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

人教版选择性必修第一册 —— 第一章 动量守恒定律 第2节 动量定理 一、牛顿运动定律对动量变化量的推导 问题：物体的动量发生变化是什么原因引起的呢？ 动量变化量△P 速度变化量△V 加速度a 力F 情景：质量为m的物体，在合力F的作用下，经过一段时间t，速度由VO变为Vt。 V0 F Vt F t 牛顿第二定律的另一种表达形式,表明动量的变化与力的时间积累效果有关。 二、冲量 1.定义： 2.表达式： 3.单位： 4.方向： 5.过程量： 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=Ft N.S 矢量，方向与力的方向相同 与一段时间相对应，反映了力对时间的积累效应 6.冲量与功的区别： 7.恒力与变力的冲量： F t F0 t0 冲量I F t F0 t0 Ft 冲量I 计算变力冲量时，F取平均值，若F与t为线性关系，则 。 面积表示冲量，时间轴上方为正，下方为负 二、冲量 例1.一物体静止在水平地面上,受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t时位移为S， 物体收到的阻力为f。以下说法正确的是（ ） A.物体所受拉力F做的功是FScosθ B.物体所受拉力F的冲量大小是Ftcosθ C.物体所受合力做的功为(Fcosθ-f）S D.物体所受合力的冲量大小为(Fcosθ-f）t E.物体所受重力做的功为0 F.物体所受重力的冲量为0 二、冲量 例2.如图所示，质量为m的小滑块沿倾角为θ的斜面向上滑动，经过时间t1，速度为零并又 开始下滑，经过时间t2回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为 Ff。在整个运动过程中，下列说法正确的是(　　) A．重力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)sinθ B．支持力对滑块的总冲量为mg(t1＋t2)cosθ C．摩擦力的总冲量为Ff(t1＋t2) D．合外力的冲量为0 三、动量定理 1.内容： 2.表达式： 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。 3.深入理解： a.表明合外力的冲量是动量变化的原因 b.动量定理是矢量式 4.适用条件： a.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。 b.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。 c.动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观现象。 矢量式： F合 △t = mv＇-mv=△P 对某一方向研究时，可写成分量式 Fxt=△Px Fyt=△Py 四、动量定理的应用 1.解释生活现象 例3.(多选)从同样高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易撞碎，而掉在草地上不容易撞 碎，其原因是(　　) A．掉在水泥地上的玻璃杯动量大，而掉在草地上的玻璃杯动量小 B．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变大，掉在草地上的玻璃杯动量改变小 C．掉在水泥地上的玻璃杯动量改变快，掉在草地上的玻璃杯动量改变慢 D．掉在水泥地上的玻璃杯与地面接触时，相互作用时间短，而掉在草地上的玻璃杯 与地面接触时，相互作用时间长 例4.(多选)对下列物理现象的解释，正确的是(　　) A．击钉时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻 B．跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量 C．易碎品运输时，要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时 间，减小作用力 D．在车内推车推不动，是因为合外力冲量为零 ——在动量变化相同的情况下，延长作用时间可以减小作用力 四、动量定理的应用 2.求变力的平均值 例5.如图，用0.5 kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度为4.0 m/s，如果打击 后铁锤的速度变为0，打击的作用时间0.01s ，(g=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又是多大？ 动量定理解题步骤： 1.确定研究对象，明确它的运动过程 2.弄清运动过程中的受力情况及始末状态动量 3.规定正方向，求合力的冲量 4.列F合t=mv2-mv1求解 涉及位移，通常用动能定理 涉及时间，通常用动量定理 四、动量定理的应用 2.求变力的平均值 例6.如图所示，一高空作业的工人重为600 N，系一条长为L＝5 m的安全带，若工人不慎 跌落时安全带的缓冲时间t＝1.2s，则安全带受的平均拉力是多少？(g取10 m/s2) 四、动量定理的应用 2.求变力的平均值 例7.一个质量为60kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向 蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s,求：网对运动员的 平均作用力大小。 四、动量定理的应用 2.图像问题 例8.如图甲所示，用水平向右的力F拉放在光滑水平地面上、质量为500kg的物体，作用时 间为20s，使物体获得0.5m/s的速度．若力F大小的变化为：前15s从零开始随时间均 匀增大，后5s均匀减小为零，如图乙所示，求： (1)力F对物体的冲量； (2)力F的最大值． 四、动量定理的应用 2.图像问题 例9.质量为1kg的物体做直线运动，其速度图象如图所示，则在前10s和后10s内，物体所 受合外力的冲量分别是（ ） A．10N·s，10N·s  B．10N·s，-10N·s C．0，10N·s D．0，-10N·s 四、动量定理的应用 3.流体问题 例10.如图所示，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。 解答连续体（流体）问题的步骤： (1)确定极短时间Δt内的流体为研究对象（建立柱状模型）; (2)写出Δt内流体的质量Δm与Δt的关系式; (3)分析流体的受力情况和动量变化; (4)应用动量定理列式求解。 四、动量定理的应用 3.流体问题 例11.有一宇宙飞船，它的正面面积S＝2m2，以v＝3×103m/s的相对速度飞入一宇宙微粒尘 区。此微粒尘区1m3空间中有一个微粒，每一个微粒的平均质量为m＝2×10－7kg。假 设微粒与飞船外壳碰撞后附着于飞船上，要使飞船速度不变，飞船的牵引力应增加 ( ) A．3.6×103 N B．3.6 N C．1.2×10－3 N D．1.2 N 四、动量定理的应用 3.流体问题 例12.(2016全国卷Ⅰ)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定 地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直 向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水 的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ， 重力加速度大小为g。求： (1)喷泉单位时间内喷出的水的质量； (2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。 $$