探究動(dòng)量變化與沖量的關(guān)系

1、1 1 探究動(dòng)量變化與沖量的關(guān)系知 識(shí) 脈 絡(luò)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)1.理解動(dòng)量的概念；知道動(dòng)量和動(dòng)量的變化量均為矢量；會(huì)計(jì)算一維情況下的動(dòng)量的變化量(重點(diǎn) )2知道沖量的概念，知道沖量是矢量(重點(diǎn) )3理解動(dòng)量定理的確切含義，掌握其表達(dá)式(重點(diǎn) )4會(huì)用動(dòng)量定理解釋碰撞、緩沖等現(xiàn)象(難點(diǎn) )動(dòng)量和沖量先填空 1沖量(1)定義力和力的作用時(shí)間的乘積ft.(2)公式i ft.(3)單位沖量的單位是 ns.(4)矢量性沖量是矢量，其方向跟力的方向相同2動(dòng)量及動(dòng)量的變化第 1頁(yè)(1)動(dòng)量定義：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量m 和速度 v 的乘積公式： pmv .單位：動(dòng)量的單位是kgm/s.矢量性：動(dòng)量是矢量，它的方向跟物

2、體的速度方向相同(2)動(dòng)量的變化定義：物體在某段時(shí)間內(nèi)末動(dòng)量與初動(dòng)量的矢量差(也是矢量 )， pptp0(矢量式 )動(dòng)量始終保持在一條直線上時(shí)的動(dòng)量運(yùn)算：選定一個(gè)正方向， 與正方向相同的動(dòng)量為正，與正方向相反的動(dòng)量為負(fù)，則將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算(此時(shí)的正、負(fù)號(hào)僅代表方向，不代表大小)再判斷 1某物體的速度大小不變，動(dòng)量一定不變()2物體的質(zhì)量越大，動(dòng)量一定越大()3物體的動(dòng)量相同，其動(dòng)能一定也相同()后思考 動(dòng)量和動(dòng)能都是由質(zhì)量和速度定義的物理量，兩者間有什么不同？【提示】動(dòng)量是矢量， 動(dòng)能是標(biāo)量， 動(dòng)量和動(dòng)能分別從不同的角度描述了物體的運(yùn)動(dòng)效果核心點(diǎn)擊 1動(dòng)量的性質(zhì)(1)瞬時(shí)性：通常說(shuō)物體

3、的動(dòng)量是物體在某一時(shí)刻或某一位置的動(dòng)量，動(dòng)量的大小可用 pmv 表示(2)矢量性：動(dòng)量的方向與物體的瞬時(shí)速度的方向相同(3)相對(duì)性：因物體的速度與參考系的選取有關(guān)，故物體的動(dòng)量也與參考系的選取有關(guān)2沖量的性質(zhì)(1)過(guò)程量：沖量描述的是力的作用對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)，取決于力和時(shí)間這兩個(gè)因素，所以求沖量時(shí)一定要明確所求的是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間內(nèi)的沖量第 2頁(yè)(2)矢量性：沖量的方向與力的方向相同，與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)物體動(dòng)量變化量的方向相同3動(dòng)量的變化量： 是矢量，其表達(dá)式 p p2p1 為矢量式，運(yùn)算遵循平行四邊形定則，當(dāng) p2、p1 在同一條直線上時(shí)，可規(guī)定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算4動(dòng)量和動(dòng)能的比

4、較動(dòng)量動(dòng)能物理意義描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量1定義式pmvek2mv2標(biāo)矢性矢量標(biāo)量變化決定因素物體所受沖量外力所做的功換算關(guān)系p2p 2mek，ek2m1(多選 )關(guān)于物體的動(dòng)量，下列說(shuō)法中正確的是 ()a運(yùn)動(dòng)物體在任一時(shí)刻的動(dòng)量方向， 一定是該時(shí)刻的速度方向b物體的動(dòng)能不變，其動(dòng)量一定不變c動(dòng)量越大的物體，其速度一定越大d物體的動(dòng)量越大，其慣性不一定越大【解析】動(dòng)量具有瞬時(shí)性， 任一時(shí)刻物體動(dòng)量的方向，即為該時(shí)刻物體的速度方向，選項(xiàng)a 正確；動(dòng)能不變，若速度方向變化，動(dòng)量也發(fā)生了變化，b 項(xiàng)錯(cuò)誤；物體動(dòng)量的大小由物體質(zhì)量及速度大小共同決定，不是由物體的速度唯一決定，故物體的動(dòng)量大，其速度不一

5、定大，選項(xiàng)c 錯(cuò)誤，慣性由物體質(zhì)量決定，物體的動(dòng)量越大，其質(zhì)量并不一定越大，慣性也不一定越大，故選項(xiàng)d 正確【答案】 ad2羽毛球是速度最快的球類運(yùn)動(dòng)之一， 運(yùn)動(dòng)員扣殺羽毛球的速度可達(dá)到 342 km/h，假設(shè)球飛來(lái)的速度為 90 km/h，運(yùn)動(dòng)員將球以 342 km/h 的速度反向擊回設(shè)羽毛球質(zhì)量為 5 g，擊球過(guò)程只用了 0.05 s試求：【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 06092019】第 3頁(yè)(1)運(yùn)動(dòng)員擊球過(guò)程中羽毛球的動(dòng)量變化量；(2)運(yùn)動(dòng)員擊球過(guò)程中羽毛球所受重力的沖量、羽毛球的動(dòng)能變化量各是多少？【解析】 (1)以羽毛球飛來(lái)的方向?yàn)檎较?，則390p1mv1 510 3.6 kgm/s 0.125

6、 kg m/s3342p2mv2 510 3.6 kgm/s 0.475 kg m/s，所以動(dòng)量的變化量p p2p1 (0.475 0.125) kgm/s 0.600 kgm/s，所以羽毛球的動(dòng)量變化大小為 0.600 kg m/s，方向與羽毛球飛來(lái)的方向相反(2)羽毛球重力大小為g mg0.05 n所以重力的沖量 i gt2.5103 n s羽毛球的初速度為v 25 m/s，羽毛球的末速度v 95 m/s11所以 ekekek mv2 mv221 j.22【答案】 (1)0.600 kg m/s，與球飛來(lái)的方向相反(2)2.5103 n s21 j對(duì)動(dòng)量和動(dòng)量變化量的兩個(gè)提醒(1)動(dòng)量是矢

7、量，比較兩個(gè)物體的動(dòng)量時(shí)，不能僅比較大小，還要比較方向，只有大小相等、方向相同的兩個(gè)動(dòng)量才能相等(2)計(jì)算動(dòng)量變化量時(shí)，應(yīng)利用矢量運(yùn)算法則進(jìn)行計(jì)算對(duì)于在同一直線上的矢量運(yùn)算，要注意選取正方向動(dòng) 量 定 理 及 其 應(yīng) 用先填空 1內(nèi)容物體所受合力的沖量等于物體的動(dòng)量變化第 4頁(yè)2公式ftmvt mv0 或 i mvtmv0 或 i p.3矢量性動(dòng)量定理是矢量式，公式中沖量的方向與動(dòng)量變化的方向相同4應(yīng)用如果物體的動(dòng)量變化一定，那么它受到的沖量也一定因此作用時(shí)間越短，力就越大；作用時(shí)間越長(zhǎng)，力就越小再判斷 1物體動(dòng)量的變化量越大， 物體受到的作用力越大 ()mvt mv02由 f可知，當(dāng) f 為

8、恒量時(shí)，物體動(dòng)量的變化與作用時(shí)間成正 t比 ( )3物體動(dòng)量變化量一定時(shí)， 力的大小與作用時(shí)間無(wú)關(guān) ()后思考 在跳高比賽時(shí)，在運(yùn)動(dòng)員落地處為什么要放很厚的海綿墊子？【提示】跳過(guò)橫桿后，落地時(shí)速度較大人落到海綿墊子上時(shí)，可經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間使速度減小到零， 在動(dòng)量變化相同的情況下， 人受到的沖力減小， 對(duì)運(yùn)動(dòng)員起到保護(hù)作用核心點(diǎn)擊 1對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)適用對(duì)象：在中學(xué)物理中，動(dòng)量定理的研究對(duì)象通常為單個(gè)物體(2)適用范圍：動(dòng)量定理不僅適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，也適用于微觀物體的高速運(yùn)動(dòng) 不論是變力還是恒力， 不論物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線還是曲線， 動(dòng)量定理都適用(3)因果關(guān)系：合外力的沖量是原因，

9、物體動(dòng)量的變化量是結(jié)果沖量反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)， 與物體的初、末動(dòng)量以及某一時(shí)刻的動(dòng)量無(wú)必然聯(lián)系 物體動(dòng)量變化的方向與合力的沖量的方向相同， 物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量方向與合力的沖量的方向無(wú)必然聯(lián)系2動(dòng)量定理的應(yīng)用第 5頁(yè)(1)定性分析有關(guān)現(xiàn)象物體的動(dòng)量變化量一定時(shí)，力的作用時(shí)間越短，力就越大，反之力就越小例如，易碎物品包裝箱內(nèi)為防碎而放置碎紙、刨花、塑料泡沫等填充物作用力一定時(shí)， 力的作用時(shí)間越長(zhǎng)， 動(dòng)量變化量越大， 反之動(dòng)量變化量就越小例如，雜耍中，用鐵錘猛擊“氣功師”身上的石板令其碎裂，作用時(shí)間很短，鐵錘對(duì)石板的沖量很小，石板的動(dòng)量幾乎不變，“氣功師”才不會(huì)受傷害(2)定量計(jì)算應(yīng)用動(dòng)量定

10、理可以計(jì)算某力或合力的沖量， 通常多用于計(jì)算變力的沖量應(yīng)用動(dòng)量定理可以計(jì)算某一過(guò)程中的平均作用力， 通常多用于計(jì)算持續(xù)作用的變力的平均大小應(yīng)用動(dòng)量定理可以計(jì)算物體的初、末動(dòng)量，尤其方便處理物體受瞬間沖量的問(wèn)題(3)應(yīng)用動(dòng)量定理定量計(jì)算的一般步驟3如圖 1-1-1 所示，質(zhì)量為 m 的小球從距離地面高h(yuǎn) 的 a 點(diǎn)由靜止開始釋放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到達(dá)距地面深度為h 的 b點(diǎn)速度減為零 不計(jì)空氣阻力， 重力加速度為 g.關(guān)于小球下落的整個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的有 ()【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 06092019】圖 1-1-1a小球的機(jī)械能減少了 mghb小球克服阻力做的功為 mg(hh

11、)c小球所受阻力的沖量等于m 2ghd小球動(dòng)量的改變量等于所受阻力的沖量【解析】 由動(dòng)能定理得mg(hh)wf0，則 wf mg(hh)，所以小球的機(jī)械能減少了mg(hh)，所以 a 選項(xiàng)錯(cuò)誤， b 選項(xiàng)正確；小球自由落下至地12面過(guò)程，機(jī)械能守恒， mgh2mv ，v2gh，落到地面上后又陷入泥潭中，由動(dòng)量定理得 i g if 0 mv，所以 if igmvi g m 2gh，小球所受阻力的沖量大于 m 2gh，所以 c 選項(xiàng)錯(cuò)誤；由動(dòng)量定理知小球動(dòng)量的改變量等于合外力的第 6頁(yè)沖量，所以 d 選項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】 b4高空作業(yè)須系安全帶如果質(zhì)量為m 的高空作業(yè)人員不慎跌落，從開始跌落到安全帶對(duì)

12、人剛產(chǎn)生作用力前人下落的距離為h(可視為自由落體運(yùn)動(dòng) )此后經(jīng)歷時(shí)間 t 安全帶達(dá)到最大伸長(zhǎng)，若在此過(guò)程中該作用力始終豎直向上則該段時(shí)間安全帶對(duì)人的平均作用力大小為_【解析】 安全帶剛要產(chǎn)生作用力時(shí)人的速度 v 2gh設(shè)安全帶對(duì)人的平均作用力大小為f，取豎直向上為正方向， 由動(dòng)量定理可得： (fmg)t0( mv)，解得： fm 2ghtmg.【答案】 m 2ghmgt5一質(zhì)量為 0.5 kg 的小物塊放在水平地面上的 a 點(diǎn)，距離 a 點(diǎn) 5 m 的位置 b 處是一面墻， 如圖 1-1-2 所示，一物塊以 v09 m/s 的初速度從 a 點(diǎn)沿 ab 方向運(yùn)動(dòng)，在與墻壁碰撞前瞬間的速度為 7 m/s，碰后以 6 m/s 的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止， g 取 10 m/s2.圖 1-1-2(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)若碰撞時(shí)間為0.05 s，求碰撞過(guò)程中墻面對(duì)物塊平均作用力的大小f；(3)求物塊在反向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功w.1212【解析】 (1)由動(dòng)能定理，有 mgs2mv 2mv0可得 0.32.(2)由動(dòng)量定理：有f tmv mv可得 f130 n.12(3)w 2mv 9 j.【答案】 (1)0.