1.2动量定理 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版物理选择性必修一 第一章 动量守恒定律 第二节 动量定理 实例引入：生活中的现象 船靠岸时边缘上的废旧轮胎 码头常悬挂轮胎 有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，你知道这些轮胎有什么作用吗？ 苹果泡沫塑料包裹 主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体撞击。 你还能举出哪些类似的例子呢？ 跳高用的海绵垫 汽车的安全气囊 摩托车头盔里的衬垫 这些不同的生活现象中隐藏着怎样的物理规律？ 两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢？ 一、动量与牛顿第二定律 问题情景1：在光滑水平面上的质量为m 的物体在水平恒力F 的作用下，经过时间t，速度由v 变为v′. 分析：如图所示,物体的初动量为P= mv,末动量为P′= mv′, 由加速度的定义式: 由牛顿第二定律F = ma = 可得:Ft= mv′- mv，即:Ft=P′-P 或者： 即：物体动量的变化率等于它所受的力 问题情景2：假设在拉力 F 和阻力f 的共同作用下，质量为m的物块的速度由v1 变为v2 ，已知两力作用的时间为 t，试运用运动学公式和牛顿第二定律来表述加速度，联立两式消去加速度，找出力与质量和速度的关系。 由加速度的定义式及牛顿第二定律有: 得：Ft-ft=mv2-mv1 或:（F-f)=(mv2-mv1)/t Ft是有特殊意义的物理量 二、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=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 5.冲量与功的比较 冲量 功 区 别 公式 I=Ft W=Fxcosθ 标、矢量 矢量 标量 意义 正负 作用效果 单位 N•s N•m(J) 力对时间的积累,对应一段时间 在F-t图像中可以用面积表示 正负表示与正方向相同或相反 正负表示动力做功或阻力做功 力对位移的积累,对应一段位移 在F-x图像中可以用面积表示 改变物体的动量 改变物体的动能 某个力对物体有冲量,力对物体不一定做功； 某个力对物体做了功,力对物体一定有冲量。 F t O t F x O t 讨论交流：若F为变力，如何求其冲量？ 一段时间内的变力 近似认为物体在每一时段以受到某一恒力 一段时间内的变力的冲量 将该段时间 无限分割 微分求和 t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F 由图可知F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间t内，力F的冲量的大小。 微元法 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 6.变力冲量的求法 (1）把碰撞过程细分为很多短暂过程，每个短暂过程中物体所受得力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程就能够应用 FΔt=Δp，把应用于每个短暂过程的关系式相加，就得到整个过程的动量定理。在应用FΔt =Δp处理变力问题时，式中F应该理解为变力在作用时间内的平均值。 （2）对于方向不变、大小随时间均匀变化的变力,冲量也可用I=F(t'-t)计算,但式中的 F应为Δt时间内的平均力,即: 特别提醒： 冲量的计算要明确求哪个力在哪段时间内的冲量，还是物体的合外力的冲量。 I = Ft 只能求恒力的冲量。 7.合力的冲量计算 可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，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Δt求解． 有了冲量的概念，上述3种不同的情景可以统一写为： 物体在一个过程中所受合外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(theorem of momentum)。 三、动量定理 1. 动量定理不仅适用于恒力，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； 3. 动量定理不仅适于宏观低速物体，也适用于微观现象和高速运动。 4. 动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化量的方向相同; 7.动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。 5.动量定理表明合外力的冲量是动量变化的原因； 6.动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理，得 F=△P/△t ，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。 四、动量定理的应用 运用动量定理解题的一般步骤： 1. 确定研究对象：一般为单个物体； 2. 明确物理过程：受力分析，求出