内容正文:
第一章 动量和动量守恒定律
第一节 冲量 动量
粤教版 选择性必修第一册
在我国的香港、上海、广州等地,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,使鸡蛋从大约13m的高度落地后完好无损。假如你受邀参加比赛,请设计一个方案。
【思考问题】飞鸟能将高速飞行的飞机机头撞扁、运动场上跳远的落地点要铺上细沙、跳高的落地点要铺上海绵垫等生活情境,请根据这些情境,思考影响碰撞效果的因素可能有哪些?
【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:
软垫块:
硬垫块:
一、冲量
1、力与力的作用时间的乘积。用“ ”表示。
2、定义式:
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,它的方向与力的方向一致。
【观测与思考】如图所示,利用两个不同质量的钢球、半盒细沙、一张小板凳(用一块薄木板和四枚长钢钉做成)做如下实验:
(1)把小板凳平放在细沙表面,分别用不同质量的钢球从同一高度落下碰撞小板凳,观测小板凳两次陷入细沙中的深度。
(2)把小板凳平放在细沙表面,同一钢球分别从不同高度落下碰撞小板凳,观察小板凳两次陷入细沙中的深度。
讨论影响碰撞的因素还有哪些。
练习:篮球运动员接传来的篮球时,通常要先伸出两臂迎球,手触到球瞬间瞬间顺势后引。用所学的物理知识解释这样做的目的。
【思考问题】功是力与力的方向上位移的乘积,请比较功和冲量。
冲量 功
单位 N·s J
公式
标矢性 矢量 标量
意义 力的作用对时间的累积效应;动量变化的量度。 力的作用对空间的累积效应;能量变化的量度。
正负 正负表示方向与正方向相反 正负表示动力做功或阻力做功
【思考问题】设钢球的质量为 ,从高处下落至与海绵垫块相碰前的速度为 ,碰撞 秒后静止,碰撞过程中平均作用力为 。视碰撞过程为匀减速直线运动,请用牛顿运动定律和运动学公式,探究钢球下落到海绵垫块时相互作用力、作用时间、质量和速度的惯性。
根据牛顿第二定律得:
根据运动学公式得:
钢球与海绵垫块相碰最终的速