14-02动量定理-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

02.动量定理 物体所受的合外力等于物体动量的变化率 合力对时间的累积等于物体动量的变化量 物体发生碰撞时，由于受到了力的作用，动量发生了改变，对于某一物体而言，动量变化和所受的力有怎样的关系呢？ 一个质量为m的物体在光滑的水平面上受到一恒力的作用，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Δt，它的速度为v′，则恒力F为多大？ 一.合力与动量变化的关系 物体所受的合外力等于物体动量的变化率 二.冲量 1.定义：力F与力的作用时间t的乘积叫作力的冲量，用I表示 2.表达式：I＝F·t（只适用于恒力） 3.单位：牛秒，符号是N·S 4.矢量性：方向与力的方向有关 若力的方向不变：冲量的方向跟力的方向相同 若力的方向改变：冲量方向由Δp方向（或平均作用力方向）决定 5.过程量：讲冲量的时候必须讲清哪个过程或者哪段时间内哪个力的冲量 7.功与冲量对比分析： 功 冲量 内容 力与力的方向上位移的乘积 力与力的作用时间的乘积 表达式 适用范围 恒力 变力 可用微元法、F-x面积、动能定理求功 可用微元法、F-t面积、动量定理求冲量 累积 力对位移累积 力对时间累积 物理意义 功是能变化的量度 冲量是动量变化的量度 例1.一个质量为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，速度的大小为45m/s。若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？ 例2.一质量m=2kg的物体处于静止，经t=5s，求 （1）重力的冲量： （2）支持力的冲量： （3）合外力的冲量： G N 三.动量定理 1.内容：物体在一个过程中所受合外力的冲量等于物体动量变化量。 2.表达式：I合=pt-p0=Δp或者F合t=mvt-mv0 注意： ①冲量是物体动量变化的原因 ②动量定理适用范围广：恒力做功、变力做功、直线运动、曲线运动、宏观物体、微观物体、单过程、多过程…… ③当变力作用时，冲量的方向与动量的变化量Δp方向一致。如求圆周运动冲量的方向时不可以用Ft来求，但可以用Δp来求。 ④动量定理解题只需要知道初末状态。 ⑤虽然I合=Δp，但是单位不要混用 思考与讨论: 如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？ 由微元法可知F-t图像下面积代表冲量 为该过程中的平均作用力。 3.变力的冲量： ①若力的方向不变，大小发生变 化，则可用F-t图像下面的面积表 示冲量 ②若力的大小不变，方向在变，或者大小方向都在变可用动量定理求变力的冲量。 例3.如图所示，质量为m的小球在水平面内做圆锥摆运动，长为L的细线与竖直方向夹角为θ，求一个周期内：（1）重力的冲量（2）绳子拉力的冲量（3）合力的冲量 例4.质量是40kg的铁锤从5m高处落下，打在水泥桩上后立即停止，铁锤与水泥桩撞击的时间是0.05s，撞击时，铁锤对桩的平均冲击力有多大？ v mg F 四.动量定理与动能定理对比分析 涉及时间优先考虑动量定理 涉及位移优先考虑动能定理 动量定理 动能定理 内容 物体所受合外力的冲量等于动量的变化量 物体所受合外力做的功等于动能的变化量 表达式 适用范围 恒力变力直线曲线宏观微观单过程多过程 优越性 只需知道初末状态 意义 对时间累积 对位移累积 例5.在光滑水平面上，原来静止的物体在水平恒力F的作用下，经过时间t，通过位移l后，动量变为p，动能变为Ek。以下说法正确的是：（ ） A.在力F的作用下，这个物体若经过位移2l，其动量将等于2p B.在力F的作用下，这个物体若经过时间2t，其动量将等于2p C.在力F的作用下，这个物体若经过时间2t，其动能将等于2Ek D.在力F的作用下，这个物体若经过位移2l，其动能将等于2Ek BD 橡皮轮胎延缓了作用时间，由F合t=Δp可知， Δp一定时，t越大F越小，起到了缓冲作用。 问题：为什么钉木头要用铁锤敲钉子，而家里装修时工人敲地砖用橡皮锤？ 问题：为什么跳远要跳到沙坑里，跳高跳到海绵垫子上？而不是让他们直接跳到水泥地上？ 问题：鸡蛋为什么掉水泥地上易破而掉海绵垫上不易破？为什么跳伞运动员落地时要下蹲？足球飞来时运动员会用头去顶球，如果飞过来的是铅球能顶吗？胸口碎大石为什么人没事？高空作业的工人往往身上要绑一根弹性绳是为什么？运输物体为什么要包一层泡沫？骑车为什么要带头盔？汽车为什么要有安全气囊…… 例6.如图所示，一恒力F与水平方向夹角为θ，作用在置于粗糙水平面上质量为m的物体上，作用时间为t，物体保持静止，则力F的冲量为 ，合力的冲量 。 例7.关于冲量和动量，下列说法中正确的是: （　 ） A、冲量是反映力