1.2 动量定理 (共22张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(共22张PPT)
第一章 动量和动量守恒定律
第2节 动量定理
问题：观察下列图片，说出他们的作用
跳远场地的沙子
背越式跳高的软垫
汽车驾驶位置的安全气囊
轮船边缘的轮胎
可以起到缓冲作用缓冲
1. 能推导动量定理表达式。
2.能够利用动量定理解释有关物理现象并进行有关计算。
知识点一：动量定理的推导
根据牛顿第二定律：
由运动学公式：
可得：
如图，一个物体质量为，初速度为，在恒定合力F的作用下，经过一段时间t，速度变为。
从牛顿第二定律出发，考察任意一段时间内物体的动量变化量和合力作用之间的关系。
F
F
m
m
2.表达式： 或
1.内容：物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量。
4.因果性：合力的冲量是动量变化的原因，
合力的冲量是动量变化的量度。
3.矢量性：动量定理是个矢量式，在使用的时候注意选定正方向。
5.注意事项：动量定理可以适用于恒力，也可以用于变力。若是变力，动量定理中的力F通常取力在作用时间内的平均值。
（1）动量定理不但适用于恒力，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，也适用于微观现象和高速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
4. 动量定理的适用范围
知识点二：动量定理的应用
1.由Ft=Δp可知：△p一定，t长则F小
思考：在运输玻璃仪器等一些易碎物品时通常采取什么措施？
为减小碰撞、震动时的冲击力，通常在易碎物品周围垫一些碎纸或棉花等比较柔软的东西。
动量的变化量是一定的，垫上柔软的东西时，可使作用时间变长，此时相互作用力便会变小，故可起到保护作用。
例题：一辆质量为2200kg的汽车正在以90km/h的速度匀速行驶，突然前方出现复杂路段，如果驾驶员轻踩刹车制动，汽车在21s内停下；如果驾驶员急踩刹车制动，可在3.8s内使车停下。求这两种情况下使汽车停下的平均作用力。
动量定理的应用步骤
（1）确定研究对象，选定正方向；
（4）确定在物理过程中研究对象的动量的变化；
（5）根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。
（2）明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；
（3）明确研究对象的初末状态及相应的动量；
变式：若例题中时间换成下表中的刹车时间，请根据不同的刹车时间分别计算要多大的平均作用力才能使汽车停下来，并计算从开始刹车到停下来所滑行到距离。
汽车刹车时间t/s 20 10 5 2.5 1
使汽车停下的 平均作用力F/N
汽车刹车过程 滑行的距离s/m
根据动量定理得： ；
根据动能定理得： 得： ，
代入每一次对应的平均力，求刹车过程滑行的距离，结果如下表：
汽车刹车时间 20 10 5 2.5 1
使汽车停下的 平均作用力 -2750 -5500 -11000 -22000 -55000
汽车刹车过程 滑行的距离 250 125 62.5 31.25 12.5
根据数据，对于汽车刹车你有什么领悟？
1.行驶中的汽车要想在紧急刹车时受到较小冲击力，必须有较长的刹车时间。
2.行车时要预判哪些情况下可能需要紧急刹车。如在三岔路口和靠近人群的地方，应提前减速，以减小紧急刹车时的冲击力和刹车过程滑行的距离，保证行车安全。
例题：（1）如图所示，用质量为0.2kg的锤子水平敲击竖直墙壁上的一颗钉子。锤子接触钉子瞬间，速度的大小为5m/s，锤头反弹起来时，速度的大小为2m/s，锤子与钉子接触时间为0.1s，则锤子对钉子平均打击力？
v1
F
v2
解：取水平向右为正方向，
则:
设钉子对锤子的平均打击力大小为F:
由动量定理得：
解得：
由牛顿第三定律可知：
铁锤对钉子的平均打击力F,=F=14N，方向水平向右。
（2）改用一个质量为0.4kg的锤子捶打，若锤子捶打和反弹的速度不变，接触时间也不变，则锤子对钉子平均打击力大小是多少？
v1
F
v2
解：取水平向右为正方向，
则:
设钉子对锤子的平均打击力大小为F1:
由动量定理得：
解得：
由牛顿第三定律可知：
铁锤对钉子的平均打击力
（3）若锤子捶打速度的大小变为10m/s，反弹的速度大小不变，接触时间也不变，锤子质量为0.2kg，则锤子对钉子平均打击力大小是多少？
v1
F
v2
解：取水平向右为正方向，
则:
设钉子对锤子的平均打击力大小为F2:
由动量定理得：
解得：
由牛顿第三定律可知：
铁锤对钉子的平均打击力
2.由Ft=Δp可知：△p一定，t短则F大
重锤快速钉钉子，更容易将钉子钉进去
认识高空抛物的危险性
假设从20层高楼的楼顶（每层楼高约3米）落下一个质量0.1kg的苹果，苹果落地时与地面相撞，撞击时间为0.1s，请计算苹果落地时对地面的撞击力有多大。
解：以向下方向为正，
苹果做自由落体运动，
落地前瞬间速度为v：
解得：
解得：
根据动量定理:
1.在经典抗战剧《铁道游击队》中,游击队员跳车时,一般都是让脚尖先着地,这样做是为了( )
A.减小冲量和动量的变化量
B.减小与地面的冲击时间,从而增大冲力
C.延长与地面的冲击时间,从而减小冲力
D.增大人对地面的压强,起到安全作用
C
2. 某人身系弹性绳从绳子的悬点处自由落下,从人开始下落至绳子刚拉直为过程Ⅰ,绳子刚拉直至人到最低点为过程Ⅱ。不计空气阻力,人可视为质点,下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ中人的动量变化量大于过程Ⅱ中人的动量变化量
B.过程Ⅰ中人受的重力冲量与过程Ⅱ中人受的弹力冲量大小相等
C.过程Ⅱ中人受到的合力方向向上且不断增大
D.全过程重力冲量大小与拉力冲量大小相等
D
3.(多选)有些人喜欢躺着看手机,偶尔会出现手机滑落砸到脸的情况(如图)。若某手机(可视为质点)的质量为200 g,从距人脸上方约20 cm的高度无初速度掉落,砸到脸后经0.1 s停止运动。忽略空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2,下列分析正确的是( )
A.脸受到的平均撞击力大小约为6 N
B.脸受到的平均撞击力大小约为9 N
C.全过程手机重力的冲量大小约为0.2 N·s
D.全过程手机重力的冲量大小约为0.6 N·s
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4.中国CNCAP(汽车碰撞实验)是检验汽车安全性能的重要标准,其中有一项称为40%ODB正面碰撞检验:汽车速度为64 km/h,迎面碰到障碍物上并停下来。某次测试中,驾驶座假人甲系着安全带,副驾驶座假人乙没有系安全带,但其前方固定着一竖直挡板,假人质量均为50 kg,碰撞时间为0.05 s,假人与安全带的作用时间为0.2 s,碰撞过程中甲、乙所受水平方向平均作用力之比为( )
A.1∶4 B.4∶1 C.2∶5 D.5∶2
A