【高中物理】动量定理+课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

1.2 动量定理第一章鸡蛋从同一高度自由下落，落在泡沫塑料垫上和落在玻璃上的结果不同，这是为什么？导思泡沫塑料垫子玻璃CONTENTS01定理的推导02冲量03动量定理04练习定理的推导0 1.一个质量为 m 的物体在水平面上受到恒定的拉力 F 和阻力f 的作用，做匀变速直线运动，初始时刻物体的速度为 v，经过一段时间t，它的速度为v，试推导 F、t与p的关系.整理得：动量定理冲量冲量0 2.1、定义：在物理学中，把力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。2、公式：I=Ft 国际单位制中：牛秒（Ns）3、理解：冲量是矢量，F 方向不变时：I与F的方向相同。F方向变时：I与p 的方向相同。冲量是过程量，是力对时间的积累效应。I=Ft只能求恒力的冲量。冲量：F-t 图像：面积表示F 在t 内的冲量I （横轴上方面积为正，下方为负）4、冲量的计算：F是恒力：I=Ft 或 F-t 图像面积F是变力：动量定理、F-t 图像面积、F 方向不变大小随时间均匀变化时，可用平均值法，即FtFt明确求哪个力的冲量，还是求合力的冲量5、合力冲量的计算：合力为定值：I合=F合t 合力不恒定：I合=p 或 I合=I1+I2+与 W总 的计算规律相同，可类比记忆动量定理03.1、内容：物体在一个过程中所受（合）力的冲量等于这个过程的动量变化。或F合t =p p动量定理：2、公式：或 I合=p I合是因，p 是果，等式表明合外力的冲量导致了动量变化等式两边方向相同，动量定理是矢量式，可以列总等式，也可列某一方向的等式，注意先规定正方向。F合（t-t)=m v-m v 例.一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s.若球棒与垒球的作用时间为0.002s，求球棒对垒球的平均作用力。答案6300N解：以垒球飞向球棒时的速度方向为正方向 pmv p4.5kgm/s pmv p8.1kgm/sFt=p p 解得F=-6300N负号表示力的方向与正方向相反.动量定理适用范围：(1)动量定理在恒力、变力、直线、曲线、低速、高速问题中均可适用(2)两个物体组成的系统中，物体间的相互作用力（内力）的冲量的矢量和为零，对系统应用动量定理表达式为I外(m1v1m2v2)(m1v1m2v2)其中I外是系统外力冲量的矢量和.优点优点：不考虑中间过程，只考虑初末：不考虑中间过程，只考虑初末状态，适用范围广泛。状态，适用范围广泛。由 F合t =p p得 F合又称为动量的变化率：当动量变化较快时，合力较大，反之较小；当动量均匀变化时，合力不变。牛顿第二定律的另一种表达形式p-t 图像的斜率表示物体所受合力F合力学观点能量观点动量观点牛顿第二定律动能定理动量定理p一定，t 短则F 大，t 长则F 小；由Ft=p可知：方法总结尝试解释：接篮球的姿势有什么原理？钉钉子为什么要快？生活中的应用生活中的应用-缓冲作用缓冲作用码头的废旧轮胎汽车的安全气囊带气垫的运动鞋包装用的泡沫材料安全头盔里的海绵各种运动比赛里的海绵垫动动量量和和动动量量定定理理基本概念动量定理动量：p=mv，状态量，矢量适用恒力、变力、直线运动、曲线运动等情况冲量：I=Ft，过程量，矢量内容：物体所受合力的冲量等于其动量的变化表达式1：I合=p表达式2：F合t=mv-mv应用：解释现象、计算应用作业练习04.1.一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止，则下列说法正确的是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FtcosC.物体所受摩擦力的冲量大小为0D.物体所受合力的冲量大小为0导练2.体操运动员在落地时总要屈腿，这样做可以减小着地过程中（）A.人动量变化的时间B.人受到的冲量C.人的动量变化量D.地面对人的作用力体操运动员在着地时，动量变化量是一定的，通过屈腿，可以延长作用时间，由动量定理可知，将会减小地面对运动员的作用力，从而使运动员避免受伤，故选D.3.(多选)质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动，经过时间t，下降的高度为h，速度变为v，重力加速度为g，在这段时间内物体所受重力的冲量为A.m(vv0)B.mgtIGmgt，B正确；4.用水平力拉一个质量为m的物体，使它在水平面上从静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为，经过时间t后，撤去这个水平力，物体又经过2t停止运动，则拉力的大小为多少？答案3mg以物体运动方向为正方向，Ftmg(t2t)00，解得F3mg多过程问题5.一个质量为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，g取10m/s2.(1)求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量.答案1080kgm/s，方向竖直向上(2)求网对运动员的平均作用力大小.答案1950N(3)求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处这一过程中运动员所受重力的冲量、弹力的冲量.答案1560Ns，方向竖直向下1560Ns，方向竖直向上多过程问题多物体问题6.物体A和B用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图甲所示.A的质量为m，B的质量为m.当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经过某一位置时的速度大小为v，这时物体B下落速度大小为u，如图乙所示.在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量大小为A.mvB.mvmuC.mvmuD.mvmu方法一：取向上为正方向A：I弹mgtmv0B：mgtmu0得I弹mvmu方法二：取向上为正方向A、B系统：I弹(mg mg)t mv mu B：mgtmu得I弹mvmu7.如图所示，质量M2kg的木板静止放在光滑水平面上，木板右端放着质量m1kg的物块，木板和物块间的动摩擦因数0.2.木板在水平恒力F8N的外力作用下运动了2s，木板足够长，求：(1)此过程恒力F的冲量大小；多物体问题答案16NsF的冲量大小IFFt16Ns(2)此时木板和物块的总动量的大小.(重力加速度g取10m/s2)答案16Ns“连续”质点系问题：思路（微元法）:1.选取很短时间t内动量(或其他量)发生变化的那部分物体作研究对象2.建立“柱状”模型:在时间t内所选取的研究对象分布在横截面积S、长为vt的柱体内，这部分质点的质量为m=Svt3.以这部分质点为研究对象，确定速度变化量确定速度变化量v，t趋趋近零时近零时，m很很小小，重力，重力均均不计，不计，列动量定理Ft=mv 进行求解。vt连续质点问题8.在某些小区的自助洗车设备中，有一种是用高压水流冲洗汽车表面.今有一汽车高压水枪，设水枪喷水口横截面积为S，由枪口喷出的高压水流流速为v，假设水柱垂直喷射到汽车竖直的表面上，冲击汽车竖直表面后水的速度变为零，已知水的密度为，则水柱对汽车竖直表面的平均冲击力为A.Sv2B.2Sv2C.SvD.2Sv以水柱运动方向为正方向Ft0mvt 时间内喷水质量为mSvt，解得FSv2连续质点问题9.假如有一宇宙飞船，它的正面面积为S=1m,以v=110m/s的速度进入宇宙微粒尘区，尘区每1m空间有一微粒，每一微粒平均质量m=110g,若要使飞船速度保持不变，飞船的牵引力应增加多少?(设微粒与飞船相碰后附着到飞船上)解：设飞船对微粒的作用力为F，牵引力应与微粒对飞船的作用力大小相等时间t内附着到飞船上的微粒数量n=Svt，总质量为M=mn则 Ft=Mv，解得F=0.1N.连续质点问题10.一喷泉在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱,将玩偶模型托起,悬停在空中,可做如下简化：水柱从横截面积S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出,同一高度水柱横截面上各处水的速率相同,冲浪板底部为平板且面积大于水柱横截面积,所有水都能喷到板底部。水柱冲击冲浪板前水平方向速度忽略不计,冲击冲浪板后,水在竖直方向的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。玩偶模型和冲浪板总质量为M,水密度为,重力加速度为g,空气阻力及水的粘滞阻力均忽略不计。(1)计算喷泉单位时间内喷出的水的质量以及玩偶模型在空中悬停时水对冲浪板的冲击力大小;(2)求玩偶模型在空中悬停时,冲浪板的底面相对于喷口的高度。解解:(1 1)m m=V V,V V=SvSv0 0t t，单位单位时间内从喷口喷出的水的质量为时间内从喷口喷出的水的质量为 =vv0 0S S,冲击力冲击力大小大小为为 F=Mg F=Mg在h高度处,t时间内喷射到冲浪板底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为p=(m)v1根据动量定理有Ft=p(质量为m的水所受重力的冲量IG=mgt=v0Sgt2,IG相比IF=Ft可忽略)联立以上各式得h=-对于t时间内喷出的水,由机械能守恒定律得(m)+(m)gh=(m)(2)设冲浪板悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达冲浪板底面时的速度大小为v1