1.2动量定理课件 (共22张PPT) 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

(共22张PPT)
1.2 动量定理
共同点：减小相互作用力
思考：其中蕴含的道理到底是什么呢？
导入新课
有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，运动会跳高比赛中运动员着地区域铺上软垫，铺地板砖用橡皮锤而不用铁锤······
这些现象有什么共同点？其中蕴含着什么道理？
假定一个物体在光滑的水平面上受到恒力的作用，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，它的速度为v′。求:
⑴物体的加速度a
⑵若物体的质量为m，则力F为多少？
F
F
v'
v
（1）
（2）
由牛顿第二定律知：
⑴式表示：物体动量的变化率等于它所受的力。
⑵式表示：力越大、作用时间越长，物体的动量增加得越多。
F t 这个量反映了力的作用对时间的积累效应。
⑴定义：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量，
符号：I
⑶矢量性：是矢量，其方向由力的方向决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这个力的方向相同。
1.冲量
I=F⊿t
⑵单位：
先算出各个分力的冲量，再求矢量和；
先算各个分力的合力，再算合力的冲量。
几个力的合力的冲量计算：
牛·秒 符号是 N·S
一、动量定理
⑴内容：
2．动量定理
⑷适用范围：
⑵公式
⑶理解：
合力的冲量
①合外力的冲量是动量变化的原因。
一、动量定理
各个力的冲量矢量和
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。
②动量定理是矢量式，合力的冲量的方向与物体动量变化的方向相同。
③由动量定理得 ，即动量的变化率等于物体所受的合力。
①直线运动、曲线运动
②恒力、变力
③单个过程、多个过程
练习 一质量m=2kg的物体处于静止，经t=5s，求：
⑴重力的冲量
⑵支持力的冲量
⑶合外力的冲量
G
N
F
t
0
⑶利用动量定理求解。
⑵若给出了力随时间变化的图象如图所示，可用面积法求变力的冲量。
⑴若力与时间成线性关系变化，则可用平均力求变力的冲量。
一、动量定理
3．求变力的冲量
1.利用动量定理解释现象
⑴⊿p一定，⊿t 短，则F大
思考：玻璃杯从同一高度摔落在下列地面上，哪种情况下玻璃杯易碎，为什么？
①水泥地上 ②柔软地毯上
分析： 当玻璃杯落在柔软地毯上时，从杯子开始接触地毯到最后停止运动经历的时间延长，杯子所受的冲力明显减小。
——缓冲装置
二、动量定理的应用
⑵F一定，⊿p∝⊿t
⑶⊿t一定，⊿p∝F
2.定量计算
⑴间接求变力的冲量。
⑵间接求物体动量的变化
小实验：竖立放置的饮料瓶（装少许水提高稳定性）压在纸条的一端。要想把纸条从瓶下抽出，又要保证瓶子不倒，应该缓缓、小心地将纸条抽出，还是快速将纸条抽出？说明理由。
二、动量定理的应用
1.利用动量定理解释现象
例题 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0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
解：沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴。
负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反。
由动量定理得
垒球的初动量为
p=mv = 0.18×25kg·m/s=4.5kg·m/s
垒球的末动量为
p'=mv'=-0.18×45kg·m/s= 8.1kg·m/s
【思考】垒球对球棒的作用力是多少？
针对练 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
1.明确研究对象，选取运动过程 (一般为单个物体)
应用动量定理解题一般步骤：
4.由动量定理列方程
3.运动分析，选取正方向，明确初末状态的动量和各冲量的正负。
2.受力分析，求合冲量
小结
①求每个力的冲量，再矢量合成求合冲量；
②求各分力的合力，再求合冲量；
三、图像、多过程、流体问题
1.图像问题
F-t图像中，图像与横轴所围图形的面积代表力的冲量大小。
例1．一质量m=4kg的物体静置在粗糙的水平地面上，物体与地面的摩擦因数μ=0.5。从t=0时刻开始对物体施加一水平力F，其大小如图所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2，则在0~1.0s时间内，摩擦力对物体产生的冲量大小为（　　）
A．10N·s
B．16N·s
C．20N·s
D．25N·s
三、图像、多过程、流体问题
2.多过程问题
物体的运动存在多个过程时，分阶段分析受力，再应用动量定理计算。
例2．一个质量为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；
（2）求网对运动员的平均作用力大小；
（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。
三、图像、多过程、流体问题
3.流体问题
①研究对象：
流体类：液体流、气体流等，通常已知密度ρ
微粒类：电子流、光子流、尘埃等，通常已知单位体积内粒子数n。
②分析步骤：
沿流速v的方向选取一段柱体。
柱体的体积：
流体类：柱体的质量
微粒类：柱体内粒子数
柱体的动量：
应用动量定理建立方程：
三、图像、多过程、流体问题
3.流体问题
例3.如图所示，水力采煤时，用水枪在高压下喷出强力的水柱冲击煤层．设水柱直径d＝30 cm，水速v＝50 m/s，假设水柱射在煤层的表面上，冲击煤层后水的速度变为零，求水柱对煤层的平均冲击力大小．(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3)(保留3位有效数字)
三、图像、多过程、流体问题
例4.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了45 mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s，据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103 kg/m3)( )
A．0.15 Pa B．0.54 Pa
C．1.5 Pa D．5.4 Pa
3.流体问题
三、图像、多过程、流体问题
3.流体问题
例5．有一宇宙飞船，它的正前方横截面面积为S，以速度飞入宇宙微粒尘区，尘区每1m3空间有n个微粒，每一微粒平均质量设为m，设微粒尘与飞船碰撞后全部附着于飞船上,若要使飞船的速度保持不变，则关于下列说法中正确的是（　　）
A．牵引力增量应为:
B．牵引力增量应为：
C．发动机功率增加量应为：
D．发动机功率增加量应为:
1.如图所示，质量为m的物体在跟水平方向成θ角的力F作用下，以速度v匀速前进t秒钟，则物体在这段时间内受到力F的冲量与合外力的冲量各为 ( ) A．Ft，Ftcosθ B．Ftsinθ，Ftcosθ C．Ft，Ftsinθ D．Ft，0
D
θ
F
课堂评价
2.如图所示,两个质量相等的物A、B体从同一高度沿不同倾角（α< β）的两光滑斜面由静止自由滑下,在到达斜面底端的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.两物体所受重力的冲量相同 B.两物体所受合外力的冲量相同 C.两物体动量的变化量相同 D.两物体动能的变化量相同
D
α
β
3.将质量为m=1 kg的小球,从距水平地面高h=5 m处,以v0=10 m/s的水平速度抛出,不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
(1)抛出后0.4 s内重力对小球的冲量;
(2)平抛运动过程中小球动量的增量Δp；
(3)小球落地时的动量p'。
参考答案:
(1)4 N·s　方向竖直向下
(2)10 kg·m/s　方向竖直向
⑶ ，方向与水平方向的夹角为45°
课堂小结
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