1.能在恒力情況下進行理論推導(dǎo),得出動量定理及其表達式。2.知道沖量概念,知道動量定理及其表達式的物理意義。3.知道動量定理適用于變力情況,領(lǐng)會求解變力沖量時的極限思想。4.會用動量定理解釋生活生產(chǎn)中的相關(guān)現(xiàn)象和解決實際問題。
如今的城市,每當(dāng)夜幕降臨,燈光璀璨,美麗壯觀。實現(xiàn)這些亮化效果,需要用到各種各樣的電路元器件組成電路。
兩個物體碰撞時,彼此間會受到力的作用,以上生活中的實例中,泡沫、襯墊起到了什么作用?一個物體動量的變化和它所受的力有怎樣的關(guān)系呢?
為了跳高運動的安全需要添置軟墊
機器人落地也要彎曲雙腿
運動物體落地時,為了保證安全基本都要采取緩沖動作
那動量是如何在緩沖中體現(xiàn)的呢?
通過碰撞實驗尋找相互作用中的守恒量時發(fā)現(xiàn),碰撞前后兩個物體動量的矢量和不變,但每個物體的動量都發(fā)生了變化。
單個物體動量發(fā)生變化的原因是什么?
質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運動,在與運動方向相同的恒力F的作用下,從t0到t(Δt=t-t0),速度由v0增加到vt,該過程中F與動量有什么關(guān)系?
表明動量的變化與力的時間積累效果有關(guān)。
注意:此式子僅適用于恒力引起的沖量
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=FΔt
2.單位:在國際單位制中,沖量的單位是?!っ耄柺荖·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:如果力的方向是變化的,則沖量的方向與相應(yīng)時間內(nèi)物體動量變化量的方向相同.
4.沖量是過程量:反映了力對時間的積累效應(yīng)。 它描述的是力作用在物體上的時間積累效應(yīng),求沖量時一定要明確所求的是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量。
還記得功的另一種定義方式嗎?
功是力對空間的積累效應(yīng)
(1)作用力與反作用力:作用力的沖量與反作用力的沖量總是等值、反向并在同一條直線上,但是作用力的功與反作用力的功不一定相等。
(2)內(nèi)力:對物體系統(tǒng)內(nèi)部,內(nèi)力作用的沖量的矢量和等于零,但內(nèi)力的功的代數(shù)和不一定為零。
例如人在船上行走——人對船的作用力與船對人的反作用力的沖量的矢量和等于零,但是人對船的作用力和船對人的反作用力都做正功,使人和船的動能都增加。
實際情況中一個物體將會受到多個力的作用。
6.求合沖量的兩種方法:(1)可分別求每一個力的沖量,再求各沖量的矢量和;(2)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t求解.
沖量的計算(1)求恒力的沖量沖量等于力和力的作用時間的乘積(無論物體是否運動,無論物體在該力的方向上是否有位移).(2)求變力的沖量①若力與時間成線性關(guān)系,則可用平均力求變力的沖量.
②若給出了力隨時間變化的圖像如圖2所示,可用面積法求變力的沖量.③利用動量定理求解.
例 如圖所示,在傾角為θ=37°的固定斜面上有一質(zhì)量m=5 kg的物體沿斜面下滑,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,物體下滑2 s的時間內(nèi),求:(sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g=10 m/s2)
(1)物體所受各力的沖量;
解析 重力的沖量IG=mgt=100 N·s,方向豎直向下彈力的沖量IN=mgtcs 37°=80 N·s,方向垂直斜面向上摩擦力的沖量If=μmgtcs 37°=16 N·s,方向沿斜面向上
(2)物體所受合力的沖量.
解析 合力的沖量I合=(mgsin 37°-μmgcs 37°)t=44 N·s,方向沿斜面向下.
1.內(nèi)容:物體在一個過程中所受力的沖量等于它在這個過程始末的____   .2.表達式:I=p′-p或F(t′-t)=     .
3.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Ft=mv′-mv是矢量式,在一維情況下運用動量定理解題時,要注意規(guī)定正方向.(3)公式中的F是物體所受的合外力,若合外力是均勻變化的力,則F應(yīng)是合外力在作用時間內(nèi)的平均值.
4.動量定理的應(yīng)用(1)定性分析有關(guān)現(xiàn)象①物體的動量變化量一定時,力的作用時間越短,力就越大,反之力就越小.②作用力一定時,力的作用時間越長,動量變化量越大,反之動量變化量就越小.(2)應(yīng)用動量定理定量計算的一般步驟
選定研究對象,明確運動過程
進行受力分析,確定初、末狀態(tài)
選取正方向,確定各矢量符號,列動量定理方程求解
例 對下列幾種物理現(xiàn)象的解釋,正確的是A.擊釘時,不用橡皮錘僅僅是因為橡皮錘太輕B.用手接籃球時,手往往向后縮一下,是為了減小沖量C.易碎品運輸時,要用柔軟材料包裝,船舷常常懸掛舊輪胎,都是為了 延長作用時間以減小作用力D.在車內(nèi)推車推不動,是因為車(包括人)所受推力的沖量為零
解析 擊釘時,不用橡皮錘是因為橡皮錘與釘子的作用時間長,作用力小,A項錯誤;用手接籃球時,手往后縮一下,是為了延長作用時間以減小作用力,B項錯誤;據(jù)動量定理F·t=Δp知,當(dāng)Δp相同時,t越長,作用力越小,C項正確;車能否移動或運動狀態(tài)能否改變?nèi)Q于所受的合外力,D項錯誤.
例 質(zhì)量為0.2 kg的小球以6 m/s、豎直向下的速度落至水平地面上,再以4 m/s的速度反向彈回.取豎直向上為正方向,g取10 m/s2.(1)求小球與地面碰撞前后動量的變化量;
答案 2 kg·m/s,方向豎直向上
解析 取豎直向上為正方向,則初動量為負,末動量為正,動量的變化量為Δp=p′-p=0.2×4 kg·m/s-0.2×(-6) kg·m/s=2 kg·m/s,方向豎直向上.
(2)若小球與地面的作用時間為0.2 s,求小球受到地面的平均作用力大小.
解析 由動量定理得(F-mg)t=Δp,
用動量定理解題時應(yīng)注意的問題1.列方程前首先選取正方向;2.分析速度時一定要選取同一參考系,一般選地面為參考系;3.公式中的沖量應(yīng)是合外力的沖量,求動量的變化量時要嚴格按公式,且要注意動量的變化量是末動量減去初動量.
例 一個質(zhì)量為0.18 kg的壘球,以25 m/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)?5 m/s,設(shè)球棒與壘球的作用時間為0.01 s.下列說法正確的是A.球棒對壘球的平均作用力大小為1 260 N,方向與壘球初速度方向相同B.球棒對壘球的平均作用力大小為360 N,方向與壘球初速度方向相同C.球棒對壘球的平均作用力大小為1 260 N,方向與初速度方向相反D.球棒對壘球做的功為36 J
取末速度方向為正方向,則v1=45 m/s,v0=-25 m/s,
與末速度方向相同,與初速度方向相反,

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第二節(jié) 物體動量變化的原因 動量定理

版本: 滬科技版(2020)

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