1.2 动量定理 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 1.2 动量定理 船和码头悬挂的老旧轮胎，主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。跳高、跳远所用的海绵垫、沙坑也可以减轻人体与地面的撞击，起到缓冲作用。这些行为的共性：延长相互作用的时间。 而在有些情况下，我们又不希望这样，比如通常用铁锤钉钉子而不用橡皮锤钉钉子，以缩短相互作用的时间。这两类现象的不同蕴含着什么样的物理规律呢？ 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？ 一、利用牛二推导恒力与动量变化的关系 物理情景：质量为 m的物体在光滑的水平面上受到恒力 F 的作用，经过一段时间∆t，速度由v变为v′，如图： 加速度： 据牛二： F = ma 得： 变形可得： FΔt = mv' – mv 它表示：合外力是物体动量的变化率 表明合力在时间上的积累效应是动量变化的原因 利用微元法推导变力和动量变化的关系 无限分割，化变力为恒力，每个短暂过程就可应用 FΔt =Δp ，逐段累加，就可得到整个过程的动量定理。 ………… 1. 定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。 2. 公式：I = Ft （只能求恒力的冲量） 4. 冲量是矢量，恒力冲量的方向与力的方向相同。 5. 冲量是过程量，与一段时间对应，反映的是力对时间的积累。 3. 单位：牛·秒(N·s) 二、冲量 将该段时间 无限分割 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F 一段时间内的变力 近似认为在每小段时间内受到恒力作用 一段时间内的变力的冲量 微分求和 微元法 由图可知F-t图线与时间轴所围“面积”大小表示对应时间t内，力F的冲量的大小. 思考：若F为变力，怎么求冲量? 三、动量定理 1.内容：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。 2.公式： Ft＝mv′－mv 或 I＝p′－p 3.公式中的F指合力，可以是恒力，也可是变力。若为变力， F 应取t时间内的平均值，即平均作用力。 4.矢量式，计算时要选定正方向，习惯取初速度的方向为正方向。 5.冲量的计算方法 (1)恒力的冲量：直接用定义式I＝Ft计算。 (2)变力的冲量 a.作出F－t图线，图线与t轴所围的面积即为变力的冲量。 b.对于易确定始、末时刻动量的情况，可用动量定理求解。 1.用动量定理解释现象 物体的动量变化一定,力的作用时间越短,力就越大;力的作用时间越长,力就越小。 2.应用I=Δp求变力的冲量。 3.应用Δp=F·Δt求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化量 4.应用动量定理处理“流体模型”的冲击力问题 四、动量定理的应用 研究 对象 流体类：液体流、气体流等，通常已知密度ρ 微粒类：电子流、光子流、尘埃等，通常给出单位体积内粒子数n 分析 步骤 ①构建“柱状”模型：沿流速v的方向选取一段小柱体，其横截面积为S ②微元 研究 小柱体的体积ΔV＝vSΔt 小柱体质量m＝ρΔV＝ρvSΔt 小柱体粒子数N＝nvSΔt 小柱体动量p＝mv＝ρv2SΔt ③建立方程，应用动量定理FΔt＝Δp研究 (1)人从高处跳下着地时双腿弯曲是为了减小动量的变化量。（ ） (2)物体所受合外力的冲量方向与物体速度变化量的方向相同。（ ） (3)动量定理的表达式是矢量式,一维情况下,各矢量必须选同一 个正方向。（ ） (4)某个力的冲量一定与该力方向一致。（ ） (5)物体所受合外力的冲量的方向与物体动量变化量的方向相同。（ ） 判断正误 ✕ ✕ ✕ √ √ 1.人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了（　　）A．减小冲量 B．减小动量的变化量C．延长与地面的作用时间，从而减小冲力 D．增大人对地面的压强，起到安全作用 C 针对训练 2.(多选)如图所示，一个钢珠自空中自由下落，然后陷入沙坑中，不计空气阻力，把在空中下落的过程为过程I，进入沙坑直到停止的过程为过程II，则（ ）A．过程II中钢珠动量的改变量等于零B．过程II中阻力冲量的大小等于过程I中重力冲量的大小C．整个过程中合外力的总冲量等于零D．过程I中钢珠动量的改变量等于重力的冲量 CD 3.（多选）质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动，经过时间t，下降的高度为h，速度变为v，重力加速度为g，在这段时间内物体动量变化量的大小为（ ） A． B． C． D． BD 4.(多选)地球同步卫星绕地心做匀速圆周运动，下面的说法中正确的是（　　）A．地球对卫星的引力的冲量总为零B．地球对卫星的引力对卫星