内容正文:
物 理
动量定理
讲师:朱坤林
选择性必修 第一册
有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎,主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。其中有怎样的道理呢?
在跳高比赛时,在运动员落地处为什么要放很厚的海绵垫子?
情境导入
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假定一个质量为m的物体在光滑水平面上受到恒力F的作用,做匀变速直线运动。初始时刻,物体速度为,经过一段时间Δ t,它的速度为,那么,在这段时间的加速度为
a = =
根据牛顿第二定律 = ma ,则有
= m = =
即
Δ t = (1)
动量定理
(1)式右边是物体Δ t 时间内动量的变化量,左边既与力的大小、方向有关,又与力的作用时间有关。 Δ t 这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应。
物理学中把力与力的作用时间的乘积称为力的冲量,用字母 I 来表示。
I = Δ t
冲量的单位是牛秒,符号为 • S。
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动量定理
那么(1)式可以写成
I =
也可以写成
( t t )=
(2)式或(3)式表明:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。这种关系叫做动量定理。
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(3)
(2)
合力的冲量
各个力的冲量矢量和
动量定理
核心点击
1.冲量的理解
(1)冲量是过程量,它描述的是力作用在物体上的时间积累效应,求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量。
(2)冲量是矢量,冲量的方向与力的方向相同。
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2.冲量的计算
(1)求某个恒力的冲量:用该力和力的作用时间的乘积。
(2)求合冲量的两种方法:
可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式 I合=F合 t 求解。
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(3)求变力的冲量:
①若力与时间成线性关系变化,则可用平均力求变力的冲量。
②若给出了力随时间变化的图象如图所示,可用面积法求变力的冲量。
③利用动量定理求解。
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动量定理
2.冲量的计算
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3.动量定理的理解
(1)动量定理的表达式 F • Δ t = mv′ mv 是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
(2)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。
(3)公式中的 F 是物体所受的合外力,若合外力是变力,则 F 应是合外力在作用时间内的平均值。
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动量