1.2 动量定理 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1.2动量定理 1. 理解动量的概念，知道动量和动量的变化量均为矢量；能计算一维情况下的动量变化量（重点） 2. 理解冲量的概念，知道冲量是矢量（重点） 3. 理解动量定理的内容，掌握其表达式（重点） 4. 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象。 2 问题：运动物体的作用效果与哪些因素有关？ 结论1： 运动物体的作用效果与物体的质量有关。 足球场上，常看到运动员通过头球的方式来传球或射门。 思考：若你是一名足球运动员，一颗铅球以相同的速度向你飞来，你会用头球吗？这说明什么？ 3 生活中，我们常常可以轻而易举的接住人们扔过来的物体，如：同学丢过来一截10g的粉笔。 思考：如果有一枚10g的子弹以600m/s的速度向你射出，你是否会徒手去接？ 结论2： 运动物体的作用效果与物体的速度有关。 4 一、动量定理 F 作用了时间 t F ʋʹ F ʋ0 由牛顿第二定律有：F = ma 加速度： 即： 整理得： Ft = mʋʹ – mʋ0 一、动量定理 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Δt，它的速度为v′ 右边是物体在Δt这段时间内动量的变化量，左边既与力的大小、方向有关，又与力的作用时间有关。 FΔ t这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应 一、动量定理 2．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)表达式: I＝p′－p 或 F(t′ －t)＝ mv′－mv (3)适用对象:动量定理的研究对象通常为单个物体或者可以看作整体的物体系统。 (4)适用范围:宏观物体的低速运动, 微观物体的高速运动。不论是变力还是恒力,不论物体的运动轨迹是直线还是曲线,动量定理都适用。 3．对动量定理的理解 (1) 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。 (2)动量定理的表达式是矢量式，它说明合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等，而且方向相同。 运用动量定理主要是一维的问题，要注意规定正方向。 一、动量定理 1、解释有关现象 透过现象看本质——探究物理规律 越长， 一定， 越短， 则F越小. 则F越大. 一定， 二、动量定理的应用 例4、若一个50 g的鸡蛋从20m坠下，与地面的撞击时间约为0.001s，则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为（ ） A．10 N B．102 N C．103 N D．104 N C 思考：若地面平铺一层海绵，使得撞击时间变为0.1s，冲击力？ 10N ——缓冲作用 9 2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？ 3、1980年，一架英国的“鸽式”战斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，飞行员弹射逃生…… 小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物？ 10 2、解释有关现象 ②t一定，F大则△P大，F小则△P小； ③F一定，t长则△P大，t短则△P小。 例5、对于力的冲量，下列说法正确的是 ( ) A. 力越大，力的冲量就越大; B. 作用在物体上的力大，力的冲量不一定大; C. 力与位移垂直时，力的冲量为零; D. 物体在水平推力作用下, 经一段时间t后仍处于静止状态，则此推力的冲量为零。 B 11 3、科学漫步 1、汽车的碰撞试验 1）汽车的安全气囊的保护作用 2）轿车前面的发动机舱并不是越坚固越好 带气垫的运动鞋 下落时屈膝 12 三、动量定理的应用 13 三、动量定理的应用 BCD 14 三、动量定理的应用 书本第10面第3题 【典例】用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4m/s，打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01 s，g取10 m/s2。 （1）不计铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？ （2）考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？ （3）你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，什么情况可以不计铁锤所受重力？ 15 三、动量定理的应用 【变式】用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4m/s，打击后铁锤的速度为2m/s的速度反弹，打击的作用时间是0.01 s，g取10 m/s2。考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？ 16 三、动量定理的应用 【典例】一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒以一水平力打击后反向水平飞回，速度大小变为45m/s，设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？ 17 三、动量定理的应用 【典例】如图所示，质量m＝2kg的物体，在水平力F＝8N的作用下由静止开始沿水平面向右运动，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，若F作用了t1＝6s后撤去，撤去F后又经t2＝2s物体与竖直墙相碰，若物体与墙壁作用时间t3＝0.1s，碰墙后反向弹回的速度大小v′＝6 m/s，求墙壁对物体的平均作用力大小．(g取10 m/s2) 18 动量定理与牛顿第二定律的比较 （1）动量定理与牛顿第二定律是完全等效的。 （2）动量定理只涉及初、末状态的动量mv、mv′及过程量I，对于加速度、位移等全都不必考虑，解答更简便，因此应优先选用。 19 动量定理的应用 应用动量定理FΔt＝Δp定性解释常见物理现象。 由上式可以看出如果保持Δp一定，则力作用的时间越短，冲力就越大。因此在需要增大作用力时，可尽量减少作用的时间，如打击、碰撞等由于作用时间短、作用力往往较大。 反之，作用时间越长，力F就越小，因此在需要减小作用力的时候，可想办法延长力的作用时间，如利用海棉或弹簧的缓冲作用来延长作用时间，达到减小作用力的目的。 20 三、动量定理的应用 【典例】如图在采煤方法中，有一种方法是用高压水枪喷出的水柱高速冲击煤层并将其击碎而将煤采下．所用水枪的直径D，水速为v，水柱垂直射到煤层表面上，冲击煤层后自由下落．设水的密度ρ，求水柱对煤层的平均冲力大小。 21 当堂检测 1.从某高处落下一个鸡蛋,分别落到棉絮上和水泥地上,下面结论正确的是(　　) A.落到棉絮上的鸡蛋不易破碎,是因为它的动量变化小 B.落到水泥地上的鸡蛋易碎,是因为它受到的冲量大 C.落到棉絮上的鸡蛋不易破碎,是因为它的动量变化率大 D.落到水泥地上的鸡蛋易碎,是因为它的动量变化快 解析 落到棉絮上的鸡蛋不易碎,而落到水泥地上的鸡蛋易碎,不是其动量大小和冲量大小的原因,而是其动量变化快,所受的冲力大造成的,故只有D正确。 答案 D 做一做 训练2: AD mg N f 23 课堂小结 1．物理观念：冲量的概念． 2．科学思维：用动量定理解释缓冲、碰撞等有关现象． 3．科学方法：用F­t图像与t轴所围的面积求冲量. 24 $$