1.1动量定理 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-5)
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1、第第 1 节节 动量定理动量定理 目标定位 1.理解动量的概念,以及动量和动量变化量的矢量性.2.知道冲量的概念,以及 冲量的矢量性.3.理解动量定理的确切含义及其表达式.4.会用动量定理解释碰撞、 缓冲等生活 中的现象 一、动量 1定义 运动物体的质量和速度的乘积叫动量;公式 pmv;单位:千克 米/秒,符号:kg m/s. 2矢量性 方向与物体运动速度的方向相同运算遵循平行四边形定则 3动量的变化量 物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量),pmv2mv1(矢量式) 想一想 质量相同的两个物体动能相同,它们的动量也一定相同吗? 答案 不一定动能和质量相同,则速度大小相同,方向不一
2、定相同,又因为动量是矢量, 有方向性,所以动量不一定相同 二、动量定理 1冲量 (1)定义:力和力的作用时间的乘积公式:IFt.单位:牛顿 秒,符号:N s. (2)矢量性:方向与力的方向相同 2动量定理 (1)内容:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化 (2)公式:Ip 或 Ftmv2mv1. 3动量与缓冲的实例分析 碰撞时可产生冲击力, 要增大这种冲击力就要设法减少冲击力的作用时间; 要防止冲击力带 来的危害,就要减小冲击力,设法延长其作用时间 想一想 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 这样做可以延长作用的时间,以减小地面对人的冲击力 一
3、、对动量的理解 1动量的矢量性:动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同 2动量的变化量:是矢量,其表达式 pmv2mv1p2p1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 3与动能的区别与联系: (1)区别:动量是矢量,动能是标量 (2)联系: 动量和动能都是描述物体运动状态的物理量, 二者大小关系为 Ek p2 2m或 p 2mEk. 【例 1】 关于物体的动量,下列说法中正确的是( ) A运动物体在任一时刻的动量方向,一定是该时刻的速度方向 B物体的动能不变,其动量一定不变 C动量越大的物体,其速度一定越大 D物体的动量越大,其
4、惯性也越大 答案 A 解析 动量具有瞬时性,任一时刻物体动量的方向与该时刻物体的速度方向相同,选项 A 正确;动能不变,若速度方向变化,动量也发生变化,B 项错误;物体动量的大小由物体质 量及速度大小共同决定, 不是由物体的速度唯一决定的, 故物体的动量大, 其速度不一定大, 选项 C 错误;惯性由物体质量决定,物体的动量越大,其质量并不一定越大,惯性也不一 定越大,故选项 D 错误 【例 2】 质量为 0.5 kg 的物体,运动速度为 3 m/s,它在一个变力作用下速度变为 7 m/s, 方向和原来方向相反,则这段时间内动量的变化量为( ) A5 kg m/s,方向与原运动方向相反 B5 k
5、g m/s,方向与原运动方向相同 C2 kg m/s,方向与原运动方向相反 D2 kg m/s,方向与原运动方向相同 答案 A 解析 以原来的方向为正方向,由定义式 pmvmv 得 p(70.530.5) kg m/s 5 kg m/s,负号表示 p 的方向与原运动方向相反 借题发挥 关于动量变化量的计算 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 二、对冲量的理解和计算 1冲量的理解 (1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时间累积效应,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 (
6、2)冲量是矢量,当力是恒力时,冲量的方向与力的方向相同;当力是变力时,冲量的方向 与动量变化量方向一致 2冲量的计算 (1)求某个恒力的冲量:等于该力和力的作用时间的乘积 (2)求合冲量的两种方法: 可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可 以先求合力,再用公式 I合F合t 求解 图 1 (3)求变力的冲量: 若力与时间成线性关系,则可用平均力求变力的冲量,平均力 F F1F2 2 . 若给出了力随时间变化的图象如图 1 所示,可用面积法求变力的冲量,即 F- t 图线与时间 轴围成图形的面积在数值上等于力在该段时间内的冲量 利用动量定理求解 【例 3】
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