物理選擇性必修 第一冊2 動量定理授課ppt課件

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1.學會應用動量定理解決多過程問題.(重點)2.學會應用動量定理處理多物體組成的系統(tǒng)的問題.(難點)3.學會應用動量定理處理連續(xù)質(zhì)量變動的問題.(重點)
目標一　用動量定理解決多過程問題
(1)利用動量定理解決多過程問題時，可以針對每個階段分別應用動量定理，還可以對整個過程應用動量定理；(2)在多個連續(xù)的運動過程中，物體所受外力的沖量的矢量和等于全過程動量的變化量.
1.(課本第10頁第5題)一個質(zhì)量為60 kg的蹦床運動員，從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0 m高處.已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為0.8 s，g取10 m/s2.(1)求運動員與網(wǎng)接觸的這段時間內(nèi)動量的變化量.
答案　1 080 kg·m/s，方向豎直向上　
設運動員著網(wǎng)時的速度大小為v，
選豎直向上為正方向，運動員與網(wǎng)接觸的時間內(nèi)，Δp＝mv′＋mv＝1 080 kg·m/s，方向豎直向上.
(2)求網(wǎng)對運動員的平均作用力大小.
答案　1 950 N　
(3)求從自由下落開始到蹦回離水平網(wǎng)面5.0 m高處這一過程中運動員所受重力的沖量、彈力的沖量.
答案　1 560 N·s，方向豎直向下　1 560 N·s，方向豎直向上
下落時間t1＝0.8 s上升時間t2＝1 s故重力的沖量大小為IG＝mg(t1＋t2＋Δt)＝1 560 N·s，方向豎直向下全過程，由動量定理：IG－I彈＝Δp′＝0得：I彈＝1 560 N·s，方向豎直向上.
2.(課本第29頁第2題改編)用水平力拉一個質(zhì)量為m的物體，使它在水平面上從靜止開始運動，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，經(jīng)過時間t后，撤去這個水平力，物體又經(jīng)過2t停止運動，則拉力的大小為多少？
選物體運動方向為正方向，對物體，在整個運動過程中，由動量定理得：Ft－μmg(t＋2t)＝0－0，解得：F＝3μmg.
目標二　用動量定理解決多物體問題
動量定理適用范圍：(1)動量定理不僅適用于恒力，而且也適用于隨時間而變化的力.(2)對于變力，動量定理中的力F應理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值.(3)對于兩個物體組成的系統(tǒng)，它們間的相互作用力的沖量的矢量和總為零，所以動量定理也適用于物體系統(tǒng)，沖量表達式為IF＝(m1v1′＋m2v2′)－(m1v1＋m2v2)，其中IF是系統(tǒng)外力沖量的矢量和.
3.物體A和B用輕繩相連掛在輕質(zhì)彈簧下靜止不動，如圖甲所示.A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為m′.當連接A、B的繩突然斷開后，物體A上升經(jīng)過某一位置時的速度大小為v，這時物體B下落速度大小為u，如圖乙所示.在這段時間里，彈簧的彈力對物體A的沖量大小為A.mv B.mv－m′uC.mv＋m′u D.mv＋mu
方法一：取向上為正方向，選A為研究對象：I彈－mgt＝mv－0①選B為研究對象：－m′gt＝－m′u－0②由①②得I彈＝mv＋mu方法二：選取向上為正方向，對A、B系統(tǒng)：I彈－(mg＋m′g)t＝mv－m′u①對B：m′gt＝m′u②由①②得I彈＝mv＋mu，故D正確.
4.如圖所示，質(zhì)量M＝2 kg的木板靜止放在光滑水平面上，木板右端放著質(zhì)量m＝1 kg的物塊，木板和物塊間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2.木板在水平恒力F＝8 N的外力作用下運動了2 s，木板足夠長，求：(1)此過程恒力F的沖量大小；
F的沖量大小IF＝Ft＝16 N·s
(2)此時木板和物塊的總動量的大小.(重力加速度g取10 m/s2)
方法一：選向右為正方向，此時對物塊：μmgt＝mv1，得p1＝mv1＝4 N·s對木板：Ft－μmgt＝Mv2，得p2＝Mv2＝12 N·s故總動量的大小p＝p1＋p2＝16 N·s.方法二：對系統(tǒng)，IF＝mv1＋Mv2＝Ft＝16 N·s.
目標三　連續(xù)變質(zhì)量問題
5.在某些小區(qū)的自助洗車設備中，有一種是用高壓水流沖洗汽車表面.今有一汽車高壓水槍，設水槍噴水口橫截面積為S，由槍口噴出的高壓水流流速為v，假設水柱垂直噴射到汽車豎直的表面上，沖擊汽車豎直表面后水的速度變?yōu)榱?，已知水的密度為ρ，則水柱對汽車豎直表面的平均沖擊力為A.ρSv2 B.2ρSv2C.ρSv D.2ρSv
由題可知水柱的橫截面積為S，則t時間內(nèi)噴水質(zhì)量為m＝ρSvt，以水柱的運動方向為正方向，對其與汽車碰撞過程采用動量定理(水平分運動)，有－Ft＝0－mv，聯(lián)立解得F＝ρSv2，根據(jù)牛頓第三定律可得水柱對汽車豎直表面的平均沖擊力為ρSv2，故A正確，B、C、D錯誤.
6.如圖所示，塑料水槍是兒童們夏天喜歡的玩具，但是也有兒童眼睛被水槍擊傷的報道，因此，限制塑料水槍的威力就成了生產(chǎn)廠家必須關注的問題.水槍產(chǎn)生的水柱對目標的沖擊力與槍口直徑、出水速度等因素相關.設有一水槍，槍口直徑為d，出水速度為v，儲水箱的體積為V.求：(1)水槍充滿水可連續(xù)用多少時間；
(2)設水的密度為ρ，水柱水平地打在豎直平面(目標)上后速度變?yōu)榱?，則水柱對目標的沖擊力是多大？你認為要控制水槍威力關鍵是控制哪些因素？不考慮重力、空氣阻力等影響，認為水柱到達目標的速度與水柱出槍口時的速度相同.
Δt時間內(nèi)從槍口噴出的水的質(zhì)量
質(zhì)量為m的水在Δt時間內(nèi)與目標作用，設目標對水柱的作用力大小為F，以水噴出的方向為正方向，由動量定理得：
可見，要控制水槍威力關鍵是要控制槍口直徑d和出水速度v.
應用動量定理分析連續(xù)變質(zhì)量問題的方法是微元法，具體步驟為：(1)確定一小段時間Δt內(nèi)的連續(xù)體為研究對象；(2)寫出Δt內(nèi)連續(xù)體的質(zhì)量Δm與Δt的關系式；(3)分析連續(xù)體的受力情況和動量變化；(4)應用動量定理列式、求解.