1.2動(dòng)量定理課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性2

1.2動(dòng)量定理第一章

動(dòng)量守恒定律生活中的碰撞現(xiàn)象以上情景中物體的受力與各自的動(dòng)量變化有怎樣的物理規(guī)律？回顧與思考

動(dòng)量的變化與速度的變化有關(guān)，而速度的變化是因?yàn)橛屑铀俣?，而牛頓第二定律告訴我們，加速度是由物體所受的合外力產(chǎn)生的。

我們知道，動(dòng)能的變化是由于力的位移積累即力做功的結(jié)果，那么，動(dòng)量的變化又是什么原因引起的呢？

在前面所學(xué)的動(dòng)能定理中，假定一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，初始時(shí)刻物體的速度為v，經(jīng)過一段位移?x，它的速度為v'.F作用了位移

xF??F??當(dāng)時(shí)，我們經(jīng)過推導(dǎo)得到的是：

一、利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量定理物理情景1：質(zhì)量為m的物體，在合力F的作用下，經(jīng)過一段時(shí)間t，速度由v變?yōu)関′，如圖所示：由牛頓第二定律：

加速度定義：F

=ma聯(lián)立可得：=⊿p/⊿t這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)形式。變形可得：表明動(dòng)量的變化與力的時(shí)間積累效果有關(guān)。一、利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量定理物理情景2：假設(shè)在拉力F和阻力f的共同作用下，質(zhì)量為m的物塊的速度由v1

變?yōu)関2

，已知兩力作用的時(shí)間為t，試運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律來表述加速度，聯(lián)立兩式消去加速度，找出力與質(zhì)量和速度的關(guān)系。表明動(dòng)量的變化與合外力的時(shí)間積累效果有關(guān)。1.定義：作用在物體上的力和作用時(shí)間的乘積，叫做該力對(duì)這個(gè)物體的沖量

I2.單位：在國際單位制中，沖量的單位是?！っ耄?hào)是N·s

3.沖量是矢量：若為恒力，則沖量的方向跟該力的方向相同，若為變力，則由動(dòng)量變化方向確定4.沖量是過程量，反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)用公式表示為

I=Ft沖量（I）幾個(gè)力的合力的沖量計(jì)算，既可以先算出各個(gè)分力的沖量后再求矢量和，又可以先算各個(gè)分力的合力再算合力的沖量。5.合力的沖量計(jì)算如圖所示，質(zhì)量為m的物塊在傾角為θ的光滑斜面上由靜止下滑，求在時(shí)間t內(nèi)物塊所受各力的沖量及合外力的沖量.例題1沖量功區(qū)別公式標(biāo)、矢量意義正負(fù)作用效果單位某個(gè)力對(duì)物體有沖量,力對(duì)物體不一定做功；某個(gè)力對(duì)物體做了功,力對(duì)物體一定有沖量。N·SI=FtW=Fxcosθ矢量標(biāo)量N·m（J）力對(duì)時(shí)間的積累,對(duì)應(yīng)一段時(shí)間在F-t圖像中可以用面積表示力對(duì)位移的積累,

對(duì)應(yīng)一段位移在F-x圖像中可以用面積表示正負(fù)表示與正方向相同或相反正負(fù)表示動(dòng)力做功或阻力做功改變物體的動(dòng)量改變物體的動(dòng)能FtOFtxFOFx沖量與功的比較由圖可知F-t圖線與時(shí)間軸之間所圍的“面積”的大小表示對(duì)應(yīng)時(shí)間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。

如果在一段時(shí)間內(nèi)的作用力是一個(gè)變力，又該怎樣求這個(gè)變力的沖量？公式I=Ft中的F取平均值思考與討論根據(jù)表達(dá)式在中學(xué)物理中，一般變力的沖量通常是借助于動(dòng)量定理來計(jì)算的。1、內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化，這就是動(dòng)量定理。2、表達(dá)式：或3、加深理解：1）物理研究方法：過程量可通過狀態(tài)量的變化來反映；2）表明合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因；3）動(dòng)量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動(dòng)量變化的方向相同：

合外力沖量的方向與合外力的方向或速度變化量的方向一致，但與初動(dòng)量方向可相同，也可相反，甚至還可成角度。二、動(dòng)量定理1)動(dòng)量定理不但適用于恒力，也適用于隨時(shí)間變化的變力，對(duì)于變力，動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值；2)動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題，還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問題，將較難的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為較易的計(jì)算問題；3)動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體，也適用于微觀現(xiàn)象和變速運(yùn)動(dòng)問題。動(dòng)量定理的優(yōu)點(diǎn)：不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。1）利用動(dòng)量定理定性分析生活現(xiàn)象跳高比賽跳遠(yuǎn)比賽懸掛輪胎的游船準(zhǔn)備靠岸這些場景中的墊子、沙坑、輪胎的緩沖為什么可以保護(hù)好人和船不受到太大力的作用？由Ft=Δp可知：Δp一定，t長則F小三、動(dòng)量定理的應(yīng)用這些場景中為什么物體可以獲得更大的作用力呢？錘子釘釘子棒球比賽高爾夫球比賽由Ft=Δp可知：△p一定，t短則F大1）利用動(dòng)量定理定性分析生活現(xiàn)象現(xiàn)在你能解釋開始的問題，物體的受力與各自的動(dòng)量變化有怎樣的關(guān)系呢？三、動(dòng)量定理的應(yīng)用【例題1】一個(gè)質(zhì)量為的壘球，以25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒打擊后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時(shí)間為。球棒對(duì)壘球的平均作用力是多大？

【解析】壘球的初動(dòng)量為kg·m/s壘球的末動(dòng)量為pˊ=mvˊ=(－0.18)×25kg·m/s=－8.1kg·m/s由動(dòng)量定理知壘球所受的平均作用力為負(fù)號(hào)表示力的方向與壘球飛來的方向相反2）利用動(dòng)量定理定量計(jì)算1、確定研究對(duì)象：一般為單個(gè)物體；5、根據(jù)動(dòng)量定理列方程，統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解。2、明確物理過程：受力分析，求出合外力的沖量；3、明確研究對(duì)象的初末狀態(tài)及相應(yīng)的動(dòng)量；動(dòng)量定理的應(yīng)用步驟4、選定正方向，確定在物理過程中研究對(duì)象的動(dòng)量的變化；【例題2】在撐竿跳比賽的橫桿下方要放上很厚的海綿墊子.設(shè)一位撐竿跳運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為70kg,越過橫桿后從h＝5.6m高處落下，落在海綿墊上和落在普通沙坑里分別經(jīng)歷時(shí)間Δt1＝1s、Δt2＝0.1s停下.求兩種情況下海綿墊和沙坑對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力.1.基本方法：一般采用微元法：即取一個(gè)很短時(shí)間Δt，建立如下的“柱狀”模型,在時(shí)間Δt內(nèi)所選取的研究對(duì)象均分布在以S為截面積、長為vΔt的柱體內(nèi),這部分質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為Δm=ρSvΔt,以這部分質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象,對(duì)Δt內(nèi)流出液體Δm用動(dòng)量定理,流體微元所受的合外力的沖量等于該流體微元?jiǎng)恿康脑隽?即FΔt=ΔmΔv求解。（1）確定Δm與Δt、液體的速度、密度等關(guān)系。（2）確定Δm作用前后速度的變化。（3）Δt趨近零時(shí)，Δm很小，所受的重力均不計(jì)。⑴對(duì)水槍噴射問題，當(dāng)空中水柱穩(wěn)定后，空中水的體積不變，任何時(shí)間內(nèi)從槍口射出的水等于射向墻壁或物體的水。⑵若水柱不散開，水柱的橫截面積與水的速度成反比。四、應(yīng)用動(dòng)量定理處理“流體模型”的沖擊力問題2.解題的關(guān)鍵：3.特點(diǎn)：人們常說“滴水穿石”，請(qǐng)你根據(jù)下面所提供的信息，估算水對(duì)石頭的沖擊力的大小。一瀑布落差為h＝20m，水流量為Q＝0.10m3/s，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，水在最高點(diǎn)和落至石頭上后的速度都認(rèn)為是零。(落在石頭上的水立即流走，在討論石頭對(duì)水的作用時(shí)可以不考慮水的重力，g取10m/s2)四、應(yīng)用動(dòng)量定理處理“流體模型”的沖擊力問題

A動(dòng)量定理動(dòng)量定理利用牛頓第二定律推導(dǎo)動(dòng)量定理沖量動(dòng)量定理動(dòng)量定理的應(yīng)用典例精析動(dòng)量定理的應(yīng)用步驟動(dòng)量定理解釋生活現(xiàn)象流體模型練習(xí)1、高中籃球賽于5月份進(jìn)行，為保證比賽順利進(jìn)行，籃球協(xié)會(huì)會(huì)長王強(qiáng)同學(xué)為了檢查籃球氣是否充足，于是手持籃球自離地面高度0.8m處以3m/s的初速度豎直向下拋出，球與地面相碰后豎直向上彈起的最大高度為0.45m，已知籃球的質(zhì)量為1kg，球與地面接觸時(shí)間為1s，若把在這段時(shí)間內(nèi)球?qū)Φ孛娴淖饔昧Ξ?dāng)作恒力處理，空氣阻力不計(jì)，g=10m/s2，求：

（1）整個(gè)過程中，重力的沖量；

（2）球?qū)Φ孛孀饔昧Φ拇笮【毩?xí)2、某游樂園入口旁有一鯨魚噴泉,在水泵作用下會(huì)從鯨魚模型背部噴出豎直向上的水柱,將站在沖浪板上的玩偶模型托起,懸停在空中,伴隨著音樂旋律,玩偶模型能夠上下運(yùn)動(dòng),如圖所示。這一景觀可做如下簡化,假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出,設(shè)同一高度水柱橫截面上各處水的速率都相同,沖浪板底部為平板且其面積大于水柱的橫截面積,保證所有水都能噴到?jīng)_浪板的底部。水柱沖擊沖浪板前其水平方向的速度可忽略不計(jì),沖擊沖浪板后,水在豎直方向的速度立即變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開。已知玩偶模型和沖浪板的總質(zhì)量為M,水的密度為ρ,重力加速度大小為g,空氣阻力及水的粘滯阻力均可忽略不計(jì)。(1)計(jì)算噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量以及玩偶模型在空中懸停時(shí)水對(duì)沖浪板的沖擊力大小;(2)求玩偶模型在空中懸停時(shí),沖浪板的底面相對(duì)于噴口的高度。審題關(guān)鍵(1)玩偶模型懸停時(shí)的受力情況。提示:重力與水向上的沖擊力,二力平衡(2)以誰為研究對(duì)象與玩偶相互作用?提示:建立水柱狀模型ΔV=v0SΔt解析(1)玩偶模型和沖浪板處在空中靜止,此時(shí)受重力與水向上的沖擊力,

由二力平衡可知,水對(duì)沖浪板的沖擊力大小為F=Mg，設(shè)Δt時(shí)間內(nèi),從噴口噴出的水的體積為ΔV,質(zhì)量為Δm，則Δm=ρΔV,ΔV=v0SΔt由以上兩式得,單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為

=ρv0S(質(zhì)量為Δm的水所受重力的沖量IG=ΔmgΔt=ρv0SgΔt2,

I