内容正文:
第一章 动量守恒定律
第2节 动量定理
观察与思考:旧轮胎和海绵垫的作用是什么?
码头悬挂的旧轮胎
跳高用的海绵垫
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推导过程:
加速度a=
根据牛顿第二定律F=ma
则有F=m
即FΔt==∆p
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,经过一段时间 ∆t,速度由 v 变为 v′。试推导F、∆t与∆p的关系。
FΔt这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应,具有特殊意义。
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=FΔt。
一、冲量
冲量的单位:牛·秒,符号N·s。
冲量表示力在时间上的积累,所以冲量是过程量。
冲量是矢量,方向与力的方向相同。
即: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。这就是动量定理。
或 F(t t)=vv
I=p p
二、动量定理
问题:动量变化的原因是什么?
FΔt=∆p
如果物体受到的外力是不断变化的,可以采用什么方法研究?动量定理是否还成立?此时表达式中的F应如何理解?
答案 如图所示,可采用微元法,结合图像来进行研究可知,整个过程中动量定理依然成立。式中的F应该理解为变力在作用时间内的平均值。
用动量定理解释生活现象
由FΔt=Δp可知:
Δp一定,Δt长则F小
这些场景中的沙坑、垫子、轮胎的缓冲为什么可以保护好人和船不受到太大力的作用?
由Ft=Δp可知:
Δp一定,Δt短则F大
锤子钉钉子、棒球比赛、打高尔夫球这些场景中为什么物体可以获得更大的作用力呢?
用动量定理解释生活现象
将鸡蛋从距离桌面45cm的高度释放,鸡蛋落到桌面上和落到海绵垫上会有什么现象。
为什么鸡蛋直接落在桌面上会破碎而落在海绵上却能保持完好呢?
例题:一个质量m = 0.05 kg的鸡蛋,从h = 0.45 m高处由静止自由下落。鸡蛋撞击坚硬地面后静止,碰撞时间Δt1=0.005 s;若鸡蛋落到海绵垫上,碰撞后同样静止,碰撞时间Δt2=0.10 s。重力加速度g=10 m/s2。求:
(1) 鸡蛋撞击地面、海绵垫过程的动量变化量;
(2) 两种情况下接触面施加给鸡蛋的平均作用力;
(3) 两种情况下,接触面的作用力对鸡蛋产生的冲量。
课堂小结
动量定理
动量定理
利用牛顿第二定律推导动量定理
冲量
动量定理
动量定理的应用
动量定理的应用步骤
动量定理解释生活现象
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