第二节 物体动量变化的原因 动量定理（教学课件）物理沪科版2020选择性必修第一册

第一章 动量 1.2物体动量变化的原因 动量定理 1.能在恒力情况下进行理论推导，得出动量定理及其表达式。 2.知道冲量概念，知道动量定理及其表达式的物理意义。 3.知道动量定理适用于变力情况，领会求解变力冲量时的极限思想。 4.会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。 【学习目标】 导入新课 如今的城市，每当夜幕降临，灯光璀璨，美丽壮观。实现这些亮化效果，需要用到各种各样的电路元器件组成电路。 包装用的泡沫材料 苹果的包装泡沫网 摩托车帽里的衬垫 两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，以上生活中的实例中，泡沫、衬垫起到了什么作用？一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢？ 导入新课 为了跳高运动的安全 需要添置软垫 机器人落地也要弯曲双腿 运动物体落地时，为了保证安全基本都要采取缓冲动作 那动量是如何在缓冲中体现的呢？ 通过碰撞实验寻找相互作用中的守恒量时发现，碰撞前后两个物体动量的矢量和不变，但每个物体的动量都发生了变化。 单个物体动量发生变化的原因是什么？ 物体之间有相互作用力 物体之间有相互作用力 质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下，从t0到t（Δt=t-t0），速度由v0增加到vt，该过程中F与动量有什么关系？ 运动学 动力学 Δt v0 F vt mg FN 动量的改变量 表明动量的变化与力的时间积累效果有关。 冲量 注意：此式子仅适用于恒力引起的冲量 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=FΔt 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：如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的 方向相同. 4.冲量是过程量：反映了力对时间的积累效应。 它描述的是力作用在物体上的时间积累效应，求冲量时一定要明确所求的是哪一个 力在哪一段时间内的冲量。 还记得功的另一种定义方式吗？ 功是力对空间的积累效应 W=FΔx 一、冲量 5.冲量与功的区别 （1）作用力与反作用力：作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。 （2）内力：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。 例如人在船上行走——人对船的作用力与船对人的反作用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。 冲量与功的比较 冲量 功 公式 标矢性 单位 负号的意义 作用效果 意义 图像 I=FΔt W=FΔx 标量 矢量 N·s N·m （J） 空间矢量方向 代表能量的流向 改变物体的动量 改变物体的动能 力对时间的积累 力对空间的积累 多个力的冲量 多个力做功 实际情况中一个物体将会受到多个力的作用。 一个力 多个力 求分力 求合力 总功 （代数相加） 力1 力2 力3 ··· 功1 功2 功3 ··· 合力 （矢量合成） 力1 力2 力3 总功 ··· 总冲量 （矢量相加） 力1 力2 力3 ··· 冲量1 冲量2 冲量3 ··· 合力 （矢量合成） 力1 力2 力3 总冲量 ··· 6.求合冲量的两种方法： (1)可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和； (2)如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合t求解． 冲量的计算 (1)求恒力的冲量 冲量等于力和力的作用时间的乘积(无论物体是否运动，无论物体在该力的方向上是否有位移). (2)求变力的冲量 ①若力与时间成线性关系，则可用平均力求变力的冲量. ②若给出了力随时间变化的图像如图2所示，可用面积法求变力的冲量. ③利用动量定理求解. 图2 例　如图所示，在倾角为θ＝37°的固定斜面上有一质量m＝5 kg的物体沿斜面下滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，物体下滑2 s的时间内，求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2) 答案　见解析 (1)物体所受各力的冲量； 解析　重力的冲量IG＝mgt＝100 N·s，方向竖直向下 弹力的冲量IN＝mgtcos 37°＝80 N·s，方向垂直斜面向上 摩擦力的冲量If＝μmgtcos 37°＝16 N·s，方向沿斜面向上 (2)物体所受合力的冲量. 答案　见解析 解析　合力的冲量I合＝(mgsin 37°－μmgcos 37°)t＝44 N·s，方向沿斜面向下. 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____ 　　　. 2.表达式：I＝p′－p或F(t′－t)＝　　　　　. 动量 变化量 mv′－m