1.2 動量定理 課件 高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第一章動量守恒定律第二節(jié)動量定理課堂引入兩個物體碰撞時，彼此間會受到力的作用，那么一個物體動量的變化和它所受的力有怎樣的關系呢？為了分析問題的方便，我們先討論物體受恒力的情況。問題情景1：在光滑水平面上的質量為m的物體在水平恒力F的作用下，經(jīng)過時間t，速度由v

變?yōu)関′.可得Ft=mv′-mv

，即Ft=p′-p【分析】如圖所示,物體的初動量為

p=mv,末動量為p′=mv′

,由加速度的定義式:由牛頓第二定律F=ma=,一、溫故知新問題情景2：假設在拉力F和阻力f的共同作用下，質量為m的物塊的速度由v1

變?yōu)関2

，已知兩力作用的時間為t，試運用運動學公式和牛頓第二定律來表述加速度，聯(lián)立兩式消去加速度，找出力與質量和速度的關系。沖量動量一、溫故知新１.定義：作用在物體上的力和作用時間的乘積，叫做該力對這個物體的沖量I，用公式表示為

I=Ft2.單位：在國際單位制中，沖量的單位是?！っ耄柺荖·s3.沖量是矢量：方向由力的方向決定，若為恒定方向的力，則沖量的方向跟這力的方向相同4.沖量是過程量，反映了力對時間的積累效應二、沖量FtOtFt/s43210246108由圖可知F-t圖線與時間軸之間所圍的“面積”的大小表示對應時間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。關于力的沖量，下列說法正確的是()A.力越大，力的沖量就越大B.一對作用力與反作用力的沖量一定大小相等、方向相反C.沖量是矢量，沖量的方向一定與力的方向相同D.F?與作用時間t?的乘積大小等于F?與作用時間t?的乘積大小，則這兩個沖量一定相同如圖所示，文具盒靜止一段時間，這段時間內(nèi)重力做功為零，重力的沖量為零嗎？同學甲：只要有力作用在物體上且物體發(fā)生位移，力就做功.同學乙：只要有力持續(xù)作用在物體上一段時間，力就產(chǎn)生沖量.兩個同學的說法誰的正確?請思考一下沖量和功的不同.F

vmgD

質量為m的物體放在水平地面上，在與水平面成

角的拉力F作用下由靜止開始運動，經(jīng)時間t速度達到v，在這段時間內(nèi)拉力F和重力mg沖量大小分別是()A．Ft，0B．Ftcos

,0C．mv,

0D．Ft,

mgt沖量與功的區(qū)別：1.某一段時間，力做功可以為零，但沖量不一定為零（原速率反彈）2.一對作用力與反作用力沖量大小相等，正負號相反；但做功大小不一定相等，正負號也不一定相反（傳送帶）1.內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化，這就是動量定理。2.表達式：或3.理解：(1)表明合外力的沖量是動量變化的原因；(2)動量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動量變化的方向相同;（3）動量的變化率：動量的變化跟發(fā)生這一變化所用的時間的比值。由動量定理，得

，可見，動量的變化率等于物體所受的合力。當動量變化較快時，物體所受合力較大，反之較??；當動量均勻變化時，物體所受合力為恒力。三、動量定理4.動量定理的適用范圍(1)動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力，對于變力，動量定理中的F應理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值；(2)動量定理不僅可以解決勻變速直線運動的問題，還可以解決曲線運動中的有關問題，將較難的計算問題轉化為較易的計算問題；(3)動量定理適用于宏觀低速、微觀現(xiàn)象和變速運動等問題。動量定理的優(yōu)點：不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。三、動量定理一質量m=2kg的木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,木塊在F=5N的水平恒力作用下由靜止開始運動。取g=10m/s2,求在該恒力作用下10s末木塊的速度大小【例題】一個質量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，設球棒與壘球的作用時間為0.01s。球棒對壘球的平均作用力是多大？【解析】壘球的初動量為p=mv=0.18×25kg·m/s=4.5kg·m/s壘球的末動量為pˊ=mvˊ=(－0.18)×25kg·m/s=－8.1kg·m/s由動量定理知壘球所受的平均作用力為負號表示力的方向與壘球飛來的方向相反三、動量定理質量為m=2.0kg鐵塊靜止在水平面上，從t=0時刻起，該鐵塊受到一個水平推力F的作用，F(xiàn)隨時間變化的規(guī)律如圖所示。鐵塊與水平面間的動摩擦因數(shù)，最大靜摩擦力和滑動摩擦力大小相等，且重力加速度。求：（1）5.0s內(nèi)推力對鐵塊的總沖量大??；（2）t=5s時鐵塊的瞬時速度大小。一個質量為m=60kg的蹦床運動員，從離水平網(wǎng)面高處h1=3.2m自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面高h2=5.0m處。不計空氣阻力，g取10m/s2。若運動員與網(wǎng)的作用時間為1s，則該過程中網(wǎng)對人平均彈力的大小FN。緩沖時間和物體質量一樣時，落地速度越大，撞擊力越大。落地速度和物體質量一樣時，緩沖時間越短，撞擊力越大；落地速度和緩沖時間一樣時，物體質量越大，撞擊力越大。水泥地面水泥地面水泥地面泡沫墊四、動量定理的應用1.在足球場上，你?？吹竭\動員用頭去頂球的現(xiàn)象，試設想如果迎面飛來的不是足球而是一塊大石頭，他們會用頭去頂嗎？2.用錘子使勁壓釘子，就很難把釘子壓入木塊中去，如果用錘子以一定的速度敲釘子，釘子就很容易鉆入木塊，這是為什么？四、動量定理的應用3.直接跳在水泥地上行嗎？4.如圖所示，雜技表演時，?？煽匆娪腥擞描F錘猛擊放在“大力士”身上的條石，石裂而人不傷，試分析其中的道理。四、動量定理的應用水刀切割具有精度高、無熱變形、無毛刺、無需二次加工以及節(jié)約材料等特點,得到廣泛應用。某水刀切割機床如圖所示,若橫截面直徑為d的水流以速度v垂直射到要切割的鋼板上,碰到鋼板后水的速度減為零,已知水的密度為ρ,則鋼板受到水的沖擊力大小為()A.πρd2vB.πρd2v2C.0.25πρd2vD.0.25πρd2v2D1.確定一小段時間t的連續(xù)體為研究對象2.寫出一小段時間t的連續(xù)體質量m與t的關系式3.分析連續(xù)體質量m的受力情況和動量變化4.應用動量定理求解解決流體問題的步驟t通常電子流、光子流、塵埃等微粒均可建立柱狀模型求解問題“雨打芭蕉”是文學中常見的抒情意象。當雨滴豎直下落的速度為v時，將一圓柱形量杯置于雨中，測得時間t內(nèi)杯中水面上升的高度為h。為估算雨滴在該速度下對芭