1.1冲量 动量 课件 -2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

by甘腾胜@20221201 新粤教版(2019)高中物理选择性必修第一册 第一、二节 冲量 动量 动量定理 新课引入 思考问题 在我国很多地方，中学生每年都要举行趣味科学比赛，其中的一个项目叫“鸡蛋撞地球”，要求参赛者设计一个保护装置，使鸡蛋从一定的高度落地后完好无损。假如你受邀参加比赛，你会怎么设计方案？ 生活中的碰撞现象 跳高的落地点要铺上海绵垫。 运动场上跳远的落地点要铺上细沙。 汽车碰撞测试 球拍击打网球 母球撞击彩球 生活中的碰撞现象 【思考与讨论】 1、这些生活中的碰撞现象各不相同，是否遵循相同的规律？ 2、这些现象中的碰撞用什么物理量描述？ 观察与思考 将一个钢球从同一高度分别自由下落到坚硬的木板和垫有海绵的木板上，用力传感器测出钢球碰撞时作用力的大小，用与力传感器相连的数据采集器记录下力随时间的变化，如图所示是某次实验获得的钢球从同一高度落下碰撞不同材质垫块的实验结果。 面积：S=F·t 硬垫块：S1=0.16440N·s 软垫块：S2=0.16785N·s 冲量 1、在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。 2、公式：I=Ft 3、单位：牛·秒，符号为N·s 4、冲量反映力的作用对时间的累积效应。 5、冲量是矢量，作用力方向不变时其方向与力的方向一致。 6、冲量的计算要明确求哪个力的冲量。I = Ft 只能求恒力的冲量。 除了用冲量描述碰撞过程，是否还有别物理量描述碰撞？ 碰撞效果与质量和速度也有关系 碰碰车相互碰撞 汽车碰撞试验测试 动量 1、 定义：在物理学中，把物体的质量m和速度v的乘积叫做物体的动量p。 2、公式：p=mv 3、单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是kg•m/s 4、动量两特性： （1）矢量性：方向由速度方向决定，与该时刻的速度方向相同。 （2）瞬时性：是状态量，与某一时刻相对应。 动量 讨论以下几种运动的动量变化情况 ①汽车做匀速直线运动 动量大小、方向均不变 ②运动员做自由下落 动量方向不变，大小随时间推移而增大 ③篮球做抛体运动 动量方向时刻改变，大小随时间推移而变化 ④飞椅做匀速圆周运动 动量方向时刻改变，大小不变 动量和动能 1、动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。 2、动量是矢量，动能是标量。 3、动量与动能的定量关系： 4、动量发生变化时，动能不一定发生变化；动能发生变化时，动量一定发生变化。 例子：物体做匀速圆周运动 动能发生变化，则速度大小一定发生变化。 【讨论与交流】冲量与动量，哪个与碰撞过程有关？哪个描述物体的运动状态？ 冲量（过程量）——过程 动量（状态量）——状态 思考：如图所示，一个物体的质量为 ，初速度为 ，在恒定合力 的作用下，经过一段时间 ，速度变为 。 （2）物体所受恒力在时间 内的的冲量是多少？ （3）物体在时间 内动量变化了多少？ （1）物体做什么运动？ （4）物体所受合力的冲量和动量变化之间有什么关系？ 根据牛顿第二定律： 由运动学公式： 三、动量定理 1、内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量 （矢量表达式） 练习1：一辆质量为2200 kg的汽车正在以90 km/h的速度匀速行驶。突然前方出现复杂路况，如果驾驶员马上轻踩刹车逐渐制动，汽车在21 s内停下；如果驾驶员马上急踩刹车紧急制动，可在3.8 s内使车停下。求这两种情况下使汽车停下的平均作用力。 四、动量定理 使用动量定理的步骤： 1、选取研究对象和研究过程； 4、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。 2、进行受力分析，求出合外力的冲量； 3、选定正方向，写出初、末状态的动量； 情景一（1）如图所示，用质量为0.2kg的锤子水平敲击竖直墙壁上的一颗钉子。锤子接触钉子瞬间，速度的大小为5m/s，锤头反弹起来时，速度的大小为2m/s，锤子与钉子接触时间为0.1s，则锤子对钉子平均打击力？ v1 F v2 动量定理的应用 解：取水平向右为正方向， 则: 设钉子对锤子的平均打击力大小为F: 由动量定理得： 解得： 由牛顿第三定律可知： 铁锤对钉子的平均打击力F,=F=14N，方向水平向右。 情景一： （3）若锤子捶打速度的大小变为10m/s，反弹的速度大小不变，接触时间也不变，锤子质量为0.2kg，则锤子对钉子平均打击力大小是多少？ v1 F v2 解：取水平向右为正方向， 则: 设钉子对锤子的平均打击力大小为F2: 由动量定理得： 解得： 由牛顿第三定律可知： 铁锤对钉子的平均打击力 动量定理的应用 情景一： （2）改用一个质量为0.4kg的锤子捶打，若锤子捶打和反弹的速度不变，接触时间也不变，则锤子对钉子平均打击力大小是多少？ v1 F v2 动量定理的应用 解：取水平向右为正方向， 则: 设钉子对