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2017-2018学年高中物理动量守恒定律第2节动量和动量定理新人教版PPT课件
一、动量及动量的变化 1.动量 (1)定义:物体的 质量和速度 的乘积。 (2)公式: p=mv。 (3)单位:千克·米/秒,符号:kg·m/s 。 (4)矢量性:方向与 速度的方向相同。运算遵守平行四边形 法则。
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2.动量的变化量 (1)定义:物体在某段时间内 末动量与初动量 的矢量差(也 是矢量),Δp= p′-p (矢量式)。 (2)动量始终保持在一条直线上时的动量运算: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,从而将 矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向 ,不代表 大小)。
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1.自主思考——判一判
(1)动量的方向与速度方向一定相同。
(√)
(2)动量变化的方向与初动量的方向一定相同。
(×)
(3)冲量是矢量,其方向与恒力的方向相同。
( √)
(4)力越大,力对物体的冲量越大。
( ×)
(5)若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时
间内的合外力一定不为零。
(√)
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[典例] 羽毛球是速度最快的球类运动之一,运动员扣杀羽 毛球的速度可达到 342 km/h,假设球飞来的速度为 90 km/h,运 动员将球以 342 km/h 的速度反向击回。设羽毛球质量为 5 g,击 球过程只用了 0.05 s。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所受重力的冲量、羽毛球的动 能变化量各是多少? [思路点拨] 解答本题时应注意以下两点:
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物理意义 定义式 标矢性 变化决定因素 换算关系
动量和动能的比较
动量
动能
描述机械运动状态的物理量
p=mv
Ek=
1 2
mv2
矢量
标量
物体所受冲量
外力所做的功
p= 2mEk,Ek=2pm2
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1.(多选)关于物体的动量,下列说法中正确的是
()
A.惯性越大的物体,它的动量也越大
B.动量大的物体,它的速度不一定大
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2.合作探究——议一议
(1)怎样理解动量的矢量性? 提示:动量是物体的质量与速度的乘积,而不是物体的质量
与速率的乘积,动量的方向就是物体的速度方向,动量的运
算要遵守矢量法则,同一条直线上的动量的运算首先要规定
正方向,然后按照正负号法则运算。 (2)在地面上垫一块较厚的软垫(如枕头),手拿一枚鸡蛋轻轻的
C.物体的动能不变,则其动量也保持不变
D.运动物体在任一时刻的动量的方向一定是该时刻的速度
方向
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解析:动量的大小由质量和速度的大小决定,即 p=mv,惯 性大则质量大,但动量不一定大,选项 A 错误;动量大的物 体,可能是速度大,但也有可能是质量大,选项 B 正确;动 量是矢量,其方向与速度方向相同,只有在速度的大小、方 向均不变时,物体的动量才保持不变,而动能不变只能说明 物体的速度大小不变,故选项 C 错误,D 正确。 答案:BD
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2.(多选)关于动量的变化,下列说法中正确的是
()
A.做直线运动的物体速度增大时,动量的增量 Δp 与速度的
方向相同
B.做直线运动的物体速度减小时,动量的增量 Δp 与运动方
向相反
C.物体的速度大小不变时,动量的增量 Δp 为零
D.物体做曲线运动时,动量的增量 Δp 一定不为零
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解析:当做直线运动的物体速度增大时,其末动量 p2 大于初动 量 p1,由矢量的运算法则可知 Δp=p2-p1>0,与速度方向相同, 如图甲所示,选项 A 正确;当做直线运动的物体速度减小时,Δp =p2-p1<0,即 p2<p1,如图乙所示,此时 Δp 与物体的运动方向 相反,选项 B 正确;当物体的速度大小不变时,动量可能不变, 即 Δp=0,也有可能动量大小不变而方向变化,此种情况 Δp≠0, 选项 C 错误;物体做曲线运动时,速度的方向不断变化,故动 量一定变化,Δp 一定不为零,如图丙所示,选项 D 正确。
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2.冲量的性质 (1)过程量:冲量描述的是力的作用对时间的积累效应,取 决于力和时间这两个因素,所以求冲量时一定要明确所求的是 哪一个力在哪一段时间内的冲量。 (2)矢量性:冲量的方向与力的方向相同,与相应时间内物 体动量变化量的方向相同。 3.动量的变化量:是矢量,其表达式 Δp=p2-p1 为矢量式, 运算遵循平行四边形定则,当 p2、p1 在同一条直线上时,可规 定正方向,将矢量运算转化为代数运算。
(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。
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[解析] (1)以羽毛球飞来的方向为正方向,则 p1=mv1=5×10-3×39.06 kg·m/s=0.125 kg·m/s p2=mv2=-5×10-3×334.62 kg·m/s=-0.475 kg·m/s, 所以动量的变化量 Δp=p2-p1=(-0.475-0.125)kg·m/s=-0.600 kg·m/s,所 以羽毛球的动量变化大小为 0.600 kg·m/s,方向与羽毛球飞来的 方向相反。
释放让它落到软垫上,鸡蛋会不会破?动手试一试,并用本
节知识进行解释。 提示:鸡蛋不会破。因为软垫延长了与鸡蛋的作用时间,根
据动量定理得 F=ΔΔpt ,即鸡蛋受到的冲击力减小,故不会破。
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对动量、冲量的理解
1.动量的性质 (1)瞬时性:通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一 位置的动量,动量的大小可用 p=mv 表示。 (2)矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。 (3)相对性:因物体的速度与参考系的选取有关,故物体 的动量也与参考系的选取有关。
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(2)羽毛球重力大小为 G=mg=0.05 N 所以重力的冲量 I=Gt=2.5×10-3 N·s 羽毛球的初速度为 v=25 m/s,羽毛球的末速度 v′=-95 m/s 所以 ΔEk=Ek′-Ek=12mv′2-12mv2=21 J。
[答案] (1)0.600 kg·m/s,与球飞来的方向相反 (2)2.5×10-3 N·s 21 J
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二、冲量
1.定义:力与力的作用时间的乘积。 2.公式:I= F(t′-t) 。 3.单位: 牛·秒,符号是 N·s 。 4.矢量性:方向与力的方向相同。 5.物理意义:反映力的作用对时间的积累效应。 三、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:mv′-mv=F(t′-t)或 p′-p= I 。