《動(dòng)量定理》參考課件 02

第一章動(dòng)量守恒定律1.2

動(dòng)量定理三、小結(jié)四、練習(xí)二、知識(shí)講解目錄一、上節(jié)回溯1．動(dòng)量：p＝mv

；2．動(dòng)量的變化量：Δp＝p′－p；一、上節(jié)回溯有些船和碼頭常懸掛一些老舊輪胎，主要的用途是減輕船舶靠岸時(shí)碼頭與船體的撞擊。這其中有怎樣的道理呢？二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ韱栴}引入在光滑的水平面上，質(zhì)量為m

的物體受到水平拉力F

的作用，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間Δt

，它的速度由v

變?yōu)関′。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ頉_量vFFv′

1．定義：力與力的作用時(shí)間的乘積叫作力的沖量；2．表達(dá)式：I＝FΔt

；3．單位：牛秒，符號(hào)“N·s”；4．沖量是矢量：沖量的方向與相應(yīng)時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量方向相同，若力是恒力，沖量的方向與力的方向相同；5．沖量是過(guò)程量：反映的是力對(duì)時(shí)間的積累。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ頉_量有了沖量的概念，其表達(dá)式也可以寫成：I＝p′－p

再根據(jù)FΔt＝p′－p

，可得：F(t′－t)＝mv′－mv

這表明：物體在一個(gè)過(guò)程中所受力的沖量等于它在這個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量，這個(gè)關(guān)系叫作動(dòng)量定理。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ韯?dòng)量定理

這里說(shuō)的“力的沖量”是指合力的沖量，或者是各個(gè)力的沖量的矢量和。例題：一個(gè)質(zhì)量m＝2kg的物體（g

為10m/s2），靜止在水平地面上，經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝5s：（1）重力的沖量；（2）支持力的沖量；（3）合力的沖量。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ恚?）I1＝Gt＝100N·s；（2）I2＝Nt＝100N·s；（3）I合＝0。實(shí)際情況下，物體在碰撞中受到的作用力往往不是恒力。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ韯?dòng)量定理如圖所示對(duì)于變力的沖量，我們可以把整個(gè)過(guò)程細(xì)分為無(wú)數(shù)不變的短暫過(guò)程。這樣每個(gè)短暫的過(guò)程都可以利用FΔt＝p′－p，最后把每個(gè)短暫的過(guò)程相加，就得到整個(gè)過(guò)程的動(dòng)量定理。式中的F

應(yīng)該理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。（1）牛頓第二定律反映了力與加速度之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，而動(dòng)量定理反映了力作用一段時(shí)間的過(guò)程中，合力的沖量與物體初、末狀態(tài)的動(dòng)量變化間的關(guān)系；（2）牛頓第二定律只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子不適用；而動(dòng)量定理具有普適性。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ韯?dòng)量定理與牛頓第二定律的區(qū)別例題：

一個(gè)質(zhì)量為0.18kg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，速度的大小為45m/s（圖1.2-4）。若球棒與壘球的作用時(shí)間為0.002s，球棒對(duì)壘球的平均作用力是多大？二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ淼膽?yīng)用圖1.2-4分析球棒對(duì)壘球的作用力是變力，力的作用時(shí)間很短，在這個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)，力先是急劇增大，然后又急劇減小到零。在沖擊、碰撞這類問題中，相互作用時(shí)間很短，力的變化都具有這個(gè)特點(diǎn)。動(dòng)量定理適用于變力作用的過(guò)程，因此可以利用動(dòng)量定理計(jì)算球棒對(duì)壘球的平均作用力。

二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ淼膽?yīng)用根據(jù)動(dòng)量定理，可知?jiǎng)恿康淖兓恳欢〞r(shí)，作用的時(shí)間短，物體受的力就大；作用的時(shí)間長(zhǎng)，物體受的力就小。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ淼膽?yīng)用動(dòng)量定理的應(yīng)用玻璃杯掉在堅(jiān)硬的地面上很容易摔碎，掉在地毯上就不容易摔碎。跳高運(yùn)動(dòng)員要落在軟墊上如果一個(gè)質(zhì)量為50g的雞蛋從25樓自由下落，每層樓高3米，落到地面，與地面的碰撞時(shí)間一般0.002s左右，雞蛋對(duì)地面的平均沖力大?。浚ú挥?jì)空氣阻力，g

為10m/s2）二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ淼膽?yīng)用高空墜物

汽車碰撞試驗(yàn)二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿慷ɡ淼膽?yīng)用STSE一般發(fā)生交通事故時(shí)，汽車的碰撞時(shí)間都極短，且速度變化大，因此產(chǎn)生的沖力很大。1．沖量：I＝FΔt

；2．動(dòng)量定理：I＝Δp；三、小結(jié)1．如圖，一物體靜止在水平地面上，受到與水平方向成

θ

角的恒定拉力

F作用時(shí)間t

后，物體仍保持靜止?，F(xiàn)有以下看法：A．物體所受拉力F

的沖量方向水平向右B．物體所受拉力

F的沖量大小是

Ftcos

θC．物體所受摩擦力的沖量大小為0D．物體所受合力的沖量大小為0你認(rèn)為這些看法正確嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)述你的理由。四、練習(xí)答：A．錯(cuò)誤，物體所受拉力的沖量方向與拉力方向相同；B．錯(cuò)誤，物體所受拉力的沖量大小為Ft；C．錯(cuò)誤，物體所受摩擦力的沖量大小為

Ftcosθ

；D．正確，物體靜止，所以物體所受合力大小為零，物體所受合力的沖量大小為0。四、練習(xí)2．體操運(yùn)動(dòng)員在落地時(shí)總要屈腿，這是為什么？答：體操運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)的動(dòng)量是一定的，在落地過(guò)程中，動(dòng)量的變化量一定。由動(dòng)量定理可知，運(yùn)動(dòng)員受到的沖量I

一定；由I＝Ft

可知，體操運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)屈腿可以延長(zhǎng)作用時(shí)間t，可以減小運(yùn)動(dòng)員所受的平均沖力

F。四、練習(xí)3．如圖，用0.5kg的鐵錘釘釘子。打擊前鐵錘的速度為4m/s，打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，設(shè)打擊時(shí)間為0.01s，g

取10m/s2

。（1）不計(jì)鐵錘所受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力是多大？（2）考慮鐵錘所受的重力，鐵錘釘釘子的平均作用力是多大？（3）你分析一下，在計(jì)算鐵錘釘釘子的平均作用力時(shí)，在什么情況下可以不計(jì)鐵錘所受的重力。四、練習(xí)四、練習(xí)

4．高壓水槍的噴口半徑為r

，射出的水流速度為v

，水平地打在豎直墻壁上后速度變?yōu)?/p>

0

。設(shè)水的密度為ρ

，求高速水流對(duì)墻壁的平均沖力大小是多少？答：沿水流的方向建立坐標(biāo)系，高壓水槍每個(gè)

t時(shí)間內(nèi)噴出的高速水流可以視為一個(gè)圓柱體，圓柱體的高為

h＝vt

，圓柱體的體積為V＝πr2h＝πr2vt

，圓柱體的質(zhì)量為m＝ρV＝ρπr2vt，圓柱體的動(dòng)量大小為p＝mv＝ρπr2v2t，因?yàn)樗鞔虻綁Ρ谏虾笏俣茸優(yōu)榱?，所以水流所受的沖量為I＝－p＝－ρ