1.1动量和动量定理（二）课件 (共21张PPT) 高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共21张PPT)
1.1 动量和动量定理（二）
第1章　动量及其守恒定律
1.理解冲量的概念，知道冲量是矢量，会计算某力的冲量。
2.理解动量定理的确切含义及其表达式，会运用动量定理解决实际问题。
3.会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活的现象。
学习目标
上述两幅图均发生了碰撞，安全气囊、海绵垫如何起到保护的作用？
缓冲
a = 加速度是由物体所受的合外力产生的。
Δp = mΔv 动量的变化与速度的变化有关；
所以，动量的变化量与物体的受力情况和力的作用时间有关。
例如：火车启动时，若牵引力小，需要较长的时间才能达到正常的行驶速度；若牵引力大，需要较短的时间就能达到相同的行驶速度。
Δv = at 速度的变化量与加速度和时间有关；
物理情景1：设一质量为m的物体，初速度为v1，在合力恒为F的力的作用下，经过一段时间t，速度变为v2，如图所示：求动量的变化
表明动量的变化与力的作用对时间的积累效果有关。
则有：
即：
力是产生加速度的原因，
力也称作动量变化率。
v1
v2
由牛顿第二定律：
物体的加速度：
冲量
情景2：假设在拉力 F 和阻力f 的共同作用下，质量为m的物块的速度由v1变为v2 ，已知两力作用的时间为 t，试求物块的动量变化
冲量
动量变化
力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，用符号I表示。
单位：牛·秒(N·s)
①冲量是矢量，方向与力方向相同（适用于恒力）。
②冲量是过程量，它描述的是力作用在物体上的时间累积效应。
I=Ft
一、冲量
F-t图像面积意义：反映了力对物体冲量，且有正负之分。
t/s
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
F
冲量 功
区别 意义
公式
单位
标、矢量
正负
作用效果
联系
力在时间上的累积,对应一段时间，在F-t图像中可以用面积表示
改变物体的动量
改变物体的动能
W=Fxcos θ
I=Ft
力在位移上累积，对应一段位移，在F-x图像中可以用面积表示
N·s
N·m（J）
矢量
标量
正负表示方向
正负表示动力做功或阻力做功
有力作用，一定有冲量；不一定做功
(1)某个力的冲量。仅由该力的大小和该力的作用时间决定，与是否受其他力及其运动状态无关。
(2)合力的冲量。①先计算各个力的冲量，再求各冲量的矢量和；
②先计算合力，再求合力的冲量。
恒力冲量的计算方法
例1.质量为m的物体放在水平地面上，在与水平面成 角的拉力F作用下由静止开始运动，经时间t速度达到v，在这段时间内拉力F和重力mg冲量大小分别是 (　 )
A．Ft，0 B．Ftcos ,　0
C．mv,　0 D．Ft,　mgt
F

v
mg
D
例2.质量m =2 kg的物体，在 =37°的光滑斜面的顶端由静止滑下，已知斜面的长为s =12 m，g =10 m/s2，物体由斜面的顶端下滑到底端的过程中.求：
(1)物体所受各个力各自的冲量？(2)合力的冲量？
G
N
(1)重力的冲量：IG=mgt= 40 N·s，方向竖直向下
支持力的冲量：IN=N·t= mgcos ·t =32 N·s，方向垂直斜面向上 (2)合外力的冲量：I合= mg sin ·t = 24 N·s，方向沿斜面向下
合力冲量：I=F1t1＋F2t2＋····· ； I 合=F合·Δt
解：物体沿斜面下滑过程，由牛顿第二定律得mgsinθ= ma，代入数据解得: a=6 m/s2
物体下滑到底端的时间：t= =2 s
对于方向不变、大小随时间均匀变化的变力，冲量也可用I=F(t′-t)计算，但式中的F应为Δt
时间内的平均力，即
F-t图像面积法：F -t图线与t轴所围的面积等于力F冲量的数值。上方面积取正值，表示正向冲量；下方面积为负值，代表反向冲量.
总冲量为I总=S1+S2+......
变力冲量的计算方法
物体在一过程中所受合外力的冲量等于该物体在此过程中动量的变化量 ，这称为动量定理。
作用于物体上的合外力等于物体动量的变化率。这是牛顿第二定律的另一种表述。
在变力的作用下，动量定理仍然成立。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；
变力的冲量方向与动量的变化量方向相同。
二、动量定理
例3. 一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 .
(1) 若男孩落地时屈膝， 用了1s 停下来，则落地时地面对他的平均作用力是多大？
解：以竖直向上为正向。
由题意可知：m=60 kg，v1=-5m/s，v2=0
(1)t1=1 s，由动量定理得
，方向竖直向上
例3. 一个质量为 60 kg 的男孩从高处跳下，以 5 m/s 的速度竖直落地。取重力加速度 g = 10 m/s2 .
(2)若男孩落地时没有屈膝， 只用了 0.1 s 就停下来，则落地时地面对他的平均作用力又是多大？
(2)t2=0.1 s，由动量定理得
，方向竖直向上
两种落地方式中，动量的变化量相同，但所经历时间不同。作用时间越短，地面对人的平均作用力越大。
由动量定理：物体间的相互作用力与物体动量的变化和作用时间有关。
①增大物体的动量变化量、缩短作用时间来增大相互作用力。，
三、碰撞与缓冲的实例分析
②减小物体的动量变化量、增加作用时间来减小相互作用力。
验证动量定理
我们可用 DIS 实验装置验证在变力作用下的动量定理。 如图1-10，将力传感器、光电传感器接入电路，将遮光片的宽度和小车质量输入计算机。推动小车使其与力传感器发生碰撞。通过碰撞中相互作用力随时间变化的图像（ 图 1-11 ) 可得出小车受到的力的冲量， 再由光电传感器测量的时间等可得到小车动量的变化量。比较小车受到的力的冲量和动量变化量，验证动量定理。