高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量定理完美版课件ppt

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有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎，主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。其中有怎样的道理呢？
假定一个质量为 m的物体在光滑的水平面上受到恒力 F 的作用，做匀变速直线运动。在初始时刻，物体的速度为 v，经过一段时间∆t，它的速度为v′，那么，这个物体在这段时间的加速度就是
物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量（impulse），用字母 I 表示冲量，则
单位：牛秒，符号是N·s。
特点(1)冲量是矢量,它的方向是由力的方向决定的.如果力的方向在作用时间内不变,冲量的方向就跟力的方向相同;如果力的方向在作用时间内发生变化,则冲量的方向只能由动量变化量的方向确定.(2)冲量是一个过程量,反映的是力在一段时间内的累积效应。即必须明确是哪个力在哪个阶段内对哪个物体的冲量.
（2）式或（3）式表明：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动量变化量。这个关系叫作动量定理 （therem f mmentum）
注意：这里说的“力的冲量”指的是合力的冲量，或者是各个力的冲量的矢量和。
微元法：我们可以把实际过程细分为很多短暂过程（图1.2-2），每个短暂过程中物体所受的力没有很大的变化，这样对于每个短暂过程就能够应用（1）式了。把应用于每个短暂过程的关系式相加，就得到整个过程的动量定理。在应用（1）式处理变力问题时，式中的 F 应该理解为变力在作用时间内的平均值。
(1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系力的冲量是原因,物体的动量变化量是结果.(2)动量定理中的冲量是合冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的矢量和，也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和.合力是包括重力在内的所有外力的合力，合力的冲量不包括系统内力的冲量.(3)动量定理表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义,在一维情况下,应用动量定理时需要规定正方向.
动量定理既适用于恒力,也适用于变力.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.动量定理的适用对象可以是单个物体,也可以是多物体系统.物体在不同阶段受力情况不同,各力可以先后产生冲量,运用动量定理,不用考虑运动过程中的细节.动量定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动动量定理既适用于宏观、低速物体,也适用于有关微观现象的问题.
根据动量定理，我们知道：如果物体的动量发生的变化是一定的，那么作用的时间短，物体受的力就大；作用的时间长，物体受的力就小。
例如，瓷瓶落在坚硬的地面上会破碎，落在地毯上不会破碎，用动量定理可以很好地解释此现象。从同样的高度落到地面或地毯上时，在与地面或地毯的相互作用中，两种情况下动量的变化量相等，地面或地毯对杯子的力的冲量也相等。但是坚硬的地面与杯子的作用时间短，作用力会大些，杯子易破碎；柔软的地毯与杯子的作用时间较长，作用力会小些，玻璃杯不易破碎。
一个质量为0.18 kg 的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45 m/s（图1.2-4）。若球棒与垒球的作用时间为0.002 s，球棒对垒球的平均作用力是多大？
分析： 球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时间很短。在这个短时间内，力先是急剧地增大，然后又急剧地减小为 0。在冲击、碰撞这类问题中，相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点。动量定理适用于变力作用的过程，因此，可以用动量定理计算球棒对垒球的平均作用力。
公式法:利用定义式I＝Ft计算冲量，此方法仅适用于恒力的冲量，无需考虑物体的运动状态
动量定理法:对于变力的冲量不能直接用I＝Ft求解，可以求出该力作用下物体动量的变化量，由I＝Δp求变力的冲量
图像法:利用F­t图像计算冲量，F­t图像与t轴围成的面积表示冲量，此法既可以计算恒力的冲量，也可以计算变力的冲量
一质点静止在光滑水平面上，现对其施加水平外力F，力F随时间按正弦规律变化，如图所示，下列说法正确的是（　　）
应用动量定理处理流体模型　
考法一　流体类“柱状模型”
考法二　微粒类“柱状模型”
【典例2】　某游客体验风洞飞行的图片如图所示，高速气流均匀地向上喷射出来，该游客处于水平悬空状态。若该游客（包括装备）的质量为m，气流的密度为ρ，重力加速度为g，气流接触身体的面积为S，且气流接触身体后水平向四周流出，则该游客所在高度处的气流速度大小为（　　）
【典例3】　航天器离子发动机原理如图所示，首先电子枪发射出的高速电子将中性推进剂离子化（即电离出正离子），正离子被正、负极栅板间的电场加速后从喷口喷出，从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力。已知单个正离子的质量为m，电荷量为q，正、负极栅板间加速电压为U，从喷口喷出的正离子所形成的电流为I，忽略离子间的相互作用力，忽略离子喷射对卫星质量的影响，该发动机产生的平均推力F的大小为（　　）
1. 如图1.2-6，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成θ角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。现有以下看法：A．物体所受拉力F的冲量方向水平向右B．物体所受拉力F的冲量大小是Ftcs θC．物体所受摩擦力的冲量大小为0D．物体所受合力的冲量大小为0你认为这些看法正确吗？请简述你的理由。
2. 体操运动员在落地时总要屈腿（图1.2-7），这是为什么？
3.如图1.2-8，用0.5 kg的铁锤钉钉子。打击前铁锤的速度为4 m/s，打击后铁锤的速度变为0，设打击时间为0. 01 s，g取10 m/s2。（1）不计铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？（2）考虑铁锤所受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大？（3）请你分析一下，在计算铁锤钉钉子的平均作用力时，在什么情况下可以不计铁锤所受的重力。
4.一个质量为10 kg的物体，以10 m/s的速度做直线运动，受到一个反向的作用力F，经过4 s，速度变为反向2 m/s。这个力是多大？6.曾经有一则新闻报道，一名4岁儿童从3层高的楼房掉下来，被一名见义勇为的青年接住。请你估算一下，儿童受到的合力的冲量是多大？设儿童与青年之间的相互作用时间为0.1 s，则儿童受到的合力的平均值有多大？
5. 一个质量为60 kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8 s，g取10 m/s2。（1）求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量。（2）求网对运动员的平均作用力大小。（3）求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0 m高处这一过程中运动员所受重力的冲量、弹力的冲量。
第二课时：动量定理的应用
对点训练——图像法计算冲量
6.（多选）（2022·全国乙卷）质量为 1 kg 的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动，F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2，重力加速度大小取g＝10 m/s2。则（　　）
应用动量定理解题的一般步骤
（1）确定研究对象。一般选单个物体或多个物体组成的系统。（2）对物体进行受力分析。可以先求每个力的冲量，再求各力冲量的矢量和；也可先求合力，再求其冲量。（3）抓住过程的初、末状态，选好正方向，确定各动量和冲量的正、负号。（4）根据动量定理列方程，如有必要还需要其他补充方程，最后代入数据求解。对过程较复杂的运动，可分段用动量定理，也可整个过程用动量定理。
对点训练——动量定理的应用
蹦床是我国的优势运动项目之一，我国蹦床运动员在东京奥运会上一举夺冠，为祖国争了光。如图所示为该运动员比赛时的情境，比赛中某个过程，她自距离水平网面高3.2 m处由静止下落，与网作用后，竖直向上弹离水平网面的最大高度为5 m，该运动员与网面作用过程中所用时间0.7 s。不考虑空气阻力，重力加速度取10 m/s2，若该运动员质量为 60 kg，则网面对此运动员的冲量大小为（　　）
对点训练——动量定理的定性分析
（2020·全国卷Ⅰ）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　　）
对点训练——动量定理的定量计算
空旷开阔的机场可能成为一些候鸟迁徙之前的聚集地或者迁徙途中的落脚点，因此飞机起飞和降落的过程中，容易遭遇飞鸟撞击。若飞鸟的质量为m，飞鸟的主（肉）体长度为L，飞机被飞鸟迎面撞击时的航速为v0，认为撞击过程飞鸟做初速度为零的匀变速直线运动，则飞机被飞鸟撞击时所受平均撞击力的大小为（　　）
对点训练——流体类“柱状模型”
如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层，设水柱直径为D，水流速度大小为v，方向水平向右。水柱垂直煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度变为零，水的密度为ρ，高压水枪的重力不可忽略，手持高压水枪操作，下列说法正确的是（　　）
对点训练——微粒类“柱状模型”
宇宙飞船在飞行过程中有很多技术问题需要解决，其中之一就是当飞船进入宇宙微粒尘区时，如何保持速度不变的问题。假设一宇宙飞船以v＝2.0×103 m/s的速度进入密度ρ＝2.0×10－6 kg/m3的微粒尘区，飞船垂直于运动方向上的最大横截面积S＝5 m2，且认为微粒与飞船相碰后都附着在飞船上，则飞船要保持速度v不变，所需推力大小为（　　）