1.了解沖量的概念,理解動量定理的內涵。2.知道動量定理適用于變力情況,領會求變力沖量的極限思想。3.能用動量定理解釋生產生活中的有關現(xiàn)象,并會應用它解決實際問題。
1.定義______與_________________的乘積叫力的沖量。2.表達式I=________。3.方向沖量是矢量,沖量的方向與______的方向一致,沖量的方向跟_____________的方向一致。4.沖量的單位在國際單位制中是“_________”, 符號“________”。
『判一判』(1)沖量是矢量,其方向與動量的方向相同。(   )(2)力越大,力對物體的沖量越大。(   )(3)沖量就是物體的動量。(   )
1.內容物體在一個過程中所受力的_________等于它在這個過程始末的______________。2.定義式I=__________也可以寫作:F(t′-t)=___________。
『判一判』(4)若物體在一段時間內,其動量發(fā)生了變化,則物體在這段時間內的合外力一定不為零。(   )(5)碰撞時可產生沖擊力,要增大這種沖擊力就要設法增大沖擊力的作用時間。(   )(6)動量定理中說的“力的沖量”指的是合力的沖量,或者是各個力的沖量的矢量和。(   )(7)合外力越大,物體的動量變化率越大,動量變化的就越快。(   )
『選一選』汽車的安全氣囊是用來保護乘客的,使汽車在出現(xiàn)撞擊事故時,乘客不致發(fā)生致命傷害,關于安全氣囊的作用,下列說法正確的是(   )A.減小人的動能變化量B.減小人的動量變化量C.減小人的動量變化率D.減小人受到合外力的沖量解析:由于安全氣囊增加了人減速到零所用的時間,故可以減小人的動量變化率,也可以說減小人受到的合外力,選項C正確。
1.如果物體的動量發(fā)生的變化是一定的,那么作用的時間越短,物體受的力就越______;作用的時間越長,物體受的力就越______。2.如果作用力一定時,作用的時間越長,動量的變化量越______,作用的時間越短,動量的變化量越______。
『想一想』雞蛋從一米多高的地方自由落到地板上,肯定會被打破?,F(xiàn)在,在地板上放一塊厚泡沫塑料墊,讓雞蛋從同一高度自由落下,落到泡沫塑料墊上,看雞蛋會不會被打破,思考其中的道理。
解析:雞蛋落地動量變化Δp一定,雞蛋落到厚泡沫塑料墊上時,作用時間Δt變大,根據動量定理F·Δt=Δp,可知雞蛋所受的撞擊力減小,所以雞蛋不會破。
要點提煉1.對沖量的理解(1)沖量是過程量:沖量描述的是作用在物體上的力對時間的積累效應,與某一過程相對應。(2)沖量的矢量性:沖量是矢量,在作用時間內力的方向不變時,沖量的方向與力的方向相同,如果力的方向是變化的,則沖量的方向與相應時間內物體動量變化量的方向相同。(3)沖量的絕對性:沖量僅由力和時間兩個因素決定,具有絕對性。
2.沖量的計算(1)單個力的沖量:利用公式I=FΔt計算。(2)合力的沖量:①如果是一維情形,可以化為代數(shù)和,如果不在一條直線上,求合沖量遵循平行四邊形定則。②兩種方法:可分別求每一個力的沖量,再求各沖量的矢量和;另外,如果各個力的作用時間相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合·Δt求解。
(3)變力的沖量:由圖可知F-t圖線與時間軸之間所圍的“面積”的大小表示對應時間Δt內,力F的沖量的大小。
(1)沖量是矢量,求沖量的大小時一定要注意是力與其對應的時間的乘積。(2)判斷兩個力的沖量是否相同,必須滿足沖量的大小和方向都相同,缺一不可。
典例剖析1.如圖所示,質量為2 kg的物體沿傾角為30°,高為5 m的光滑斜面由靜止從頂端下滑到底端的過程中,g取10 m/s2,求:(1)重力的沖量;(2)支持力的沖量;(3)合力的沖量。
如圖所示,將質量為m=1 kg的小球,從距水平地面高h=5 m處,以v0=10 m/s的水平速度拋出,不計空氣阻力,g取10 m/s2。求:(1)拋出后0.4 s內重力對小球的沖量;(2)平拋運動過程中小球動量的增量Δp。
答案:(1)4 N·s,豎直向下(2)10 N·s,豎直向下
對動量定理的理解和應用
要點提煉1.對動量定理的理解(1)動量定理反映了合外力的沖量是動量變化的原因。(2)動量定理的表達式是矢量式,它說明合外力的沖量跟物體動量變化量不僅大小相等,而且方向相同。運用動量定理主要解決一維運動問題,要注意正方向的規(guī)定。
2.動量定理的應用(1)應用動量定理FΔt=Δp定性解釋常見物理現(xiàn)象。由上式可以看出如果保持Δp一定,則力作用的時間越短,沖力就越大。因此在需要增大作用力時,可盡量減少作用的時間,如打擊、碰撞等,由于作用時間短、作用力往往較大。反之,作用時間越長,力F就越小,因此在需要減小作用力的時候,可想辦法延長力的作用時間,如利用海綿或彈簧的緩沖作用來延長作用時間,達到減小作用力的目的。
(2)應用I=Δp求變力的沖量。如果物體受到大小、方向不變的力的作用,既可以應用FΔt求力的沖量,也可以根據物體動量變化量Δp的大小和方向來求出力的沖量。如果物體受到大小、方向改變的力的作用,則不能直接用FΔt求變力的沖量,這時可以求在該力沖量作用下物體動量變化量Δp的大小和方向,以求出變力的沖量。
3.應用動量定理解題的一般步驟(1)選定研究對象,明確運動過程。(2)進行受力分析和運動的初、末狀態(tài)分析。(3)選定正方向,根據動量定理列方程求解。
典例剖析2.一質量為m=100 g的小球從h=0.8 m高處自由下落到一厚軟墊上。若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點經歷了t=0.2 s,則這段時間內軟墊對小球的平均沖力為多少?(g取10 m/s2,不計空氣阻力)
如圖所示,用0.5 kg的鐵錘豎直把釘子釘進木頭里,打擊時鐵錘的速度為4.0 m/s。如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?,打擊的作用時間是0.01 s,那么:(1)不計鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子時,釘子受到的平均作用力是多少?(2)考慮鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子時,釘子受到的平均作用力又是多少?(g取10 m/s2)
答案:(1)200 N,方向豎直向下(2)205 N,方向豎直向下
動量定理和動能定理的比較
動量定理和動能定理都是求解力學問題的重要定理。應用時要特別注意選定研究對象和過程,注重受力情況分析和運動情況分析,靈活運用規(guī)律求解。特別注意運用動量定理解題需考慮速度的方向,運用動能定理解題則不需考慮速度的方向。
(多選)如圖所示,質量為m的小球從距離地面高H的A點由靜止開始釋放,落到地面上后又陷入泥沙中,由于受到阻力作用,到達距地面深度為h的B點時速度減為零。不計空氣阻力,重力加速度為g。關于小球下落的整個過程,下列說法正確的有( )
一、沖量1.關于沖量,下列說法正確的是(   )A.合力的沖量是物體動量變化的原因B.作用在靜止的物體上的力的沖量一定為零C.動量越大的物體受到的沖量越大D.沖量的方向與物體運動的方向相同
解析:力作用一段時間便有了沖量,而合力作用一段時間后,物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化,物體的動量也發(fā)生了變化,因此說合力的沖量使物體的動量發(fā)生了變化,A正確;只要有力作用在物體上,經歷一段時間,這個力便有了沖量,與物體處于什么狀態(tài)無關,B錯誤;物體所受沖量I=FΔt與物體動量的大小p=mv無關,C錯誤;沖量是矢量,其方向與力的方向相同,與物體運動方向無關,D錯誤。
二、動量定理2.(2023·四川省攀枝花市高二下學期期末)我國天津地標之一“天津之眼”是世界上唯一一個橋上瞰景摩天輪。摩天輪懸掛透明座艙,乘客隨座艙在豎直面內做軌道半徑為R、角速度為ω的勻速圓周運動,已知當?shù)刂亓铀俣葹間,質量為m的乘客從最高點運動到最低點過程中,重力的沖量大小為(   )
3.用水平力F拉一物體,使物體在水平地面上由靜止開始做勻加速直線運動,t1時刻撤去拉力F,物體做勻減速直線運動,到t2時刻停止。其速度—時間圖像如圖所示,且α>β,若拉力F做的功為W1,沖量大小為I1;物體克服摩擦阻力f做的功為W2,摩擦阻力沖量大小為I2。則下列選項正確的是(   )A.W1>W2;I1>I2 B.W1I2C.W1

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2 動量定理

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