16.2动量和动量定理(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-5）

16.2 动量和动量定理 为什么大石碎但人平安？ 课堂引入 在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积mv在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到mv这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。 历史背景 最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量和速率的乘积为动量。笛卡尔认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观点的缺陷，在于忽略了动量的方向性。 1668年，荷兰物理学家惠更斯在《关于碰撞对物体运动的影响》的论文中，明确指出了动量的方向性和守恒性。 牛顿把笛卡尔的定义做了修正，明确的用质量和速度的乘积来定义动量。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。 一、动量（p） １、定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量p，用公式表示为 p=mv 　　　 2、单位：在国际单位制中，动量的单位是千克·米/秒，符号是 kg·m/s ； 3、动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同； 4、动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量； 5、动量是相对的，与参考系的选择有关。 注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度 二、动量的变化量p 1.某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量 p′跟初状态的动量 p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即 2.动量变化的三种情况： 大小变化、方向改变或大小和方向都改变。 p p′ p = p' - p 3.同一直线上动量变化的运算： Δp p Δp p′ p p′ Δp P P′ 不在同一直线上的动量变化的运算，遵循平行四边形定则： ΔP P P′ ΔP 也称三角形法则：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端 动量的变化p AB 【典例1】（多选）动量的变化，下列说法正确的是 （ ） A.在直线运动中，物体的速度增大时，动量的增量Δp的方向和运动方向相同 B.在直线运动中，物体的速度减小时，动量的增量Δp的方向和运动方向相反 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 一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？方向如何？ 规定正方向 p p′ Δp Δp=-1.2 kg ·m/s 【典例2】 质量为m的钢球自高处落下，以速率v1碰地，竖直向上弹回，与水平地面碰撞时间极短，离地时速率为v2，在碰撞过程中，钢球动量变化为多少？ 【典例3】 若速度变化, ΔEk可能为零 kg·m2/s2 （J） 标量 Ek= mv2/2 动能 若速度变化, 则Δp一定不为零 kg·m/s （N·S） 矢量 p=mv 动量 动量与动能有什么区别？ 动量与动能间量值关系： 思考与讨论 思考与讨论 在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？ 动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。 三、牛顿第二定律推导动量的变化 设置物理情景：质量为m的物体，在合力F的作用下，经过一段时间t，速度由v变为v′，如图所示： 由牛顿第二定律： 加速度定义： F = ma 联立可得： =⊿p/⊿t 这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。 变形可得： 表明动量的变化与力的时间积累效果有关。 1.定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I 2.单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s 四、冲量(impulse) 3.冲量是矢量：若为恒力，则冲量的方向跟合力的方向相同，若为变力，则由动量变化方向决定 4.冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应 用公式表示为 I=Ft 力的空间积累 使动能发生变化 N·m（J） 标量 W= FS 功 力的时间积累 使动量发生变化 N·S 矢量 I=Ft 冲量 冲量与功有什么区别？ 1、作用力与反作用力：作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。 2、内力：对物体系统