沪科技版(2020)选修第一册第二节 物体动量变化的原因 动量定理精品ppt课件
展开1.能在恒力情况下进行理论推导,得出动量定理及其表达式。2.知道冲量概念,知道动量定理及其表达式的物理意义。3.知道动量定理适用于变力情况,领会求解变力冲量时的极限思想。4.会用动量定理解释生活生产中的相关现象和解决实际问题。
如今的城市,每当夜幕降临,灯光璀璨,美丽壮观。实现这些亮化效果,需要用到各种各样的电路元器件组成电路。
两个物体碰撞时,彼此间会受到力的作用,以上生活中的实例中,泡沫、衬垫起到了什么作用?一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢?
为了跳高运动的安全需要添置软垫
机器人落地也要弯曲双腿
运动物体落地时,为了保证安全基本都要采取缓冲动作
那动量是如何在缓冲中体现的呢?
通过碰撞实验寻找相互作用中的守恒量时发现,碰撞前后两个物体动量的矢量和不变,但每个物体的动量都发生了变化。
单个物体动量发生变化的原因是什么?
质量为m的某物体在光滑水平面上运动,在与运动方向相同的恒力F的作用下,从t0到t(Δt=t-t0),速度由v0增加到vt,该过程中F与动量有什么关系?
表明动量的变化与力的时间积累效果有关。
注意:此式子仅适用于恒力引起的冲量
1.定义:作用在物体上的力和作用时间的乘积,叫做该力对这个物体的冲量I用公式表示为 I=FΔt
2.单位:在国际单位制中,冲量的单位是牛·秒,符号是N·s
3.冲量是矢量:方向由力的方向决定,若为恒定方向的力,则冲量的方向跟这力的方向相同:如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同.
4.冲量是过程量:反映了力对时间的积累效应。 它描述的是力作用在物体上的时间积累效应,求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量。
还记得功的另一种定义方式吗?
功是力对空间的积累效应
(1)作用力与反作用力:作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上,但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。
(2)内力:对物体系统内部,内力作用的冲量的矢量和等于零,但内力的功的代数和不一定为零。
例如人在船上行走——人对船的作用力与船对人的反作用力的冲量的矢量和等于零,但是人对船的作用力和船对人的反作用力都做正功,使人和船的动能都增加。
实际情况中一个物体将会受到多个力的作用。
6.求合冲量的两种方法:(1)可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;(2)如果各个力的作用时间相同,也可以先求合力,再用公式I合=F合t求解.
冲量的计算(1)求恒力的冲量冲量等于力和力的作用时间的乘积(无论物体是否运动,无论物体在该力的方向上是否有位移).(2)求变力的冲量①若力与时间成线性关系,则可用平均力求变力的冲量.
②若给出了力随时间变化的图像如图2所示,可用面积法求变力的冲量.③利用动量定理求解.
例 如图所示,在倾角为θ=37°的固定斜面上有一质量m=5 kg的物体沿斜面下滑,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,物体下滑2 s的时间内,求:(sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g=10 m/s2)
(1)物体所受各力的冲量;
解析 重力的冲量IG=mgt=100 N·s,方向竖直向下弹力的冲量IN=mgtcs 37°=80 N·s,方向垂直斜面向上摩擦力的冲量If=μmgtcs 37°=16 N·s,方向沿斜面向上
(2)物体所受合力的冲量.
解析 合力的冲量I合=(mgsin 37°-μmgcs 37°)t=44 N·s,方向沿斜面向下.
1.内容:物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的____ .2.表达式:I=p′-p或F(t′-t)= .
3.动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因.(2)动量定理的表达式Ft=mv′-mv是矢量式,在一维情况下运用动量定理解题时,要注意规定正方向.(3)公式中的F是物体所受的合外力,若合外力是均匀变化的力,则F应是合外力在作用时间内的平均值.
4.动量定理的应用(1)定性分析有关现象①物体的动量变化量一定时,力的作用时间越短,力就越大,反之力就越小.②作用力一定时,力的作用时间越长,动量变化量越大,反之动量变化量就越小.(2)应用动量定理定量计算的一般步骤
选定研究对象,明确运动过程
进行受力分析,确定初、末状态
选取正方向,确定各矢量符号,列动量定理方程求解
例 对下列几种物理现象的解释,正确的是A.击钉时,不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻B.用手接篮球时,手往往向后缩一下,是为了减小冲量C.易碎品运输时,要用柔软材料包装,船舷常常悬挂旧轮胎,都是为了 延长作用时间以减小作用力D.在车内推车推不动,是因为车(包括人)所受推力的冲量为零
解析 击钉时,不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长,作用力小,A项错误;用手接篮球时,手往后缩一下,是为了延长作用时间以减小作用力,B项错误;据动量定理F·t=Δp知,当Δp相同时,t越长,作用力越小,C项正确;车能否移动或运动状态能否改变取决于所受的合外力,D项错误.
例 质量为0.2 kg的小球以6 m/s、竖直向下的速度落至水平地面上,再以4 m/s的速度反向弹回.取竖直向上为正方向,g取10 m/s2.(1)求小球与地面碰撞前后动量的变化量;
答案 2 kg·m/s,方向竖直向上
解析 取竖直向上为正方向,则初动量为负,末动量为正,动量的变化量为Δp=p′-p=0.2×4 kg·m/s-0.2×(-6) kg·m/s=2 kg·m/s,方向竖直向上.
(2)若小球与地面的作用时间为0.2 s,求小球受到地面的平均作用力大小.
解析 由动量定理得(F-mg)t=Δp,
用动量定理解题时应注意的问题1.列方程前首先选取正方向;2.分析速度时一定要选取同一参考系,一般选地面为参考系;3.公式中的冲量应是合外力的冲量,求动量的变化量时要严格按公式,且要注意动量的变化量是末动量减去初动量.
例 一个质量为0.18 kg的垒球,以25 m/s的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 m/s,设球棒与垒球的作用时间为0.01 s.下列说法正确的是A.球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 N,方向与垒球初速度方向相同B.球棒对垒球的平均作用力大小为360 N,方向与垒球初速度方向相同C.球棒对垒球的平均作用力大小为1 260 N,方向与初速度方向相反D.球棒对垒球做的功为36 J
取末速度方向为正方向,则v1=45 m/s,v0=-25 m/s,
与末速度方向相同,与初速度方向相反,
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