1.2 动量定理 课件 -2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律 1.2 动量定理 思考 鸡蛋从离地约一米高的地方落到水泥地上，会破碎，现在，在地面上放一块海绵垫，让鸡蛋再次从离地约一米高的地方落到海绵垫上，鸡蛋没破，你能解释这种现象吗？ 学习下面的知识，你就能解释这种现象了。 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 两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，那么一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢？ 动量定理 为了分析问题的方便，我们先讨论物体受恒力的情况。 如图1.2-1，假定一个质量为 m的物体在光滑的水平面上受到恒力 F 的作用，做匀变速直线运动。在初始时刻，物体的速度为 v，经过一段时间∆t，它的速度为v′，那么，这个物体在这段时间的加速度就是 二、动量定理的推导 如图1.2-1，假定一个质量为 m的物体在光滑的水平面上受到恒力 F 的作用，做匀变速直线运动。在初始时刻，物体的速度为 v，经过一段时间∆t，它的速度为v′，那么，这个物体在这段时间的加速度就是 可得： 由牛顿第二定律F = ma = 三、冲量 1.定义：力与力的作用时间的乘积叫力的冲量. 4.冲量是过程量，反映了力对时间的累积效应 上式的右边是物体在∆t这段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。F∆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叫作力的冲量，用字母 I 表示 2.表达式： 单位: 3.冲量是矢量：方向由力的方向决定， 若力为恒力，则冲量的方向跟这力的方向相同。 有了冲量的概念，则式子 可写成 也可写成 以上几个式子均表明：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。这个关系叫作动量定理 。 四、动量定理 这里说的“力的冲量”指的是合力的冲量，或者是各个力的冲量的矢量和。 物体在碰撞过程中受到的作用力往往不是恒力，物体不做匀变速运动。那么，应该怎样处理这样的问题呢？ 求变力的冲量 ①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．②利用动量定理求解． 我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程（图1.2-2），每个短暂过程中物体所受的力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程就能用 再把每个短暂过程的冲量相加，就得到整个过程的冲量了（为F-t图所围面积）。 求每个短暂过程的冲量了 对动量定理的理解 1、动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同． 2、动量定理的适用范围 动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力，对于变力情况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值． 定理的理解 合外力 的冲量 动量的 变化量 （3）矢量式： 动量变化的方向与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，且随时间均匀变化，则 （1）是合外力的冲量 四、动量定理 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0.002s。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×(－45 )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6300N， 负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反 五、动量定理的应用 根据动量定理，我们知道：如果物体的动量发生的变化是一定的，那么作用的时间短，物体受的力就大；作用的时间长，物体受的力就小。 例如，玻璃杯落在坚硬的地面上会破碎，落在地毯上不会破碎，用动量定理可以很好地解释此现象。从同样的高度落到地面或地毯时，在与地面或地毯的相互作用中，两种情况下动量的变化量相等，地面或地毯对杯子的力的冲量也相