
船靠岸時(shí)邊緣上的廢舊輪胎
物體碰撞會(huì)受到力的作用,物體動(dòng)量變化和力有什么關(guān)系?
1.理解沖量的概念,知道沖量是矢量,理解動(dòng)量定理及其表達(dá)式。
2.能夠利用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
創(chuàng)設(shè)情景:質(zhì)量為m的物體受到恒定的合力F的作用,做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
6.沖量的絕對(duì)性沖量?jī)H由力和時(shí)間兩個(gè)因素決定,具有絕對(duì)性。
5.沖量是過(guò)程量:沖量反映了力對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng)。研究沖量時(shí),必須明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間內(nèi)對(duì)哪個(gè)物體的沖量。
②兩種方法:可分別求每一個(gè)力的沖量,再求各沖量的矢量和;另外,如果各個(gè)力的作用時(shí)間相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合·Δt求解。
(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。
(1)單個(gè)力的沖量:利用公式I=Ft計(jì)算。
特別提醒:(1)沖量是矢量,求沖量的大小時(shí)一定要注意是力與其對(duì)應(yīng)的時(shí)間的乘積。(2)判斷兩個(gè)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。
1.如圖所示,一個(gè)小孩沿水平方向用最大的力F推靜止在水平地面上的小汽車,但推了很久時(shí)間t都無(wú)法使它運(yùn)動(dòng),就這個(gè)問題兩個(gè)同學(xué)展開討論。甲同學(xué)說(shuō):汽車沒動(dòng)是因?yàn)樾『⒔o汽車的推力的沖量為零。乙同學(xué)說(shuō):小孩給汽車的推力的沖量不為零,汽車沒動(dòng)是因?yàn)樗艿暮狭Φ臎_量為零。誰(shuí)說(shuō)的對(duì)?
答案:乙說(shuō)的對(duì)。解析:小孩給汽車的推力的沖量大小為I=F·t。汽車沒動(dòng)說(shuō)明它所受的合力為零,故其合外力的沖量為零。
2.(多選)恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上,如圖16-2-4所示,由于地面對(duì)物體的摩擦力較大,沒有被拉動(dòng),則經(jīng)時(shí)間t,下列說(shuō)法正確的是( )A.拉力F對(duì)物體的沖量大小為零B.拉力F對(duì)物體的沖量大小為FtC.拉力F對(duì)物體的沖量大小是Ftcs θD.合力對(duì)物體的沖量大小為零
1.內(nèi)容:物體在一個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化量等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的沖量.
mv′-mv=F(t′-t)
2.表達(dá)式 或
3.對(duì)動(dòng)量定理的理解(1)動(dòng)量定理反映了合外力的沖量是動(dòng)量變化的原因。(2)動(dòng)量定理的表達(dá)式是矢量式,它說(shuō)明合外力的沖量跟物體動(dòng)量變化量不僅大小相等,而且方向相同。運(yùn)用動(dòng)量定理主要是一維的問題,要注意正方向的規(guī)定。
(3)動(dòng)量的變化率和動(dòng)量的變化量由動(dòng)量定理可以得出F=(p′-p)/t,它說(shuō)明動(dòng)量的變化率決定于物體所受的合外力。而由動(dòng)量定理I=Δp知?jiǎng)恿康淖兓繘Q定于合外力的沖量,它不僅與物體的受力有關(guān),還與力的作用時(shí)間有關(guān)。
4.動(dòng)量定理與牛頓第二定律的比較(1)動(dòng)量定理與牛頓第二定律是完全等效的。(2)動(dòng)量定理只涉及初、末狀態(tài)的動(dòng)量mv、mv′及過(guò)程量I,對(duì)于加速度、位移等全都不必考慮,解答更簡(jiǎn)便,因此應(yīng)優(yōu)先選用
5.動(dòng)量定理的應(yīng)用(1)應(yīng)用動(dòng)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(shí)間越短,沖力就越大。因此在需要增大作用力時(shí),可盡量減少作用的時(shí)間,如打擊、碰撞等由于作用時(shí)間短、作用力往往較大。反之,作用時(shí)間越長(zhǎng),力F就越小,因此在需要減小作用力的時(shí)候,可想辦法延長(zhǎng)力的作用時(shí)間,如利用海棉或彈簧的緩沖作用來(lái)延長(zhǎng)作用時(shí)間,達(dá)到減小作用力的目的。
(2)應(yīng)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(yīng)用FΔt求力的沖量,也可以應(yīng)用物體動(dòng)量改變?chǔ)的大小和方向來(lái)替代力的沖量。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(shí)可以求在該力沖量作用下物體動(dòng)量改變?chǔ)的大小和方向,替代變力的沖量。
①可用圖象法計(jì)算沖量。陰影部分的面積就表示力在時(shí)間Δt=t2-t1內(nèi)的沖量。
②對(duì)于方向不變、大小隨時(shí)間均勻變化的變力,沖量也可用I=F(t'-t)計(jì)算,但式中的F應(yīng)為Δt時(shí)間內(nèi)的平均力,即
6.應(yīng)用動(dòng)量定理解題的一般步驟a.選定研究對(duì)象,明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程。b.進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)的初、末狀態(tài)分析。c.選定正方向,根據(jù)動(dòng)量定理列方程求解。
7.動(dòng)量定理的適用范圍:(1)動(dòng)量定理不但適用于恒力,也適用于隨時(shí)間變化的變力,對(duì)于變力,動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值;(2)動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題,還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問題,將較難的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為較易的計(jì)算問題;(3)動(dòng)量定理不僅適用于宏觀低速物體,也適用于微觀現(xiàn)象和變速運(yùn)動(dòng)問題。動(dòng)量定理的優(yōu)點(diǎn):不考慮中間過(guò)程,只考慮初末狀態(tài)。
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(shí)間為0.01s。球棒對(duì)壘球的平均作用力是多大?
解:沿壘球飛向球棒時(shí)的方向建立坐標(biāo)軸壘球的初動(dòng)量為
p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5kg·m/s
p'=mv'=(-0.18)×25 kg·m/s= - 8.1kg·m/s
壘球所受的平均作用力的大小為1260N,
負(fù)號(hào)表示力的方向與壘球飛來(lái)的方向相反
例2:如圖所示,雜技表演時(shí),??煽匆娪腥擞描F錘猛擊放在“大力士”身上的條石,石裂而人不傷,試分析其中的道理。
解析:設(shè)條石的質(zhì)量為M,鐵錘的質(zhì)量為m。取鐵錘為研究對(duì)象,設(shè)鐵錘打擊條石前的速度為v,反彈的速度為v′,根據(jù)動(dòng)量定理得(F-mg)Δt=mv′-m(-v),F(xiàn)=m(v+v′)/t+mg。Δt極短,條石受鐵錘的打擊力F′=F很大,鐵錘可以擊斷條石。
透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)——探究物理規(guī)律
直接跳在水泥地上行嗎?
知識(shí)點(diǎn)三、動(dòng)量定理的應(yīng)用
所以,不能直接跳在水泥地上。
2、用錘子使勁壓釘子,就很難把釘子壓入木塊中去,如果用錘子以一定的速度敲釘子,釘子就很容易鉆入木塊,這是為什么?
分析:壓鐵釘與敲鐵釘區(qū)別在于:壓鐵釘時(shí)錘子是靜止在鐵釘上,敲鐵釘時(shí),鐵錘以較大的速度與鐵釘碰撞;壓鐵釘時(shí)作用時(shí)間長(zhǎng),而敲鐵釘作用時(shí)間短,致使鐵釘受到的作用力不同.
1)汽車的安全氣囊的保護(hù)作用2)轎車前面的發(fā)動(dòng)機(jī)艙并不是越堅(jiān)固越好
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