
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.理解動(dòng)量和沖量的定義。
2.能從牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出動(dòng)量定理的表達(dá)式,理解動(dòng)量定理的表述,知道動(dòng)量定理也適用變力。
3.能夠運(yùn)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)現(xiàn)象,處理有關(guān)問題。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
動(dòng)量定理的推導(dǎo)及文字表述。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】
應(yīng)用動(dòng)量定理解決實(shí)際有關(guān)問題。
【學(xué)習(xí)過程】
一、用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律
1.推導(dǎo)過程
物體受恒力作用做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)刻t物體的初速度為v,在時(shí)刻t′的末速度為v′。
2.意義:ΔP/Δt反映動(dòng)量變化的______,物體動(dòng)量的變化率等于它__________。
二、動(dòng)量定理
1.沖量
(1)概念:____與______________的乘積。
(2)定義式:I=______。
(3)物理意義:沖量是反映力對(duì)______累積效果的物理量,力越大,作用時(shí)間越長,沖量就越______。
(4)單位:在國際單位制中,沖量的單位是__________,符號(hào)為________。
(5)矢量性:與力的方向______。
2.動(dòng)量定理
(1)內(nèi)容:物體在一個(gè)過程始末的__________等于它在這個(gè)過程中所受力的______。
(2)公式:Ft=________或________________=I。
3.動(dòng)量定理與牛頓第二定律
(1)聯(lián)系:
動(dòng)量定理的物理實(shí)質(zhì)與牛頓第二定律是______,但在很多問題中,動(dòng)量定理應(yīng)用起來更方便。
(2)區(qū)別:
①反映的對(duì)應(yīng)關(guān)系不同:牛頓第二定律是反映__________之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系;而動(dòng)量定理是反映在某段運(yùn)動(dòng)過程中力對(duì)時(shí)間的積累(沖量)與該過程物體的__________之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
②適用范圍不同: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)的物體和__________不適用,而動(dòng)量定理是__________的。
【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,被球棒擊打后,反向水平飛回,速度的大小為45m/s。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?
【課堂練習(xí)】
1.物體A和B用輕繩相連,在輕質(zhì)彈簧下靜止不動(dòng),如圖甲所示,物體A的質(zhì)量為m,物體B的質(zhì)量為M。當(dāng)連接A、B的繩突然斷開后,物體A上升經(jīng)某一位置時(shí)速度的大小為v,這時(shí)物體B下落速度的大小為u,如圖乙所示。這段時(shí)間里,彈簧的彈力對(duì)物體A的沖量為( )
A.mv B.mv-Mu
C.mu+Mu D.mv+mu
2.在光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量均為2kg的質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)a在水平恒力Fa=4N作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)4s,質(zhì)點(diǎn)b在水平恒力Fb=4N作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)4m,比較這兩質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)歷的過程,可以得到的正確結(jié)論是( )
A.質(zhì)點(diǎn)a的位移比質(zhì)點(diǎn)b的位移大
B.質(zhì)點(diǎn)a的末速度比質(zhì)點(diǎn)b的末速度小
C.力Fa做的功比力Fb做的功多
D.力Fa的沖量比力Fb的沖量小
3.如圖所示,質(zhì)量為m的物體在跟水平方向成θ角的力F作用下,以速度v勻速前進(jìn)t秒鐘,則物體在這段時(shí)間內(nèi)受到力F的沖量與合外力的沖量各為( )
A.Ft,F(xiàn)tcsθ B.Ftsinθ,F(xiàn)tcsθ
C.Ft,F(xiàn)tsinθ D.Ft,0
4.(2009?重慶高考)2009年中國女子冰壺隊(duì)首次獲得了世界錦標(biāo)賽冠軍,這引起了人們對(duì)冰壺運(yùn)動(dòng)的關(guān)注。冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡(jiǎn)化為如下過程:如圖16-6-7所示,運(yùn)動(dòng)員將靜止于O點(diǎn)的冰壺(視為質(zhì)點(diǎn))沿直線OO′推到A點(diǎn)放手,此后冰壺沿AO′滑行,最后停于C點(diǎn)。已知冰面和冰壺間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,冰壺質(zhì)量為m,AC=L,CO′=r,重力加速度為g。
(1)求冰壺在A點(diǎn)的速率;
(2)求冰壺從O點(diǎn)到A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中受到的沖量大小;
(3)若將BO′段冰面與冰壺間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小為0.8μ,原只能滑到C點(diǎn)的冰壺能停于O′點(diǎn),求A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離。
5.如圖所示,l、m已知(l為擺長,m為擺球質(zhì)量),最大擺角小于5°,當(dāng)小球擺到B點(diǎn)并向左運(yùn)動(dòng)時(shí),有質(zhì)量為M置于光滑水平面上的物體在一水平向右恒力作用下開始運(yùn)動(dòng),要使兩物體的動(dòng)量有可能相同,作用在物體上的恒力應(yīng)為多大?
6.如圖所示,固定在輕質(zhì)彈簧的兩端質(zhì)量分別為M1=0.5kg、M2=1.49kg的兩個(gè)物體,置于光滑的水平面上,M1靠在光滑的豎直墻上。現(xiàn)有一顆質(zhì)量M=0.01kg的子彈,以600m/s的水平速度射入M2中,最后M1和M2都將向右運(yùn)動(dòng)。求豎直墻對(duì)M1的沖量。
答案:
1.D
2.AC
3.D
4.(1)2μgL(2)m2μgL(3)L-4r
5.2(1-csθ)2n+1πmg(n=1,2,3,……)
6.大小為12N?s,方向向右
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