主题一 2 动量定理及其简单应用课件 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）

这是一份主题一 2 动量定理及其简单应用课件 2027届高三物理一轮复习（浙江专版），共31页。PPT课件主要包含了「学习目标」，预学智测·科学思维，动量定理及其应用，FΔtp′-p，动量定理，动量变化量，情境探究，探究重点·深化学习，冲量与功的比较，答案24N·s等内容，欢迎下载使用。
1.理解冲量的概念,能够区别冲量和功。2.会推导动量定理的表达式。3.能够应用动量定理定性分析生活现象。4.能够应用动量定理进行简单计算。
1.动量定理的公式推导如图,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Δt,它的速度变为v′。我们可以试着推导F、Δt与Δp的关系。
3.应用FΔt=Δp分析实际问题时,一般从两个方面分析(1)Δp一定,Δt短则F ,Δt长则F ;(2)F一定,Δt长则Δp ,速度变化大,Δt短则Δp ,速度变化小。说明:实际过程中的作用力往往不是恒力,动量定理依旧成立,此时式中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
探究点1　颠球时足球所受重力的冲量如图所示,颠球是足球运动中的一项基本功。若某次颠球中,颠出去的足球竖直向上运动之后又落回原位置,整个运动过程中不计足球所受阻力,以向上为正方向。
思考:(1)足球从颠出到落回原位置的时间内,重力做功和重力的冲量分别是多少?
提示:(1)足球从颠出到落回原位置的时间内,足球的位移为零,根据W=mgx可知重力做的功为零。由冲量定义I=Ft,该过程重力的冲量为重力乘以重力作用的时间,大小不为零。
(2)足球下降阶段重力的冲量是正值还是负值?
提示:(2)以向上为正方向,重力方向与规定的正方向相反,根据I=Ft可知足球下降阶段重力的冲量为负值。
探究点2　动量定理在安全气囊中的巧妙应用安全气囊在车辆发生碰撞时迅速被充气弹出,使驾驶员与车内硬质结构(如方向盘、仪表板等)之间形成弹性缓冲气垫,以减轻驾驶员受到的伤害。
思考:(1)安全气囊使驾驶员碰撞过程中动量的变化量减小了吗?
提示:(1)由于驾驶员从碰撞开始到碰撞结束的速度变化量固定,则动量的变化量也固定。
(2)如何解释安全气囊对驾驶员的保护作用原理?
提示:(2)在碰撞过程中,气囊的缓冲作用是延长作用时间,根据动量定理FΔt=Δp可知,减小了驾驶员碰撞过程中受到的平均作用力。
要点一　对冲量的理解和计算
明确冲量(I=FΔt)是力的作用对时间的累积效应,矢量性决定方向与力一致。区别于功,力在作用一段时间内必有冲量,即使物体无位移。恒力的冲量计算可直接套用公式,变力的冲量可通过F-t图像面积求解。
[典例1] (冲量与功的比较)(多选)自动流水线中有实现货物转弯的传送带,质量为m的货物从传送带A位置传送到B位置,传送过程中传送带速率保持不变,则货物在此过程中(　　 )A.所受支持力的冲量为零B.支持力对货物做功为零C.所受合力做功不为零D.所受合力的冲量不为零
解析:BD　货物所受支持力的冲量I=FNΔt,不为零,A错误;支持力方向与速度方向垂直不做功,B正确;货物动能不变,则所受合力做功为零,C错误;所受合力的冲量I合=Δp≠0,D正确。
[典例2] (恒力冲量的计算)(温州)物体受到如图所示的恒力F的作用,在光滑的水平面上做直线运动,则时间t内(　　)A.拉力的冲量大小为Ftsin θB.拉力的冲量大小为Ftcs θC.重力的冲量大小为0D.合力的冲量大小为Ftcs θ
解析:D　根据冲量的定义可得,拉力的冲量为Ft,A、B错误;根据冲量的定义可得,重力的冲量为mgt,C错误;物体的合力水平向右,大小为Fcs θ,故合力的冲量为Ftcs θ,D正确。
[变式] (变力冲量的计算)若上题中力F随时间t的变化关系为F=4t+2(式中物理量单位均使用国际单位制),求在时间t=0到t=3 s内拉力F的冲量大小。
(1)冲量是矢量,力的方向不变时,冲量的方向与力的方向相同,如果力的方向是变化的,则冲量的方向与相应时间内动量变化量的方向相同。(2)求合力的冲量①分别求出每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和。②如果各力的作用时间相同,可以先求出各力的合力,再由I=F合t求合力的冲量。
(3)求变力的冲量的方法①如图甲所示,若力F是变力,但力与时间成线性关系,则可用平均力求变力的冲量。②如图乙所示,若给出了力随时间变化的F-t图像,则图像与横轴所围面积表示力F在这段时间内的冲量。
要点二　对动量定理的理解和应用
1.动量定理中“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。2.动量定理反映了合力的冲量是动量变化的原因,是力在时间上的积累改变了物体的动量。3.动量定理的表达式FΔt=mv′-mv是矢量式,运用动量定理解题时,要注意规定正方向,合力冲量的方向与物体动量变化量的方向相同。
[典例3] (动量定理的定性分析)(宁波)如图所示,在码头和船边悬挂有旧轮胎,船以某一速度靠近并停靠在码头上。关于轮胎的作用的说法正确的是(　　)A.减少船靠岸时的动量B.减少船受到的冲量C.减少船受到的冲力D.减少船靠岸的时间
解析:C　船靠岸与码头碰撞的过程,船的初末速度不会受轮胎影响,船的动量变化量相同,冲量也相同,A、B错误;轮胎可以起到缓冲作用,延长船与码头碰撞过程中的作用时间,从而减小船因碰撞受到的作用力,C正确,D错误。
[典例4] (二维系下动量定理的应用)(江苏)如图所示,水平面内一光滑小球沿正方形线框fghi保持速率不变运行,a、b、c、d分别是各边中点,在拐点处小球所受合力的冲量大小和其动量大小的比值是(　　)
[典例5] (动量定理的定量计算)我国规定摩托车、电动自行车骑乘人员必须依法佩戴具有缓冲作用的安全头盔。小明对某轻质头盔的安全性能进行了模拟实验检测。某次,他在头盔中装入质量为5.0 kg的物体(物体与头盔密切接触),使其从1.80 m的高处自由落下(如图),并与水平地面发生碰撞,头盔厚度被挤压了0.03 m时,物体的速度减小到零。挤压过程不计物体重力,且视为匀减速直线运动,不考虑物体和地面的形变,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)头盔接触地面前瞬间的速度大小。
答案:(1)6 m/s　
解析:(1)由自由落体运动规律v2=2gh,代入数据解得v=6 m/s。
(2)物体做匀减速直线运动的时间。
答案:(2)0.01 s
(3)物体在匀减速直线运动过程中所受平均作用力的大小。
答案:(3)3 000 N
解析:(3)由动量定理得Ft=mv,解得F=3 000 N。
　应用动量定理定量计算的解题思路