陕西省安康市石泉县江南高级中学高中物理选修3-5沪科版：1.1 探究动量变化与冲量的关系 课件+教学设计 (2份打包)

第一章 碰撞与动量守恒 第１节　探究动量变化与冲量的关系 1．理解冲量概念，理解动量定理及其表达式。 2．理解动量和动量的变化及其矢量性，会正确计算一维动量变化。 3．能够利用动量定理进行定量计算与定性分析有关现象。 学习目标定位 问题1：思考 鸡蛋会不会破呢？ 设置物理情景：质量为m的鸡蛋，它从某一高度下落，到达海绵垫或塑料盘中时，速度为v0，在合力F的作用下经过一段时间t后，速度变为vt=0。 由牛顿第二定律知： 而加速度定义有： 变形可得： F = m a 联立可得： 解析 鸡蛋受撞击时的受力示意图 什么物理意义呢？ 问题2：你能分析论证鸡蛋不会破的物理原理吗？ G N １、定义：力和力的作用时间的乘积Ft叫做冲量，用I用表示。公式表示为 I=Ft 2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s 3、冲量是矢量：方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同 4、冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应 问题3：你对冲量(impulse)有哪些认识呢？ 如图所示，在倾角α＝37°的斜面上，有一质量为5 kg的物体沿斜面滑下，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体下滑2 s的时间内，物体所受各力的冲量．(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 解析 mg FN Ff 重力的冲量： IG＝G·t＝mg·t ＝5×10×2 N·s＝100 N·s 方向竖直向下 支持力的冲量： IN＝FN·t＝mgcosα·t＝5×10×0.8×2 N·s＝80 N·s 方向垂直斜面向上 摩擦力的冲量： If＝Ff·t＝μmgcos α·t＝0.2×5×10×0.8×2 N·s＝16 N·s 方向沿斜面向上 恒力的冲量直接用力与作用时间的乘积求解 问题4：对冲量(impulse)理解与计算？ １、定义：物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量，用p表示，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 kg·m/s 。 3、动量是矢量：动量的方向与物体的速度方向相同； 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。(通常指相对地面的动量) 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 问题5：你对动量(momentum)有哪些认识呢？ 一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,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各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？ 解析 m m 碰撞前钢球速度 v1=6m/s p1=mv1=0.1×6 kg·m/s=0.6 kg·m/s 碰撞后钢球动量 p2=mv2=0.1×(-6 )kg·m/s= - 0.6 kg·m/s 碰撞前后钢球的动量变化了 Δp=p2-p1= (- 0.6 kg·m/s) - (6 kg·m/s)= - 1.2 kg·m/s 取水平向右为正 碰撞前钢球动量 碰撞后钢球速度　v2= - 6m/s， 正方向 p1 p2 Δp 问题6：如何正确求解动量的变化量? 如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°,速度仍为2m/s。请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向。 解析 v v´ p=mv=0.2×2=0.4kg·m/s p'=mv‘=0.2×2=0.4kg·m/s Δp 问题7：思考：如果初、末动量不在一条直线上如何求动量的变化？ 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 p = p' - p 问题7：如何正确求解动量的变化量? p p ' Δp p p ' Δp p p ' Δp 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： (1)质量为2kg的物体，速度由3m/s增大到6m/s，它的动量和动能各增大为原来的几倍？ (2)质量为2kg的物体，速度由向东的3m/s变为向西的3m/s，它的动量和动能是否变化了？如果变化了，变化量各是多少？ (3)A物体质量为2kg，速度是3m/s，方向向东；B物体的质量是3kg，速度是4m/s，方向向西。它们的动量的矢量和是多少？它们的动能之和是多少？ 2倍 ４倍 动量变化 动能不变 －12kg·m/s －6kg·m/s 33J