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

开始 菜单 1.2 动量定理 环节一：新课导入 轮船挂的旧轮胎、安全气囊、阻拦索的作用是什么？ 思考：物体的动量为什么会发生变化？ 为了减小撞击力 一定受到力的作用 那么动量的变化和它所受的力有怎样的关系？ 环节二：力与动量变化 为了分析问题的方便，我们先讨论物体受恒力的情况。 根据牛顿第二定律F合＝ ma，则有： 即： 动量的变化量 合力与作用时间的乘积 合力对作用时间的累积效应 理想情景 物体所受的合外力等于物体动量的变化率 合力对时间的累积等于物体动量的变化量 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∆t，它的速度变为v′，那么这个物体在这段时间的加速度就是： 真实情景1 为了分析问题的方便，我们先讨论物体受恒力的情况。 一个质量为m的物体在粗糙的水平面上受到恒力F的作用，动摩擦因数为μ，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∆t，它的速度变为v′，那么物体在这段时间的加速度就是： f f 根据牛顿第二定律F ＝ ma，则有： 合 即是： 动量的变化量 合力与作用时间的乘积 合力对作用时间的累积效应 环节二：力与动量变化 真实情景2 为了获得更加普遍的结论，我们现在讨论物体受变力的情况。 一个质量为m的物体在粗糙的水平面上受到变力F的作用，动摩擦因数为μ，做变加速直线运动。在初始时刻物体的速度为v，经过一段时间∆t，它的速度变为v′，那么物体在这段时间内： f f 将所有方程累加起来，可得： 动量的变化量 合力与作用时间的乘积 合力对作用时间的累积效应 t F 将这段时间分为很多份小时间， F1 Fn 每一份时间内可认为是匀变速运动，则由真实情景1有： 环节二：力与动量变化 环节三：冲量、动量定理 通过上述3种不同的情景，我们可以得到： F∆t 这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应。物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量，用字母I 表示冲量，则： I ＝F∆t （仅适应于恒力） I ＝̅F∆t （变力的平均值） 冲量的单位是：N·s 1. 冲量是矢量：方向与力的方向有关。 若力的方向不变：冲量的方向跟力的方向相同。 若力的方向改变：冲量方向由Δp方向（或平均作用力方向）决定。 2. 冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应。 力越大，作用时间越长，冲量就越大。 冲量 环节三：冲量、动量定理 通过上述3种不同的情景，我们可以得到： F∆t 这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应。物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量（impulse），用字母I 表示冲量，则： I ＝F ∆t 冲量的单位是：牛秒，符号是N·S。 有了冲量的概念，上述3种不同的情景可以统一写为： I = p ′- p 物体在一个过程中所受合外力的冲量等于它在这个过程中动量的变化量。这个结论叫作动量定理。 合 冲量是物体动量变化的原因 动量定理 环节三：冲量、动量定理 动量定理 通过上述3种不同的情景，我们可以得到： 物体在一个过程中所受合外力的冲量等于它在这个过程中动量的变化量。 这个结论叫作动量定理。 I = p ′- p 合 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. 动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观高速粒子。 动量定理的优点： 适用范围： 不考虑中间过程，只考虑初末状态。 4. 动量定理是矢量式（要先规定正方向）； 5. 合外力的冲量方向与速度变化量的方向一致。 环节四：动量定理的基本应用 1.在日常生活中，有不少这样的例子：跳高时在下落处要放厚厚的海绵垫子，跳远时要落在沙坑中，这样做的目的是什么？ 这样做不能改变人落地的速度，也改变不了人动量的变化量，由动量定理 Ft＝mv′－mv知，人受到的冲量也是一定的，但是人落在海绵垫子上或落在沙坑中可以延长与地面的作用时间，以减小地面对人的冲击力。 环节四：动量定理的基本应用 2.做一做：将纸带从笔帽下抽出，如何做可保证笔帽不倒？试说说其中的道理。 将纸带迅速抽出，由动量定理Ft＝mv′－mv可知，纸带对笔帽的滑动摩擦力一定，作用时间越短，笔帽动量变化量越小，越不容易倒。 快速拉纸带 缓慢拉纸带 环节四：动量定理的基本应用 例：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（举例） 应用FΔt＝Δp分析实际问题时，一般从两个方面分析： 大 小 大 小 (1)Δp一定，Δt 短则F____，Δt长则F____； (2)F一定，Δt 长则Δp____，速度变化大，Δt短则Δp____，速度变化小。 环节四：动量定理的基本应用 苹果防震网套 防护头盔 鸡蛋防震包装 轮胎防撞保护 生活中常见的缓冲作用： 环节四：动量定理的基本应用 例: 质量为60 kg的建筑工人，不慎从高空跌下，幸好弹性安全带的保护使他悬挂起来．已知弹性安全带的缓冲时间是1.5 s，安全带自然长度为5 m，g取10 m/s2，求安全带所受的平均冲力的大小？(不计空气阻力） v 0 以竖直向下为正方向 F = 1000N 解： 刚刚伸直 最低点 环节四：动量定理的基本应用 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： 确定研究对象 明确运动过程， 进行受力分析 找准初末状态， 确定各矢量符号 列动量定理方程求解 一般为单个物体 先求每个力的冲量，再求各冲量的矢量和，或先求合力，再求合力的冲量 选取正方向，确定初、末状态动量和 各冲量的正负 环节五：冲量的计算 例题：以竖直向下为正方向，一质量m = 2 kg的物体处于静止，经t = 5 s，求 （1）重力的冲量： （2）支持力的冲量： （3）合外力的冲量： 合力的冲量计算： （1）先算出各个力的冲量后，再求各冲量矢量和， （2）先算合力再用I合=F合·Δt，求合力的冲量。 （各个力的作用时间相同） mg N 环节五：冲量的计算 （总结） 1. 求恒力的冲量： （1）若力的方向不变，大小变化： 平均力的冲量： 由F- t 图求解： 2. 求变力的冲量： I ＝ F ∆t t F I ＝ S 面积 （2）若力的方向变化，或大小方向均变化： 由动量定理求解： 例如，匀速圆周运动的向心力 例如，对单摆摆球的拉力 例如，求地面给鸡蛋的冲击力 不能用I=Ft 求解 方向由力的方向决定，但不是力的方向 I = p ′- p 合 I ＝ F ∆t 环节六：冲量与功的比较 冲量 功 区 别 公式 标矢性 意义 正负 作用效果 单位 某个力对物体有冲量，不一定做功；某个力对物体做了功，一定有冲量。 N·s I=Ft W=Fxcos θ 矢量 标量 N·m 或（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 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 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 改变物体的动量 改变物体的动能 环节六：冲量与功的比较 涉及时间优先考虑动量定理 涉及位移优先考虑动能定理 动量定理 动能定理 内容 物体所受合外力的冲量等于动量的变化量 物体所受合外力做的功等于动能的变化量 表达式 适用范围 恒力变力直线曲线宏观微观单过程多过程 优越性 只需知道初末状态 意义 对时间累积 对位移累积 动量定理与动能定理对比分析 环节七：课堂小结 动量定理 冲量 动量定理 力与力的作用时间的乘积；力在时间上的累积。 I=Ft，矢量：恒力的方向或动量变化量的方向。 过程量：哪一个力在哪一个时间内的冲量 合力的冲量等于物体动量变化量 Ft=p′－p或I＝Δp 动量定理的应用 宏观低速和微观高速都适用 FΔt＝Δp Δp一定时， Δt短则F大， Δt长则F小。 F一定时， Δt长则Δp大， Δt短则Δp小 平均力求解、F-t图像面积求解、动量定理求解 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $