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 新课引入： 船和码头悬挂的老旧轮胎 跳高、跳远所用的海绵垫、沙坑 思考：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 水泥地面 泡沫垫 定性分析 思考：如何得到物体动量变化和它所受的力的定量关系呢？ 在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？ 动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。 运用牛顿第二定律来推导 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后，速度变成v'。 表明合力在时间上的积累效应是动量变化的原因，或者说表明动量的变化与力的时间积累效果有关。 F = m a ⟹ ⟹ ⟹ F△t=P'-P １、定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用公式表示为 I=Ft 2、单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s 3、冲量是矢量：方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，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 一、冲量 力的空间积累 使动能发生变化 N·m（J） 标量 W= FS 功 力的时间积累 使动量发生变化 N·S 矢量 I=Ft 冲量 冲量与功有什么区别？ 思考： 二、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）表明合外力的冲量是动量变化的原因； （2）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： 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，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。 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? 4.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。 5、动量定理的适用范围 （1）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，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值； （2）动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题； 动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。 1.质量为5kg的小球，从距地面高为20m处水平抛出，初速度为10m／s，不计空气阻力，g=10m/s2，从抛出到落地过程中，重力的冲量是（      ） A、60N·s    B、80N·s    C、100N·s    D、120N·s C 练习 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.质量m＝70 kg的撑竿跳高运动员从h＝5.0 m高处落到海绵垫上，经Δt1＝1 s后停止，则该运动员身体受到的平均冲力约为多少？如果是落到普通沙坑中，经Δt2＝0.1 s停下，则沙坑对运动员的平均冲力约为多少？(g取10 m/s2) 4．质量为60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来. 已知弹性安全带的缓冲时间是1.5 s，安全带自然长度为5 m，g取10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为(　　) A．500 N B．1 100 N C．600 N D．1 000 N D $