不能直接求解,可以考慮運用動量定理:I=p,即外力的沖量等于物體動量的變化.由于彈簧儲存了50 J的彈性勢能,我們可以利用機械能守恒求出物體離開彈簧時的速度,然后運用動量定理求沖量.所以有: 由以上兩式可解得彈簧彈力對A物體的沖量為I=20 Ns. 答案:20 Ns,共 39 頁,17,第

8、二關(guān):技法關(guān) 解讀高考,共 39 頁,18,解題技法 一變力沖量的計算方法 技法講解 變力沖量的計算有兩種方法: (1)如果一個物體受到的力是一個變力,但是該力隨時間是均勻變化的,我們可以用求平均值的辦法求解.在這種情況下求該力的平均值: 則該變力的沖量為:,共 39 頁,19,注意,只有力和時間的關(guān)系是較為簡單的一次函數(shù)關(guān)系,則此變力的平均值才能夠用 進行計算,進而求出變力的沖量,其他情況下的變力一般不能夠用上述辦法求變力的平均值,當(dāng)然也不能夠通過力的平均值求變力的沖量.,共 39 頁,20,(2)變力的沖量還可以用圖象來求. 我們借鑒運動學(xué)中利用速度時間圖象求位移的思想,畫出變力F隨時間t

9、變化的關(guān)系圖象,如圖所示,則圖象與時間軸所圍成的面積(即圖中陰影三角形部分),在數(shù)值上等于該力在此時間內(nèi)的沖量大小.,共 39 頁,21,注意:用圖象的方法求變力的沖量,不但適用于隨時間呈線性變化的力,不隨時間呈線性變化的力的沖量也等于圖象與時間軸所圍成的面積值,因而也能夠用來求不隨時間呈線性變化的力的沖量.,共 39 頁,22,典例剖析 【例1】 用電鉆在建筑物表面鉆孔時,鉆頭所受的阻力與深度成正比,若鉆頭勻速鉆進時,第1 s內(nèi)阻力的沖量為100 Ns,求5 s內(nèi)阻力的沖量.,共 39 頁,23,答案 2.5103 Ns,共 39 頁,24,【例2】 質(zhì)點所受的力F隨時間變化的規(guī)律如圖所示,

10、力的方向始終在一直線上.已知t=0時質(zhì)點的速度為零.在圖示的t1t2t3和t4各時刻中,哪一時刻質(zhì)點的動量最大( ) A.t1 B.t2 C.t3 D.t4,共 39 頁,25,解析 由圖象可以看出,此力隨時間變化的關(guān)系是周期性的線性關(guān)系,力F在某段時間內(nèi)的沖量大小,等于圖象和這段時間所圍成的面積值.在0t2時間內(nèi),力的方向與t2t4時間內(nèi)力的方向相反,所以在這兩個半周期內(nèi),力F的沖量大小相等方向相反,所以在一個周期的時間里,總沖量為零,動量變化為零,t4時刻質(zhì)點的動量為零,速度為零;在0t2時間內(nèi),力F的沖量最大.根據(jù)動量定理知,在0t2時間內(nèi)動量變化量最大,即t2時刻的動量最大,故t2時刻

11、的速度,動能都最大,B正確.本題也可以用動力學(xué)的觀點求解. 答案 B,共 39 頁,26,二用動量定理解題的基本步驟 技法講解 (1)審題,確定對象:對誰對哪一個過程; (2)對物體進行受力分析,分析力在過程中的沖量,或合力在過程中的沖量; (3)抓住過程的初、末狀態(tài),選定參考方向,對初、末狀態(tài)的動量大小、方向進行描述; (4)根據(jù)動量定理,列出動量定理的數(shù)學(xué)表達式; (5)寫清各物理量之間關(guān)系的補充表達式; (6)求解方程組,并分析作答.,共 39 頁,27,說明:動量定理中的力必須是物體所受的合外力,這就要求在受力分析時不能出錯.既不能“張冠李戴”把其他物體所受的力當(dāng)成是該物體所受的力,也

12、不能“丟三落四”把某個力丟掉,更不能“無中生有”把原本沒有的力給假想出來. 動量定理是矢量式,求解前必須先選定正方向.無論是力還是動量,“順我者正,逆我者負”.,共 39 頁,28,典例剖析 【例3】 蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目.一個質(zhì)量為60 kg的運動員,從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0 m高處.已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2 s.求在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的平均作用力.(g取10 m/s2),共 39 頁,29,解析 方法一:應(yīng)用牛頓第二定律求解:將運動員看做質(zhì)量為m的質(zhì)點,從h1高處下落,剛接觸網(wǎng)時速度

13、的大小為v1= (向下)彈跳后到達的高度為h2,剛離網(wǎng)時速度的大小v2= (向上)速度的改變量v=v1+v2(向上)以a表示加速度,t表示接觸時間,則v=at接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力mg.由牛頓第二定律有,F-mg=ma由以上五式解得, 代入數(shù)值得:F=1.5103 N,共 39 頁,30,方法二:應(yīng)用動量定理求解:設(shè)運動員從h1處下落,剛觸網(wǎng)的速度為 (方向向下),運動員反彈到達高度h2,離網(wǎng)時速度為 (方向向上).在接觸網(wǎng)的過程中,運動員受到向上的彈力F和向下的重力mg,設(shè)向上方向為正,由動量定理有(F-mg)t=mv2-(-mv1)F=1.5103 N.,答案 1.5

14、103 N,共 39 頁,31,第三關(guān):訓(xùn)練關(guān) 笑對高考,共 39 頁,32,隨堂訓(xùn)練 1.古時有“守株待兔”的寓言,設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身重力的打擊力時即可致死,并設(shè)兔子與樹樁作用時間為0.2 s,則被撞死的兔子其奔跑速度可能為(g=10 m/s2)( ) A.1 m/s B.1.5 m/s C.2 m/s D.2.5 m/s,共 39 頁,33,解析:設(shè)恰好被撞死的速度為v0,由動量定理 -mgt=0-mv0 得v0=gt=100.2 m/s=2 m/s 兔子奔跑速度vv0=2 m/s 故正確選項為CD. 答案:CD,共 39 頁,34,2.如圖所示跳水運動員(圖中用一小圓圈表示),

15、從某一峭壁上水平跳出,跳入湖水中,已知運動員的質(zhì)量m=60 kg.初速度v0=10 m/s.若經(jīng)過1 s時,速度為 則在此過程中,運動員動量的變化量為(g=10 m/s2,不計空氣阻力)( ),共 39 頁,35,解析:運動員所做的是平拋運動,初末速度不在一條直線上,因此不能直接用初末動量相加減.在此過程中,運動員只受重力作用,因此重力的沖量就等于動量的變化量. 答案:A,共 39 頁,36,3.某物體沿粗糙斜面上滑,達到最高點后又返回原處,下列分析正確的是( ) A.上滑下滑兩過程中摩擦力的沖量大小相等 B.上滑下滑兩過程中合外力的沖量相等 C.上滑下滑兩過程中動量變化的方向相同 D.整個運動過程中動量變化的方向沿斜面向下,共 39 頁,37,解析:上滑過程與下滑過程比較:位移大小s上=s下,加速度大小a上a下,則時間t上v1.據(jù)上述推理:If=mgt,下滑過程If較大,A錯;I上=0-mv0,I下=mv1-0,I上I下,B錯;I上I下方向均沿斜面向下,由I=p知C對;全過程中合外力方向沿斜面向下,可知D對. 答案:CD,共 39 頁,38,4.司機酒后駕駛極易發(fā)生事故,在汽車上安裝安全氣囊可以在發(fā)生交通事故時對司機起一定的保護作用.為測試安全氣囊的可靠性,在一次測試試驗中,讓汽車以20 m/s的速度撞