1.2 动量定理 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

null如果一只小鸟撞在正在飞行的飞机，其威力竟然不亚于炮弹。在我们看来，小鸟体型小，重量轻，与钢筋铁骨的大飞机相撞，其产生的影响犹如以卵击石一般，不会有太大的影响。然而事实并非如此，相反，一只小小的飞鸟足以把一架高速飞行的飞机撞坏，甚至造成机毁人亡的惨剧。1988年，埃塞俄比亚的一架波音737飞机在起飞爬升到3800米时与小鸟相撞，这场意外事故造成机上85人死亡，21人受伤。1996年9月22日，美空军的一架预警机以每小时230海里的速度滑跑，在起飞升空的一刹那，撞上了三十多只加拿大鹅，瞬间，两台发动机火光冲天，飞机直接坠毁在机场附近，24名空勤人员全部不幸遇难。据统计，包括军机在内，全世界每年发生的撞鸟事件高达2万起，经济损失超过100亿美元。国际航空联合会已把受到鸟类撞击事故列为A类航空灾难。那为什么飞机撞鸟威力会相当于炮弹呢？这主要是因为飞机的相对速度较高，就使得鸟机的破坏力增大。根据动量定理，一只0点四五公斤的鸟与时速800公里的飞机相撞，会产生153公斤的冲击力。一只7公斤的大鸟撞在时速960公里的飞机上，冲击力将达到144吨。因此，一只小小的麻雀就足以撞毁飞机的发动机。通常，撞鸟事件多发生于飞。 也就是橡胶锤。这两个锤子都是咱们在贴砖过程中一个洒灰尘，你看敲完之后只会越敲越湿，然后再剩下一个铁锤。 null汽车安全气囊是如何工作的？它是汽车发生碰撞时的最后一道防线。汽车安全气囊的工作原理是通过充气来实现缓冲，减少胸部和头部的伤害。在发生碰撞时，安全气囊必须在100毫秒时间内做出反应。汽车如果没有安全气囊，即使是系了安全带，司机的头部可能像弹簧一样撞击到方向盘，结果可想而知。 因为轮船在靠岸时会对码头产生巨大的冲击力，甚至一些大型货轮会对码头造成毁灭式的冲击，所以在码头上工人都会安装一些弹性非常好的橡胶碰垫。其实它的原理也很简单，当与船体接触时，碰电瞬间会被压缩变形，吸收掉船舶的大部分动能，从而减少彼此受到的冲击力，避免对船体和马头造成损坏。尤其是在这种风浪很大的时候，供电可以起到很好的缓冲作用。 第一章 动量和动量守恒定律 动量定理 Physics 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活现象 能从牛顿运动定律推导出动量定理的表达式，理解动量定理，会运用动量定理解决实际问题 02 01 重点 重难点 定义式： p=mv 定义式：I=Ft 过程量 状态量 动量 冲量 质量和速度的乘积 作用力在时间上的累积 知识回顾 碰碰车相互碰撞 汽车碰撞试验测试 碰撞的效果与什么有关呢? 共同特点：碰撞过程，动量发生了改变。 情境导入 为什么要安装塑料防装装置？ 为什么航母上战斗机要采用拦阻索减速呢？ 力和物体动量变化量有什么关系呢？ 物体碰撞会受到力的作用 观察与思考 01 动量定理的推导 如图所示，光滑水平面上一个质量为m的物体，初速度为v0，在恒力F作用下，经过时间t，速度从v0变为vt。 (1)物体的加速度是多少？ F 作用了时间 t F vt F v0 答案　由加速度的定义知：该物体的加速度 a= (2)结合牛顿第二定律，试分析物体的动量变化量Δp与恒力F及作用时间t有什么关系？ F= F= Ft= 核心知识 1.内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。 2.表达式： Ft = 3.适用范围： 动量定理不但适用于恒定的外力，而且适用于随时间而变化的变力。 注：在后一种情况下，动量定理中的力F通常取力在作用时间内的平均作用力。 细分为很多短暂过程，每个短暂过程就能够将所受的力看成恒力 要点归纳 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因，是力在时间上的积累改变了物体的动量。 动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动， 而且对微观粒子的高速运动同样适用。 动量定理Ft=mvt-mv0是矢量式，解题时要 先规定正方向，I 的方向与∆p的方向相同。 01 02 03 对动量定理的理解 要点归纳 1.(2024·广州市天河中学高二期中)如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图，运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员 A.过程Ⅰ的动量变化量等于零 B.过程Ⅱ的动量变化量等于零 C.过程Ⅰ的动量变化量等于重力的冲量 D.过程Ⅱ的动量变化量等于重力的冲量 √ 例题 根据动量定理可知，过程Ⅰ中动量变化量等于重力的冲量，即为I1=mgt，不为零，故A错误，C正确； 运动员入水前的速度不为零，末速度为零，过程Ⅱ的动量变化量不等于零，故B错误； 根据动量定理可知，过程Ⅱ的动量变化量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故D错误。 动量定理的应用 02 小小的飞鸟如何将飞机撞坏的？ 情境导入 (一)用动量定理解释生活现象 1.轮渡码头上常常装有橡胶轮胎，它的主要用途是什么？请解释这样做的理由。 答案　轮船停靠码头时，轮胎作为缓冲装置，延长了作用时间，减小轮船停靠时所受的作用力。 核心知识 2.在同一个水平桌面上，将同一个文具袋压在静止的纸带上方，按照两种方式将纸带抽出(两次文具袋在纸带上的位置相同，一次缓慢抽拉，另一次快速抽拉)，观察纸带抽出时文具袋动量变化情况并说一说其中的道理。 答案　纸带和文具袋间的摩擦力是一定的，快速抽拉时纸带对文具袋摩擦力的作用时间更短，由动量定理可知，该过程中文具袋的动量变化量较小，而缓慢抽拉过程中作用时间较长，文具袋的动量变化量较大。 核心知识 应用动量定理FΔt=Δp 分析实际问题时： Δp一定，Δt短则F___ ，Δt长则F___ ； F一定，Δt长则Δp___ ，Δt短则Δp___ 。 若Δt一定，F大则Δp___ ，F小则Δp___ 。 大 小 大 小 大 小 提炼与总结 跳高比赛 跳远比赛 一定时，增大作用时间，减小作用力 一定时，减小作用时间，增大作用力 棒球比赛 铁锤砸钉子 (1)击打钉子时，不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻。(　　) (2)跳远时，在沙坑里填沙，是为了减小冲量。(　　) (3)从同样的高度落下的两个相同的玻璃杯，掉在水泥地上的玻璃杯动量变化量大，掉在草地上的玻璃杯动量变化量小。(　　) × × × 辨析 2.(来自教材)一辆质量为2200 kg的汽车正在以90 km/h的速度匀速行驶，突然前方出现复杂路况，如果驾驶员马上轻踩刹车逐渐制动，汽车在21s内停下；如果驾驶员马上急踩刹车紧急制动，可在3.8s内使车停下。求这两种情况下使汽车停下的平均作用力。 (二)动量定理的定量计算 答案　2.6×103 N　1.4×104 N　方向均与汽车速度的方向相反 例题 如图所示，设汽车初始运动方向为正方向，则初始动量为正，平均作用力F的冲量为负。 汽车的初速度v0=90 km/h=25 m/s， 初动量p0=mv0=2 200×25 kg·m/s=5.5×104 kg·m/s， 末动量pt=mvt=0， 根据动量定理Ft=pt-p0， 有F=。 将t=21 s和t=3.8 s分别代入上式，求出平均作用力分别为-2.6×103 N、 -1.4×104 N，负号表示平均作用力的方向与汽车速度的方向相反。 p0 F 拓展　在交通事故中，汽车上的安全带和安全气囊对司乘人员起到关键保护作用，说说其中的道理。 答案　发生碰撞时，汽车的安全带和安全气囊是通过增大作用时间来减小平均作用力，从而减少对司乘人员的伤害。 3.(来自教材)(1)用质量为0.2 kg的锤子捶打竖直墙壁上的一颗钉子。锤子接触钉子瞬间，速度的大小为5 m/s,锤头反弹起来时,速度的大小为2 m/s，锤子与钉子接触时间为0.1 s，则锤子对钉子平均打击力的大小是多少？ 规定打击前锤子的速度方向为正方向 由动量定理，有FΔt=mv2-mv1 v1 F v2 在(1)的情况下，有 F N -14 N 例题 (2)若锤子捶打和反弹的速度不变，锤子与钉子接触时间也不变，改用一个质量为0.4 kg的锤子捶打，则锤子对钉子平均打击力的大小是多少？ 同理：在(2)的情况下，有 F== N=-28 N v1 F v2 例题 (3)若锤子捶打速度的大小变为10 m/s,反弹速度的大小不变,锤子与钉子接触时间也不变,锤子质量为0.2 kg,则锤子对钉子平均打击力的大小是多少？ 在(3)的情况下，有 F== N=-24 N； v1 F v2 例题 拓展　在铺瓷砖时，工人常用橡胶锤慢慢捶打瓷砖使其紧贴地面，说说其中的道理。 答案　橡胶锤捶打瓷砖可以延长锤头与瓷砖的作用时间，从而减少锤头与瓷砖间的作用力，避免给瓷砖带来损坏。 应用动量定理进行定量计算的一般步骤 总结提升 4.(多选)(2024·广州市执信中学开学考)一个质量为0.18 kg的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为45 m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s。下列说法正确的是 A.球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 N B.球棒对垒球的平均作用力大小为360 N C.球棒对垒球做的功为126 J D.球棒对垒球做的功为36 J √ √ 例题 设球棒对垒球的平均作用力为，取末速度方向为正方向， 由动量定理得·t=m(v1-v0)，代入数据解得=1 260 N。 对整个过程，由动能定理得W=m-m=126 J，故A、C正确。 区 别 联 系 动量定理 动能定理 力在时间上的积累 力在空间上的积累 矢量式 标量式 都由牛顿第二定律推导得出 涉及一段时间(或冲量)选用动量定理，应用时必须选取正方向 涉及一段位移(或功)选用动能定理， 应用时不用选取正方向 总结提升 动量定理的推导 动量定理的应用 内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。 a= F= F= Ft= 解释生活现象 定量计算 增大作用时间，减小作用力 与动能定理的区别 研究对象→明确过程，受力分析→初末状态，确定正方向→列动量定理方程 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $