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

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。 nullnull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。 null第一章 动量与动量守恒定律 Impulse-Momentum 学习目标 理解动量定理的确切含义及其表达式 理解冲量的概念，会计算某力的冲量，领会求变力的冲量的极限思想 03 01 重点 重难点 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活现象，会运用动量定理解决实际问题 02 重点 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。 公司logo 公司logo 情境导入 观察鸡蛋从同一高度落下 碰撞过程中经历的时间相等吗? 碰撞过程中受到的力大小相等吗? 公司logo 公司logo 情境导入 冲量 动量定理 01 设一个质量为m的物体，初速度为v，初动量为p=mv，在合力F(恒力)的作用下，经过一段时间t后，速度变为v'，末动量为p'=mv'，如图。在这一过程中： 经过时间 t F p'=mv' F p=mv (1)由加速度的定义知：该物体的加速度 a= (2)根据牛顿第二定律，物体受到的合力F=ma Ft= Ft= 公司logo 公司logo 核心知识 定义 力与与作用时间的乘积 I=Ft 冲量 定义式 物理意义 冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量，力越大，作用时间越长，冲量就越大 公司logo 公司logo 核心知识 单位 矢量性 在国际单位制中，冲量的单位是牛顿秒，符号为N·s 冲量是量。 如果力的方向恒定，则冲量的方向与力的方向相同 冲量 公司logo 公司logo 核心知识 内容 表达式 物体在一运动过程中所受合力与作用时间的乘积，等于物体动量的变化 Ft＝ 或 I= 动量定理 公司logo 公司logo 核心知识 动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因 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 动量定理表达式Ft=mv'-mv是矢量式，在一维情况下运用动量定理解题时，要注意规定正方向 01 02 03 对动量定理的理解 公司logo 公司logo 核心知识 用铁锤钉钉子或用球棒击打垒球时，钉子和垒球受的力是　 　(填“恒力”或“变力”)。动量定理适用于这类力的作用吗？  变力 公司logo 公司logo 讨论交流 一段时间内的变力 将该段时间 无限分割 近似认为物体在每一时段受到某一恒力 一段时间内的变力的冲量 微分 求和 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F t/s 4 3 2 1 0 2 4 6 10 8 F 微元法 动量定理的基本应用 02 小小的飞鸟如何将飞机撞坏的？ 公司logo 公司logo 情境导入 轮渡码头上常常装有橡胶轮胎，它的主要用途是什么？ 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。 公司logo 公司logo 情境导入 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 鸡蛋下落 飞鸟撞坏飞机 1.(2024·南充市高二月考)我们生活中的现象包含了大量的物理知识，下列物理现象解释错误的是 A.“胸口碎大石”而人安然无恙是因为石头与人的作用时间很长，石头 对人的作用力比铁锤对石头的作用力小很多，且石头对人的作用力在 人承受的限度以内 B.鸡蛋落在海绵垫上相对于水泥地不易碎是因为鸡蛋动量变化较小 C.用手接住高速飞来的篮球时手臂要往后缩，是为了延长作用时间来减 小作用力 D.快速将压在玻璃杯与桌面间的纸片抽出，玻璃杯几乎不动，是因为玻 璃杯与纸片之间的作用时间很短，玻璃杯动量变化很小 √ 例题 “胸口碎大石”而人安然无恙是因为石头与人的作用时间很长，根据动量定理可知，石头对人的作用力比较小，且比铁锤对石头的作用力小很多，石头对人的作用力在人承受的限度以内，选项A正确； 鸡蛋落在海绵垫上相对于水泥地不易碎是因为鸡蛋动量变化相同时，落在海绵垫上作用时间较长，则作用力较小，选项B错误； 用手接住高速飞来的篮球时手臂要往后缩，是为了在动量变化相同的情况下延长作用时间来减小作用力，选项C正确； 快速将压在玻璃杯与桌面间的纸片抽出，玻璃杯几乎不动，是因为玻璃杯与纸片之间的作用时间很短，纸片对玻璃杯的冲量很小，则玻璃杯动量变化很小，选项D正确。 应用FΔt=Δp分析实际问题时，一般从两个方面分析： (1)Δp一定，Δt短则F大，Δt长则F小； (2)F一定，Δt长则Δp大，速度变化大，Δt短则Δp小，速度变化小。 公司logo 公司logo 总结提升 2.(2024·广安市育才学校高二月考)一个质量为0.2 kg的小球竖直向下以 6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回，g取10 m/s2。 (1)取竖直向下为正方向，求小球与地面碰撞前后的动量变化量。 (2)考虑小球的重力，当小球与地面的作用时间为0.2 s， 求小球受到地面的平均作用力大小和方向。 答案　 (1) -2 kg·m/s　 (2) 12 N　方向竖直向上 例题 G (1)取竖直向下为正方向，则碰撞前后的动量变化量为 Δp =-mv2-mv1=0.2×(-4-6) kg·m/s=-2 kg·m/s (2)由动量定理可得= = = -10 N 其中负号表示力的方向竖直向上。 考虑小球的重力，则小球受到地面的平均作用力大小为 =||+mg=12 N，方向竖直向上。 1.动量定理是矢量式，应用时必须选取正方向。 2.动量定理公式中I(F·Δt)应为合力的冲量，不要漏掉某个力的冲量。 3.应用动量定理定量计算的一般步骤： 公司logo 公司logo 总结提升 冲量的计算 03 3.(2024·成都外国语学校高一月考)如图，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后，物体仍保持静止。以下说法正确的是 A.物体所受拉力F的冲量方向水平向右 B.物体所受拉力F的冲量大小是Ftcos θ C.物体所受摩擦力的冲量大小为0 D.物体所受合力的冲量大小为0 √ 例题 根据冲量的定义式有I=Ft，可知， 物体所受拉力F的冲量方向与F相同，故A错误； 物体所受拉力F的冲量大小是Ft，故B错误； 物体处于平衡状态，则有f=Fcos θ，则物体所受摩擦力的冲量大小为If=ft=Ftcos θ，故C错误； 物体所受合力为零，所以物体所受合力的冲量大小为0，故D正确。 例题 4.一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则 A.0~2 s时间内合力F对物块的冲量为3 N·s B.2~3 s时间内合力F对物块的冲量为1 N·s C.0~3 s时间内合力F对物块的冲量为0 D.0~3 s时间内合力F对物块的冲量为4 N·s √ 例题 由题图可知，0~2 s时间内合力F对物块的冲量为 I1=×(1+2)×2 N·s=3 N·s，故A正确； 由题图可知，2~3 s时间内合力F对物块的冲量为 I2=Ft=-1 N×1 s=-1 N·s，故B错误； 0~3 s时间内合力F对物块的冲量为I3=I1+I2=2 N·s，故C、D错误。 例题 1.冲量是过程量，要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量，与物体是否运动、在该力的方向上是否有位移无关。 2.求合力的冲量 (1)分别求出每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和。 (2)如果各力的作用时间相同，可先求出各力的合力，再由I=F合Δt求合力的冲量。 公司logo 公司logo 总结提升 3.求变力的冲量 (1)如图所示，若力F是变力，但力与时间成线性变化关系，则可用平均力求变力的冲量。 (2)若给出了力随时间变化的F-t图像，则图像与横坐标轴所围的面积表示力在这段时间内的冲量，需注意各部分面积对应力的冲量方向是否相同。 公司logo 公司logo 总结提升 5.(多选)(2024·宜宾市叙州区第一中学高二月考)如图所示，物体在粗糙的水平面上向右做直线运动。从a点开始受到一个水平向左的恒力F的作用，经过一段时间后又回到a点，则物体在这一往返运动的过程中，下列说法中正确的是 A.恒力F对物体做的功为零 B.摩擦力对物体做的功为零 C.恒力F的冲量为零 D.摩擦力的冲量不为零 √ √ 例题 恒力做功表达式为W=Fxcos θ，因为初末位置重合， 位移x为零，故恒力F对物体做的功为零，故A正确； 滑动摩擦力的方向始终与运动方向相反，做负功，故B错误； 恒力F的冲量I=Ft不为零，故C错误； 物体先向右减速，后向左加速，因为向左和向右的加速度大小不同，运动时间不同，故摩擦力的冲量的矢量和不为零，故D正确。 例题 冲量与功的比较 冲量 功 公式 标矢性 正负 意义 图像意义 I=Ft （有力一定有冲量） W=Fxcosθ（有力一不定有功） 矢量 标量 表示方向与正方向相同或相反 表示动力做功或阻力做功 力的作用对时间的累积效应；动量变化的量度 力的作用对空间的累积效应；能量变化的量度 图像与t轴围成的面积表示冲量 图像与x轴围成的面积表示功 一对作用力和反作用力 冲量大小一定相等，方向一定相反 它们所做的功大小不一定相等，符号也不一定相反 公司logo 公司logo 总结提升 冲量 动量定理 动量定理的 基本应用 物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。 F= Ft=或 I＝ 解释生活现象 定量计算 增大作用时间，减小作用力 合力的冲量、变力的冲量 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 冲量的计算 I=Ft 矢量，由力的方向决定 过程量，哪一个力在哪一段时间内的冲量 冲量和功 冲量 动量定理 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $