§1.2-1 动量定理 （备课件）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

第一章 动量守恒定律 第２节　动量定理 船靠岸时边缘上的废旧轮胎 生活中的现象 摩托车头盔里的衬垫 跳高用的海绵垫 教师提示引导，进入动量定理的讲解. 在滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v 变为v′. 一、定理的推导 可得Ft= mv′ - mv ，即Ft= p′ - p 解：如图所示,物体的初动量为 p= mv,末动量为p′ = mv′ , 由加速度的定义式: 由牛顿第二定律F = ma = , 二、冲量 1.定义：力与力的作用时间的乘积叫力的冲量. 2.表达式： I＝Ft. 单位： N.s读作“牛秒”。 3.冲量是矢量：方向由力的方向决定， 若力为恒定，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 例1. 平抛一质量 m = 2 kg的物体，经 t = 5 s，求重力的冲量。 I = mgt = 100 N·s 例2. 一质量 m = 2 kg的物体处于静止，经 t = 5 s，求 （1）重力的冲量： （2）支持力的冲量： （3）合外力的冲量： 合力的冲量计算 （1）先算出各个力的冲量后，再求各冲量矢量和， （2）先算合力再用I 合=F合·Δt，求合力的冲量。 （各个力的作用时间相同） 方向竖直向下 mg N 冲量的大小与物体的运动状态无关 G v0 IG=mgt= 10 0N·s 方向竖直向下 IN=Nt= 10 0N·s 方向竖直向上 I合=0 冲量 功 区 别 公式 标、矢量 意义 正负 作用效果 单位 1.冲量与功的比较 某个力对物体有冲量,力对物体不一定做功； 某个力对物体做了功,力对物体一定有冲量。 N·S I=Ft W=Fxcos θ 矢量 标量 N·m（J） 力对时间的积累, 对应一段时间 在F-t图像中可以用面积表示 力对位移的积累, 对应一段位移 在F-x图像中可以用面积表示 正负表示与正方向相同或相反 正负表示动力做功或阻力做功 改变物体的动量 改变物体的动能 F t O F t x F O F x 2. 定理的理解 合外力 的冲量 动量的 变化量 （3）矢量式： 动量变化的方向和合外力冲量的方向相同，计算时要先规定正方向. （2）合外力是恒力时I =Ft； 合外力为变力的，若同一方向均匀变化， （1）是合外力的冲量 三、动量定理(theorem of momentum) 1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。 2、表达式： 或 3、加深理解： (1)物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映； (2)表明合外力的冲量是动量变化的原因； (3)动量定理是矢量式： Ft = p′ - p ①合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同； ②合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变化量的方向一致， ③但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。 一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与垒球的作用时间 为0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？ 典例解析 解析 沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为 p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5kg·m/s 垒球的末动量为 p'=mv'=(－0.18)×25 kg·m/s= － 8.1kg·m/s 由动量定理知垒球所受的平均作用力为 垒球所受的平均作用力的大小为1260N， 负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反 动量定理的应用步骤 1、确定研究对象：一般为单个物体； 4、选定正方向，确定在物理过程中研究对象的动量的变化； 5、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。 2、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量； 3、明确研究对象的初末状态及相应的动量； 解释有关现象 透过现象看本质——探究物理规律 越长， 一定， 越短， 则F越小. 则F越大. 直接跳在水泥地上行吗？ 一定， 典例分析 1、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们会用头去顶吗？ 2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？ 动量定理解释生活现象 3、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大力士”身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？ 4、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸