物理選擇性必修 第一冊第一章 動量守恒定律2 動量定理精品課件ppt

這是一份物理選擇性必修 第一冊第一章 動量守恒定律2 動量定理精品課件ppt，共32頁。PPT課件主要包含了動量定理，第一部分，沖量與功的比較，N·S，IFt，WFxcosθ，N·mJ，改變物體的動量，改變物體的動能，一段時間內(nèi)的變力等內(nèi)容，歡迎下載使用。
有些船和碼頭常懸掛一些老舊輪胎，你知道這些輪胎有什么作用嗎？
主要的用途是減輕船舶靠岸時碼頭與船體撞擊。
你還能舉出哪些類似的例子呢？
以下圖片中的原理和上述例子相同的有哪些？
以上情景中物體的受力與各自的動量變化有怎樣的關(guān)系呢？
【情景1】在光滑水平面上的質(zhì)量為m 的物體在水平恒力F 的作用下，經(jīng)過時間t，速度由v 變?yōu)関′。
【分析】如圖所示,物體的初動量為 p= mv,末動量為p′ = mv′ ,由加速度的定義式:由牛頓第二定律F = ma = ,可得Ft= mv′ - mv ，即Ft= p′ - p
【情景2】假設(shè)在拉力 F 和阻力f 的共同作用下，質(zhì)量為m的物塊的速度由v1 變?yōu)関2 ，已知兩力作用的時間為 t，試運用運動學(xué)公式和牛頓第二定律來表述加速度，聯(lián)立兩式消去加速度，找出力與質(zhì)量和速度的關(guān)系。
高一物理我們曾經(jīng)學(xué)過類似的知識，假定一個質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上受到恒力F的作用，做勻變速直線運動，初始時刻物體的速度為v，經(jīng)過一段位移?x，它的速度為v'.
我們把F?x認為是力在位移上的累積，稱為力的功。
那么我們是不是可以把F?t 認為是力對時間的累積呢？
請同學(xué)們閱讀課文，總結(jié)找一下有關(guān)沖量的概念。
１.定義：作用在物體上的力和作用時間的乘積，叫做該力對這個物體的沖量I，用公式表示為 I=Ft
2.單位：在國際單位制中，沖量的單位是牛·秒，符號是N·s
3.沖量是矢量：方向由力的方向決定，若為恒定方向的力，則沖量的方向跟這力的方向相同
4.沖量是過程量，反映了力對時間的積累效應(yīng)
回想一下之前學(xué)習(xí)過的功，想想它與沖量有哪些異同？
某個力對物體有沖量,力對物體不一定做功；某個力對物體做了功,力對物體一定有沖量。
力對時間的積累, 對應(yīng)一段時間
力對位移的積累, 對應(yīng)一段位移
正負表示與正方向相同或相反
正負表示動力做功或阻力做功
請簡述實驗方案設(shè)計方案？
如果在一段時間內(nèi)的作用力是一個變力，又該怎樣求這個變力的沖量？
近似認為物體在每一時段以受到某一恒力
一段時間內(nèi)的變力的沖量
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(yīng)時間t0內(nèi)，力F0的沖量的大小。
（1）把碰撞過程細分為很多短暫過程，每個短暫過程中物體所受得力沒有很大的變化，這樣對于每個短暫過程就能夠應(yīng)用 Ft =Δp ，把應(yīng)用于每個短暫過程的關(guān)系式相加，就得到整個過程的動量定理。在應(yīng)用Ft =Δp處理變力問題時，式中F應(yīng)該理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值。
（2）對于方向不變、大小隨時間均勻變化的變力,沖量也可用I=F(t'-t)計算,但式中的F應(yīng)為Δt時間內(nèi)的平均力,即
沖量與物體動量的改變量間的關(guān)系有什么具體定量關(guān)系？
方案二：利用打點計時器測速
1.內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化，這就是動量定理。
(1)表明合外力的沖量是動量變化的原因；
(2)動量定理是矢量式，合外力的沖量方向與物體動量變化的方向相同;
4.動量定理的適用范圍
(1)動量定理不但適用于恒力，也適用于隨時間變化的變力，對于變力，動量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值；
(2)動量定理不僅可以解決勻變速直線運動的問題，還可以解決曲線運動中的有關(guān)問題，將較難的計算問題轉(zhuǎn)化為較易的計算問題；
(3)動量定理適用于宏觀低速、微觀現(xiàn)象和變速運動等問題。
動量定理的優(yōu)點：不考慮中間過程，只考慮初末狀態(tài)。
【例題】一個質(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，速度大小變?yōu)?5m/s，設(shè)球棒與壘球的作用時間 為0.01s。球棒對壘球的平均作用力是多大？
【解析】壘球的初動量為
p=mv=0.18×25kg·m/s=4.5kg·m/s
pˊ=mvˊ=(－0.18)×25 kg·m/s= － 8.1kg·m/s
由動量定理知壘球所受的平均作用力為
負號表示力的方向與壘球飛來的方向相反
你能總結(jié)一下利用動量定理解答問題方法和注意事項嗎？
1、確定研究對象：一般為單個物體；
4、選定正方向，確定在物理過程中研究對象的動量的變化；
5、根據(jù)動量定理列方程，統(tǒng)一單位后代入數(shù)據(jù)求解。
2、明確物理過程：受力分析，求出合外力的沖量；
3、明確研究對象的初末狀態(tài)及相應(yīng)的動量；
現(xiàn)在你能解釋開始的問題，物體的受力與各自的動量變化有怎樣的關(guān)系呢？
這些場景中的墊子、沙坑、輪胎的緩沖為什么可以保護好人和船不受到太大力的作用？
這些場景中為什么物體可以獲得更大的作用力呢？
人們常說“滴水穿石”，請你根據(jù)下面所提供的信息，估算水對石頭的沖擊力的大小。一瀑布落差為h＝20 m，水流量為Q＝0.10 m3/s，水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，水在最高點和落至石頭上后的速度都認為是零。(落在石頭上的水立即流走，在討論石頭對水的作用時可以不考慮水的重力，g取10 m/s2)
1.基本方法：用動量定理解決流體問題，一般采用微元法：即取一個很短時間Δt，對Δt內(nèi)流出液體Δm用動量定理。
2.解題的關(guān)鍵：（1）確定Δm與Δt、液體的速度、密度等關(guān)系。 （2）確定Δm作用前后速度的變化。（3）Δt趨近零時，Δm很小，所受的重力均不計。
3.特點：⑴對水槍噴射問題，當空中水柱穩(wěn)定后，空中水的體積不變，任何時間內(nèi)從槍口射出的水等于射向墻壁或物體的水。⑵若水柱不散開，水柱的橫截面積與水的速度成反比。
利用牛頓第二定律推導(dǎo)動量定理
1.(沖量的理解)下面關(guān)于沖量的說法正確的是(　　)A.物體受到很大的沖力時,其沖量一定很大B.當力與位移垂直時,該力的沖量為零C.不管物體做什么運動,在相同時間內(nèi)重力的沖量相同D.只要力的大小恒定,其相同時間內(nèi)的沖量就恒定答案:C解析:沖量是力與時間的乘積,是矢量,力大,沖量不一定大,A錯誤;當力與位移垂直時,該力的沖量不為零,B錯誤;不管物體做什么運動,在相同時間內(nèi)重力的沖量相同,C正確;力的大小恒定,其相同時間內(nèi)沖量方向不一定相同,D錯誤。
2.(動量定理的理解)(多選)在任何相等時間內(nèi),物體動量的變化量總是相等的運動可能是(　　)A.勻速圓周運動B.勻變速直線運動C.自由落體運動D.平拋運動答案:BCD解析:物體做勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動所受的合外力恒定不變。由動量定理可知,它們在任何相等時間內(nèi)的動量變化量總相等,而物體做勻速圓周運動合外力是變力,故B、C、D均正確,A錯誤。
3.(定性分析問題)如圖所示,從高處跳到低處時,為了安全,一般都要屈腿,這樣做是為了(　　)A.減小沖量B.減小動量的變化量C.增大與地面的沖擊時間,從而減小沖力D.增大人對地面的壓強,起到安全作用答案:C解析:人在和地面接觸時,人的速度減為零,由動量定理可知(F-mg)t=Δp,而屈腿可以增加人著地的時間,從而減小受到地面的沖擊力,故選C。
4.(動量定理的應(yīng)用)將質(zhì)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(nèi)重力對小球的沖量;(2)平拋運動過程中小球動量的增量Δp;(3)小球落地時的動量p'。 答案:(1)4 N·s　方向豎直向下(2)10 kg·m/s　方向豎直向下