高中人教版 (2019)动量定理课堂教学课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)动量定理课堂教学课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了动量定理，生活中的现象，⊿p⊿t，IFt，动量定理的应用，典型例题等内容，欢迎下载使用。
这些不同的现象中隐藏着怎样的物理规律？
动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。
在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？
设置物理情景：质量为m的物体，在合力F的作用下，经过一段时间t，速度由v变为v′，如图所示：
由牛顿第二定律：
这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。
表明动量的变化与力的时间积累效果有关。
牛顿第二定律推导动量的变化
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
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：若为恒力，则冲量的方向跟该力的方向相同，若为变力，则由动量变化方向确定
4.冲量是过程量，反映了力对时间的积累效应
用公式表示为 I=Ft
某个力对物体有冲量,力对物体不一定做功；某个力对物体做了功,力对物体一定有冲量。
力对时间的积累, 对应一段时间在F-t图像中可以用面积表示
力对位移的积累, 对应一段位移在F-x图像中可以用面积表示
正负表示与正方向相同或相反
正负表示动力做功或阻力做功
由图可知F-t图线与时间轴之间所围的“面积”的大小表示对应时间t0内，力F0的冲量的大小。
如果在一段时间内的作用力是一个变力，又该怎样求这个变力的冲量？
公式I=Ft中的F取平均值
在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于动量定理来计算的。
几个力的合力的冲量计算，既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和，又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。
质量为m的物体放在水平地面上，在与水平面成角的拉力F作用下由静止开始运动，经时间t速度达到v，在这段时间内拉力F和重力mg冲量大小分别是 (　 )A．Ft，0 B．Ftcs,　0C．mv,　0 D．Ft,　mgt
如图所示，质量为m的物块在倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑，求在时间t内物块所受各力的冲量及合外力的冲量.
1、内容：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。
1）物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；
2）表明合外力的冲量是动量变化的原因；
3）动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同：
合外力冲量的方向与合外力的方向或速度变化量的方向一致，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。
4.动量定理的适用范围
1)动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力，对于变力，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值；
2)动量定理不仅可以解决匀变速直线运动的问题，还可以解决曲线运动中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题；
3)动量定理不仅适用于宏观低速物体，也适用于微观现象和变速运动问题。
动量定理的优点：不考虑中间过程，只考虑初末状态。
△p一定，t短则F大，t长则F小
透过现象看本质——探究物理规律
直接跳在水泥地上行吗？
①△P一定，t短则F大，t长则F小；
②t一定，F大则△P大，F小则△P小；
③F一定，t长则△P大，t短则△P小。
一个质量为0.18kg的垒球，以25m/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45m/s，设球棒与垒球的作用时间 为0.01s。球棒对垒球的平均作用力是多大？
沿垒球飞向球棒时的方向建立坐标轴，垒球的初动量为
p=mv=0.18×25 kg·m/s=4.5kg·m/s
p'=mv'=(－0.18)×25 kg·m/s= － 8.1kg·m/s
由动量定理知垒球所受的平均作用力为
垒球所受的平均作用力的大小为1260N，
负号表示力的方向与垒球飞来的方向相反
1、确定研究对象：一般为单个物体；
4、选定正方向，确定在物理过程中研究对象的动量的变化；
5、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。
2、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；
3、明确研究对象的初末状态及相应的动量；
对课后习题进行详细分析，并在此基础之上进行思考和总结。
1、关于冲量和动量，下列说法中正确的是（　 ） A、冲量是反映力的作用时间积累效果的物理量 B、动量是描述物体运动状态的物理量 C、冲量是物体动量变化的原因 D、冲量是描述物体状态的物理量
2、甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确的是（ ）A、甲物体受到的冲量大 B、乙物体受到的冲量大C、两个物体受到的冲量大小相等 D、无法判断
3.在撑竿跳比赛的横杆下方要放上很厚的海绵垫子.设一位撑竿跳运动员的质量为70 kg,越过横杆后从h＝5.6 m高处落下，落在海绵垫上和落在普通沙坑里分别经历时间Δt1＝1 s、Δt2＝0.1 s停下.求两种情况下海绵垫和沙坑对运动员的作用力.
思路点拨　从同一高度下落，落到接触面上的初动量相同，所以动量变化量相同，但作用时间不同.根据动量定理可求作用力.注意动量定理中的力是合外力，而不仅是支持力.
　应用动量定理处理“流体模型”的冲击力问题
对“连续”质点系发生持续作用时,物体动量(或其他量)连续发生变化。这类问题的处理思路是:正确选取研究对象,即选取很短时间Δt内动量(或其他量)发生变化的那部分物体作为研究对象,建立如下的“柱状”模型:在时间Δt内所选取的研究对象均分布在以S为截面积、长为vΔt的柱体内,这部分质点的质量为Δm=ρ SvΔt,以这部分质点为研究对象,研究它在Δt时间内动量(或其他量)的变化情况根据动量定理,流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的增量,即FΔt=ΔmΔv求解。
例　某游乐园入口旁有一鲸鱼喷泉,在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱,将站在冲浪板上的玩偶模型托起,悬停在空中,伴随着音乐旋律,玩偶模型能够上下运动,如图所示。这一景观可做如下简化,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出,设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相同,冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积,保证所有水都能喷到冲浪板的底部。水柱冲击冲浪板前其水平方向的速度可忽略不计,冲击冲浪板后,水在竖直方向的速度立即变为零,在水平方向朝四周均匀散开。已知玩偶模型和冲浪板的总质量为M,水的密度为ρ,重力加速度大小为g,空气阻力及水的粘滞阻力均可忽略不计。
(1)计算喷泉单位时间内喷出的水的质量以及玩偶模型在空中悬停时水对冲浪板的冲击力大小;
(2)求玩偶模型在空中悬停时,冲浪板的底面相对于喷口的高度。
审题关键　(1)玩偶模型悬停时的受力情况。提示:重力与水向上的冲击力,二力平衡(2)以谁为研究对象与玩偶相互作用?提示:建立水柱状模型ΔV=v0SΔt
解析　(1)玩偶模型和冲浪板处在空中静止,此时受重力与水向上的冲击力, 由二力平衡可知,水对冲浪板的冲击力大小为F=Mg设Δt时间内,从喷口喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm则Δm=ρΔV,ΔV=v0SΔt由以上两式得,单位时间内从喷口喷出的水的质量为 =ρv0S(2)设冲浪板悬停时其底面相对于喷口的高度为h,水从喷口喷出后到达冲浪 板底面时的速度大小为v1
在h高度处,Δt时间内喷射到冲浪板底面的水沿竖直方向的动量变化量的大 小为Δp=(Δm)v1根据动量定理有F·Δt=Δp(质量为Δm的水所受重力的冲量IG=ΔmgΔt=ρv0SgΔt2,IG相比IF=F·Δt可忽略)联立以上各式得h= - 
对于Δt时间内喷出的水,由机械能守恒定律得 (Δm) +(Δm)gh= (Δm) 
答案　(1)ρv0S    Mg　(2) -