高中物理-22.6《用動量概念表示牛頓的第二定律》課件-新人教版選修3-5

高中物理新人教版

選修３-5系列課件第一頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。16.6?用動量概念表示

牛頓的第二定律?第二頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。教學目標〔一〕知識與技能1．理解動量定理確實切含義和表達式，知道動量定理適用于變力。2．會用動量定理解釋有關物理現象，并能掌握一維情況下的計算問題?！捕尺^程與方法運用牛頓運動定律和運動學公式推導出動量定理表達式?！踩城楦?、態(tài)度與價值觀通過運用所學知識推導新的規(guī)律，培養(yǎng)學生學習的興趣。激發(fā)學生探索新知識的欲望。第三頁，編輯于星期四：二十三點四十二分?！锝虒W重點理解動量定理確實切含義和表達式★教學難點會用動量定理解釋有關物理現象，并能掌握一維情況下的計算問題★教學方法教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。★教學用具：生雞蛋、鋪有較厚的海綿墊的白鐵桶、細線、金屬小球、橡皮筋、鐵架臺等，投影片，多媒體輔助教學設備★課時安排1課時 第四頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。觀察并思考雞蛋從一米多高的地方落到地板上，肯定會被打破，現在，在地板上放一塊泡沫塑料墊，讓雞蛋落到泡沫塑料上，會看到什么現象？你能解釋這種現象嗎？第五頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。生活中的這些現象都是什么原理呢？

第六頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。FFFFFFFFv=v0v=vt————F作用了時間t————

質量為M的物體在水平恒力F的作用下，經過時間t，速度由v0變?yōu)関t，第七頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。FFv=v0v=vt———F作用了時間t———分析：由牛頓第二定律知：F=m

a而加速度：整理得：第八頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。1、沖量〔I〕：在物理學中，物體受到的力與力的作用時間的乘積叫做力的沖量。I=F·t，單位—?！っ搿睳·s〕它是矢量，方向與力的方向相同。2、動量〔P〕：運動物體的質量與它的速度的乘積叫做物體的動量。P=mv單位—千克米每秒〔kg·ms-1〕，它是矢量，方向與速度的方向相同。第九頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。因此，上式可以表述為：物體所受的合外力的沖量等于物體動量的變化。即I=△P這個結論叫做動量定理你能夠再舉一些應用動量定理的例子嗎？第十頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。應用舉例1、用錘子使勁壓釘子，就很難把釘子壓入木塊中去，如果用錘子以一定的速度敲釘子，釘子就很容易鉆入木塊，這是為什么？分析：壓鐵釘與敲鐵釘區(qū)別在于：壓鐵釘時錘子是靜止在鐵釘上，敲鐵釘時，鐵錘以較大的速度與鐵釘碰撞；壓鐵釘時作用時間長，而敲鐵釘作用時間短，致使鐵釘受到的作用力不同．第十一頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。2、雜技表演時，?？煽匆娪腥擞描F錘猛擊放在“大力士〞身上的大石塊，石裂而人不傷，這是什么道理？請加以分析．分析：大石塊意味它的質量很大：“猛擊〞表示作用力很大，且作用時間極短；“人未受傷〞說明大石塊對人身體的壓強不大．第十二頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。用鐵錘猛擊放在“大力上〞身上的大石塊，大石塊受到很大的打擊力而破裂，但是，根據動量定理得對大石塊來說，雖然受到的作用力F很大，但力作用時間極短，而大石塊的質量又很大，因而引起的速度變化就很小，即大石塊幾乎沒有向下運動，而且石塊與人的身體接觸面積又較大，據，所以人身體受的壓強并不很大，故此人不會受傷〔當然，這還和表演者技術本領有關〕．第十三頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。驚呼后的斷想據報載：1962年，一架“子爵號〞客機，在美國的伊利奧特市上空與一只天鵝相撞，客機墜毀，飛行員彈射逃生。第十四頁，編輯于星期四：二十三點四十二分?！窘馕觥吭O鳥的質量m=1.0kg，鳥的身長L=15cm〔除去毛〕，鳥與飛機相撞面積S=0.01m2，相撞前鳥的速度約為0〔因遠小于飛機速度〕，相撞后其速度與飛機相同.飛機飛行速度v=600m/s〔現代超音速飛機的飛行速度是聲速的二到三倍〕，因飛機質量M>m,故相撞過程中飛機速度不變，因此，撞擊時間t=L/v=0.15/600s=2.5×10-4s.第十五頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。取鳥為研究對象，因撞擊時間極短，因此可認為撞擊時間內，鳥受到飛機對它的撞擊力為F.根據動量定理可得：F·t=mv1-mv0F=(mv1-mv0)/t=1.0×600/2.5×10-4N=2.4×106N.這里所求出的撞擊力F，實際上只是撞擊時間內的平均值，可近似認為撞擊力的峰值Fm=2F=4.8×106N.第十六頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。根據牛頓第三定律可知，鳥與飛機相撞時，飛機所受的最大撞擊力亦為4.8×106N，這樣巨大的撞擊力對撞擊外表產生的壓強P=F/S=4.8×106/0.01=4.8×108Pa，這樣巨大的壓強造成機毀鳥亡的結果是不稀奇的.第十七頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。南瓜炮彈擊穿汽車來自美國印第安納州埃利茨維爾的布里斯托創(chuàng)造了一中“南瓜炮〞?！澳瞎吓讪曋丶s兩噸，發(fā)射重10磅〔約4.54公斤〕的“南瓜炮彈〞所需的推力高達11300磅〔約5130公斤〕，“南瓜炮彈〞離開炮口的時速達900英里〔約1448公里〕。布里斯托準備帶著他的創(chuàng)造參加首屆南瓜推力比賽。在日前的測試中，這枚“南瓜炮〞發(fā)射的“南瓜炮彈〞擊穿了一輛1978年的舊車后部。根據這些數據，你能利用所學估算出炮彈對汽車的沖力大小嗎？

第十八頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。第十九頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。第二十頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。3、動量的變化1、定義：動量變化就是在某過程中的末動量與初動量的矢量差。2、表示式∶△P=Pt-P03、動量的變化的求解:動量是矢量，求解△P時應用平行四邊形定那么(△P，P0----鄰邊，Pt----對角線〕，在一維情況下可首先規(guī)定一個正方向，這時求動量的變化就可以簡化為代數運算了。第二十一頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。例一：一個質量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度水平向右運動，碰到一塊豎硬的大理石后被彈回，沿著同一直線以2m/s的速度水平向左運動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？vv′第二十二頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。例1解：取水平向右的方向為正方向，碰撞前鋼球的速度v=2m/s，碰撞前鋼球的動量P=mv=0.2×2kg·m/s=0.4kg·m/s。碰撞后鋼球的速度為v′=0.2m/s，碰撞后鋼球的動量為p′=mv′=-0.2×2kg·m/s=-0.4kg·m/s。△p=

p′-

P=-0.4kg·m/s-0.4kg·m/s=0.8kg·m/s，且動量變化的方向向左。vv′第二十三頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。例二：一個質量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度斜射到堅硬的大理石板上，入射的角度是45o，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45o，速度大小仍為2m/s，用作圖法求出鋼球動量變化大小和方向？v′v45o45o第二十四頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。例2解：碰撞前后鋼球不在同一直線運動，據平行四邊形定那么，以△P和P為鄰邊做平行四邊形，那么Pt就等于對解線的長度，對角線的指向就表示Pt的方向.△p=p′-po方向豎直向上,大小就等于該鄰邊的長度。v′v45o45o第二十五頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。【注意】1、動量定理可由牛頓第二定律以及加速度的定義式導出，故它是牛頓第二定律的另一種形式，但是兩者仍有很大區(qū)別：（1）牛頓第二定律是一個瞬時關系式，它反映某瞬時物體所受合外力與加速度之間關系（僅當合外力為恒定不變時，a為恒量，整個過程與某瞬時是一致的）；（2）而動量定理是研究物體在合外力持續(xù)作用下，在一段時間里的累積效應，在這段時間內，物體的動量獲得增加．2、應用動量定理時，應特別注意Ft為矢量，是矢量差，而且F是合外力．3、對于變力的情況，動量定理中的F可看成是變力在作用時間內的平均值．第二十六頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。典型例題1甲、乙兩個質量相同的物體，以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運動，乙物體先停下來，甲物體又經較長時間停下來，下面表達中正確的選項是．A、甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量B、兩個物體受到的沖量大小相等C、乙物體受到的沖量大于甲物體受到的沖量D、無法判斷B第二十七頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。典型例題2質量為0.1kg的小球，以10m／s的速度水平撞擊在豎直放置的厚鋼板上，而后以7m／s的速度被反向彈回，設撞擊的時間為0.01s，并取撞擊前鋼球速度的方向為正方向，那么鋼球受到的平均作用力為A．30NB．－30NC．170ND．－170ND第二十八頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。典型例題3質量為m的鋼球自高處落下，以速率Ｖ１碰地，豎直向上彈回，碰撞時間極短離地的速率為v2，在碰撞過程中，地面對鋼球的沖量的方向和大小為A．向下，m(v1-v2)B．向下，m(v1+V2)C．向上，m(v1-v2)D．向上，m(v1+V2)D第二十九頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。典型例題4一質量為100g的小球從0.8m高處自由下落到一個軟墊上，假設從小球接觸軟墊到小球陷至最低點經歷了0.2s，那么這段時間內軟墊對小球的沖量為〔g取10m/s2，不計空氣阻力〕第三十頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。典型例題5質量為m的物體靜止在足夠大的水平面上，物體與桌面的動摩擦因數為μ，有一水平恒力F作用于物體上并使之加速前進，經t1秒后去掉此恒力，求物體運動的總時間．第三十一頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。5、運用動量定理解題步驟：〔1〕確定研究對象；〔2〕明確研究過程，對研究對象進行受力分析?！?〕找出物體的初末狀態(tài)并確定相應的動量；〔4〕選定正方向；〔5〕根據動量定理列方程求解；〔6〕對結果進行必要的分析。第三十二頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。習題精選1、在以下各種運動中，任何相等的時間內物體動量的增量總是相同的有〔〕A、勻加速直線運動B、平拋運動C、勻減速直線運動D、勻速圓周運動ABC第三十三頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。2、對物體所受的合外力與其動量之間的關系，表達正確的選項是：A、物體所受的合外力與物體的初動量成正比；B、物體所受的合外力與物體的末動量成正比；C、物體所受的合外力與物體動量變化量成正比；D、物體所受的合外力與物體動量對時間的變化率成正比．D第三十四頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。3、把重物G壓在紙帶上，用一水平力緩緩拉動紙帶，重物跟著物體一起運動，假設迅速拉動紙帶，紙帶將會從重物下抽出，解釋這些現象的正確說法是：A、在緩慢拉動紙帶時，紙帶給物體的摩擦力大；B、在迅速拉動紙帶時，紙帶給物體的摩擦力??；C、在緩慢拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量大；D、在迅速拉動紙帶時，紙帶給重物的沖量?。瓹D第三十五頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。4、從同一高度的平臺上，拋出三個完全相同的小球，甲球豎直上拋，乙球豎直下拋，丙球平拋．三球落地時的速率相同，假設不計空氣阻力，那么〔〕A、拋出時三球動量不是都相同，甲、乙動量相同，并均不小于丙的動量B、落地時三球的動量相同C、從拋出到落地過程，三球受到的沖量都不同D、從拋出到落地過程，三球受到的沖量不都相同C第三十六頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。6、跳高運發(fā)動在跳高時總是跳到沙坑里或跳到海綿上，這樣做是為了〔〕A、減小運發(fā)動的動量變化B、減小運發(fā)動所受的沖量C、延長著地過程的作用時間D、減小著地時運發(fā)動所受的平均沖力CD第三十七頁，編輯于星期四：二十三點四十二分。7、質