高中物理 16.2 動(dòng)量和動(dòng)量定理 新人教版選修3-5

1、 1理解動(dòng)量的概念，知道動(dòng)量的含義，知道動(dòng)量是矢量。 2知道動(dòng)量的變化也是矢量，會(huì)正確計(jì)算一維動(dòng)量變化。 3理解動(dòng)量定理的內(nèi)容，會(huì)用動(dòng)量定理進(jìn)行定量計(jì)算與定性分析有關(guān)現(xiàn)象。 過程與方法 1體會(huì)動(dòng)量概念建立的過程。 2正確認(rèn)識(shí)動(dòng)量定理。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1養(yǎng)成分析、歸納物理規(guī)律的良好素質(zhì)。 2提高抽象思維的能力和運(yùn)用物理規(guī)律分析解決問題的能力。1.物理學(xué)中把_定義為動(dòng)量，用字母_表示，即_。由于速度是矢量，所以動(dòng)量也是矢量，它的方向與_的方向相同。2力與力的_的乘積叫做力的沖量，通常用字母_表示，I_。3物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受_。這個(gè)關(guān)系叫做動(dòng)量定理。其表達(dá)式為

2、：_I或mvmv_。 答案： 1mvppmv速度 2作用時(shí)間IF(tt) 3力的沖量ppF(tt) 知識(shí)點(diǎn)1 動(dòng)量 (1)動(dòng)量的定義：物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度的乘積叫做物體的動(dòng)量，記作pmv。動(dòng)量是動(dòng)力學(xué)中反映物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，是狀態(tài)量。在談及動(dòng)量時(shí)，必須明確是物體在哪個(gè)時(shí)刻或哪個(gè)狀態(tài)所具有的動(dòng)量。在中學(xué)階段，動(dòng)量表達(dá)式中的速度一般是以地球?yàn)閰⒖枷档摹?(2)動(dòng)量的矢量性：動(dòng)量是矢量，它的方向與物體的速度方向相同，服從矢量運(yùn)算法則。 (3)動(dòng)量的單位：動(dòng)量的單位由質(zhì)量和速度的單位決定。在國際單位制中，動(dòng)量的單位是千克米/秒，符號(hào)為kgm/s。 (4)動(dòng)量的變化p： 動(dòng)量是矢量，它的大小pmv，

3、方向與速度的方向相同。因此，速度發(fā)生變化時(shí)，物體的動(dòng)量也發(fā)生變化。 速度的大小或方向發(fā)生變化時(shí)，速度就發(fā)生變化，物體具有的動(dòng)量的大小或方向也相應(yīng)發(fā)生了變化，我們就說物體的動(dòng)量發(fā)生了變化。 設(shè)物體的初動(dòng)量pmv，末動(dòng)量pmv，則物體動(dòng)量的變化 pppmvmv。 由于動(dòng)量是矢量，因此，上式是矢量式。 【例1】一質(zhì)量m0.2 kg的皮球從高H0.8 m處自由落下，與地面相碰后反彈的最大高度h0.45 m。試求：球與地面相互作用前、后時(shí)刻的動(dòng)量以及球與地面相互作用過程中的動(dòng)量變化。 【答案】p10.8 kgm/s，方向向下p20.6 kgm/s，方向向上p1.4 kgm/s，方向向上 *對(duì)應(yīng)訓(xùn)練* 1

4、關(guān)于物體的動(dòng)量，下列說法中正確的是 () A物體的動(dòng)量越大，其慣性越大 B物體的動(dòng)量越大，其速度越大 C物體的動(dòng)量越大，其動(dòng)能越大 D物體的動(dòng)量發(fā)生變化，其動(dòng)能可能不變 答案：D 知識(shí)點(diǎn)2 動(dòng)量定理 1沖量 (1)定義：力和力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量。 (2)沖量是描述力在某段時(shí)間內(nèi)累積效果的物理量。其大小由力和作用時(shí)間共同決定，是過程量，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有關(guān)系，在計(jì)算時(shí)必須明確是哪一個(gè)力在哪一段時(shí)間上的沖量。 (3)關(guān)于IFt公式中t是力作用的時(shí)間，F(xiàn)必須是恒力(可以是某一個(gè)恒力，也可以是幾個(gè)恒力的合力)，非恒力除隨時(shí)間均勻變化的力可取平均值以外，一般不能用此式表達(dá)。 (4)變力沖量

5、 若所求沖量的力是變力，可利用動(dòng)量定理Ip來求。 在Ft圖象下的面積就是力的沖量，如圖1621甲所示。若求變力的沖量，仍可用面積表示，如圖1621乙所示。 說明：判斷兩個(gè)力的沖量相同，其依據(jù)是二力沖量的大小和方向均相同，缺一不可。求沖量時(shí)要認(rèn)清是求哪個(gè)力的沖量，這個(gè)力是變力還是恒力。 2動(dòng)量定理 (1)內(nèi)容：物體在一個(gè)過程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過程中所受力的沖量。 (2)表達(dá)式：ppI或mvmvF(tt) (3)理解 它反映了物體所受沖量與其動(dòng)量變化量兩個(gè)矢量間的關(guān)系，式子中的“”包括大小相等和方向相同(注意I合與初末動(dòng)量無必然聯(lián)系)。 式子中的Ft應(yīng)是總沖量，它可以是合力的沖量，也可以

6、是各力沖量的矢量和，還可以是外力在不同階段沖量的矢量和。 動(dòng)量定理具有普遍性，即不論物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線還是曲線，作用力不論是恒力還是變力，幾個(gè)力作用的時(shí)間不論是相同還是不同都適用。 動(dòng)量定理反映了動(dòng)量變化量與合外力沖量的因果關(guān)系：沖量是因，動(dòng)量變化是果。 (5)動(dòng)量定理的選擇使用 在物理情境不涉及加速度和位移的情況下，研究運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系時(shí)，用動(dòng)量定理。 動(dòng)量定理不考慮運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)和力的瞬時(shí)效果且適用于變力。 動(dòng)量定理的研究對(duì)象是單個(gè)物體，或單個(gè)物體系，反映了外界物體對(duì)該研究對(duì)象的總沖量與研究對(duì)象的動(dòng)量變化量的關(guān)系。物體系內(nèi)部物體之間的沖量不引起物體系的動(dòng)量變化。 動(dòng)量定理求解曲線運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)量變

7、化時(shí)使運(yùn)算變得更簡(jiǎn)單。 【例2】質(zhì)量為0.5 kg的彈性小球，從1.25 m高處自由下落，與地板碰撞后回跳高度為0.8 m，設(shè)碰撞時(shí)間為0.1 s，取g10 m/s2，求小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力。 【答案】50 N方向豎直向下 【解析】解法一：分段處理：取小球?yàn)檠芯繉?duì)象。根據(jù)物體做自由落體和豎直上拋運(yùn)動(dòng)，可知： *對(duì)應(yīng)訓(xùn)練* 2在例2的問題情況下， (1)若小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力大小為100 N，求小球與地板的碰撞時(shí)間？ (2)若小球與地板碰撞無機(jī)械能損失，碰撞時(shí)間仍為0.1 s，求小球?qū)Φ匕宓钠骄鶝_力？ (2)由于小球與地板碰撞無機(jī)械能損失，故碰撞后球的速度v25 m/s，方向向上。由動(dòng)量定理：

8、(Nmg)tmv2(mv1) 解得：N55 N 由牛頓第三定律得小球?qū)Φ匕宓膲毫?5 N，方向豎下向下。 答案：(1)0.047 s(2)55 N，方向豎直向下 一、動(dòng)量與動(dòng)能的區(qū)別與聯(lián)系物理量比較項(xiàng)動(dòng)量動(dòng)能定義式單位kgm/sJ性質(zhì)矢量標(biāo)量物理量比較項(xiàng)動(dòng)量動(dòng)能特點(diǎn)(1)動(dòng)量是可以在相互作用的物體間傳遞、轉(zhuǎn)移的運(yùn)動(dòng)量(2)v的大小或方向變化都可使p發(fā)生變化(1)動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等其他形式的能量(2)只有v的大小發(fā)生變化時(shí)才會(huì)使Ek發(fā)生變化聯(lián)系都是狀態(tài)量，分別從不同的側(cè)面反映和表征機(jī)械運(yùn)動(dòng)典例勻速圓周運(yùn)動(dòng)：動(dòng)量時(shí)刻變化，動(dòng)能不變 【例3】一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)的一段時(shí)間內(nèi)，動(dòng)能的變化量為

9、零，則() A物體做勻速直線運(yùn)動(dòng) B物體動(dòng)量變化量為零 C物體的初末動(dòng)量大小相等 D物體的初末動(dòng)量可能不同 【答案】CD 二、應(yīng)用動(dòng)量定理解決問題的一般步驟： 1選定研究對(duì)象。 2進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)的初、末狀態(tài)分析。 3選定正方向，由動(dòng)量定理列式求解。 2區(qū)別：一是兩者反映的對(duì)應(yīng)關(guān)系不同，牛頓第二定律是反映力和加速度之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系；而動(dòng)量定理是反映在某段運(yùn)動(dòng)過程中力的時(shí)間積累(沖量)與該過程初、末狀態(tài)物體的動(dòng)量變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；二是兩者的適用范圍不同，牛頓第二定律只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的物體和微觀粒子不適用，而動(dòng)量定理卻是普遍適用的。 推鉛球時(shí)為什么要滑步 在田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，投擲標(biāo)槍的運(yùn)動(dòng)員，大都是用助跑的方法，在快速奔跑中把投擲物投擲出去。這是為了使投擲物在出手以前就有較高的運(yùn)動(dòng)速度，再加上運(yùn)動(dòng)員有力的投擲動(dòng)作，投擲物就能飛得更遠(yuǎn)。推鉛球時(shí)，運(yùn)動(dòng)員被限制在固定半徑的投擲圈內(nèi)，根本無法通過助跑來提高鉛球的初速度。如果站在那兒不動(dòng)，把處于靜止?fàn)顟B(tài)的鉛