物理选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律2 动量定理课文配套课件ppt

这是一份物理选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律2 动量定理课文配套课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了动量定理，目标体系构建，课前预习反馈，I＝Ft，I合＝Δp，ρSvΔt，ΔmΔv，ρSΔl＝，－ρSv2，－2ρSv2等内容，欢迎下载使用。

课时2　用动量定理解决的常见问题
1．学会用动量定理求变力、恒力的冲量。2．能用动量分析解决流体类问题。
1．恒力的冲量：恒力的冲量用公式___________计算，冲量的方向与_______的方向一致。2．变力的冲量(1)F－t图像“面积”法在F－t图像上，图线与时间轴围成的面积，就等于在该段时间内力对物体的_______。面积大小表示冲量的大小，面积的正负表示冲量的方向。
(2)动量定理法利用动量定理I＝Δp计算，即求出在该力冲量作用下物体动量改变量Δp的大小和方向，从而得到变力的冲量。3．合力的冲量(1)先求出每个力的冲量Ii＝Fiti，再求每个力冲量的矢量和I合＝_______________________。(2)利用动量定理：_____________。
I1＋I2＋I3＋…＋In
(1)动量定理的表达式是矢量式，列式时要注意各个量与规定的正方向之间的关系(即要注意各个量的正负)。(2)动量定理中的冲量不是某一个力的冲量。它可以是合力的冲量，也可以是各个力冲量的矢量和，还可以是合力在不同阶段的冲量的矢量和。(3)应用动量定理可以只研究一个物体，也可以研究几个物体组成的系统。
(4)初态的动量p是系统各部分动量之和，末态的动量p′也是系统各部分动量之和。(5)对系统各部分的动量进行描述时，应该选取同一个参考系，不然求和无实际意义。
1．流体作用模型对于流体运动，可沿流速v的方向选取一段柱形流体，设在极短的时间Δt内通过某一横截面S的柱形流体的长度为Δl，如图所示。设流体的密度为ρ，则在Δt时间内流过该截面的流体的质量为Δm＝________ ___________，根据动量定理，流体微元所受的合力的冲量等于该流体微元动量的增量，即FΔt＝___________分两种情况：
(1)作用后流体微元静止，有Δv＝－v，代入上式有F＝_________；(2)作用后流体微元以速率v反弹，有Δv＝－2v，代入上式有F＝____________。
2．微粒类问题(1)微粒及其特点：通常电子流、光子流、尘埃等被广义地视为“微粒”，质量具有独立性，通常给出单位体积内粒子数n。(2)分析步骤①建立“柱体”模型，沿运动的方向选取一段微元，柱体的横截面积为S；②微元研究，作用时间Δt内一段柱体的长度为Δl，对应的体积为ΔV＝______________，则微元内的粒子数N＝___________；③先应用动量定理研究单个粒子，建立方程，再乘以N计算。
运用动量定理解释生活现象
典例剖析　　　　　玻璃杯从同一高度落下，掉在石头上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与石头的撞击过程中(　　)A．玻璃杯的动量较大B．玻璃杯受到的冲量较大C．玻璃杯的动量变化较大D．玻璃杯的动量变化较快
　　　　　　　　如果把玻璃杯放到如图所示桌面的书上，快速将书从杯子下抽出，杯子不易掉到地上摔碎，下列说法正确的是(　　)A．快抽杯子动量变化大B．慢抽杯子动量变化大C．快抽杯子动量变化快D．慢抽杯子动量变化快
典例剖析　　　　　(多选)一质量为2 kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则(　　　)A．t＝1 s时物块的速率为1 m/sB．t＝2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC．t＝3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD．t＝4 s时物块的速度为零
解析：根据F－t图线与时间轴围成的面积的物理意义为合力F的冲量，可知在0～1 s、0～2 s、0～3 s、0～4 s内合力冲量分别为2 N·s、4 N·s、3 N·s、2 N·s、应用动量定理I＝Δp可知，物块在1 s末、2 s末、3 s末、4 s末的动量大小分别为2 kg·m/s、4 kg·m/s、3 kg·m/s、2 kg·m/s，物块在这些时刻的速率分别为1 m/s、2 m/s、1.5 m/s、1 m/s，则A、B正确，C、D错误。
　　　　　某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，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；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g。求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量。(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。
解析：(1)在很短时间Δt内，喷出水柱高度Δl＝v0Δt，①喷出水柱质量Δm＝ρΔV，②其中ΔV为水柱体积，满足ΔV＝ΔlS，③
(2)设玩具底面相对于喷口的高度为h，对玩具受力分析如图所示由玩具受力平衡得F冲＝Mg，④其中，F冲为玩具底部水柱对它的作用力，由牛顿第三定律知F压＝F冲，⑤其中，F压为玩具悬停时其底部对水柱的作用力设v′为水柱到达玩具底部时的速度，
　　　　　　　　雨滴落到地面的速度通常仅为几米每秒，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。雨滴间无相互作用且雨滴质量不变，重力加速度为g。由于大量气体分子在各个方向运动的概率相等，其对静止雨滴的作用力为零。将雨滴简化为垂直于运动方向面积为S的圆盘，证明：圆盘以速度v下落时受到的空气阻力f∝v2(提示：设单位体积内空气分子数为n，空气分子质量为m0)。
证明：根据题设条件，大量气体分子在各个方向运动的概率相等，其对静止雨滴的作用力为零。以下只考虑雨滴下落的定向运动。简化的圆盘模型如图所示。设空气分子与圆盘碰撞前后相对速度大小不变。在Δt时间内，与圆盘碰撞的空气分子质量为Δm＝SvΔtnm0。以F表示圆盘对空气分子的作用力，根据动量定理，有FΔt∝Δmv，得F∝nm0Sv2，由牛顿第三定律，可知圆盘所受空气阻力f＝F∝v2。
1．质量为m的物体静止在光滑水平面上，在水平力F作用下，经时间t物体的动量为p，动能为Ek。若水平力变为2F，经过时间2t，则(　　)A．物体的动量变为2pB．物体的动量变为4pC．物体的动能变为4EkD．物体的动能变为8Ek
2．质量为m的翼装飞行爱好者乘飞机到达空中某处后，以速度v0水平跳出，由于风力的影响，经时间t，爱好者下落至跳出点的正下方时，其速度大小仍为v0，但方向与初速度相反，其运动轨迹如图所示，重力加速度为g，在此段时间t内(　　)
3．(2023·和平区高三检测)质量相等的A、B两物体放在同一水平面上，分别受到水平拉力F1、F2的作用而从静止开始做匀加速直线运动。经过时间t0和4t0速度分别达到2v0和v0时，分别撤去F1和F2以后，物体做匀减速直线运动直至停止。两物体速度随时间变化的图像如图所示。设F1和F2对A、B的冲量分别为I1和I2，F1和F2对A、B做的功分别为W1和W2，则下列结论正确的是(　　)A．I1>I2，W1>W2 B．I1W2C．I1I2，W14．(多选)如图所示，用高压水枪喷出的强力水柱冲击右侧的煤层。设水柱直径为D，水流速度为v，方向水平，水柱垂直于煤层表面，水柱冲击煤层后水的速度为零。高压水枪的质量为M，手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是(　　　)
5．如图所示，一质量为2 kg的物体受水平拉力F作用，在粗糙水平面上做加速直线运动时的加速度—时间图像如图乙所示，t＝0时其速度大小为2 m/s，滑动摩擦力大小恒为2 N，则(　　)
A．在t＝6 s的时刻，物体的速度为18 m/sB．在0～6 s时间内，合力对物体做的功为400 JC．在0～6 s时间内，拉力对物体的冲量为36 N·sD．在t＝6 s的时刻，拉力F的功率为200 W
6．如图(a)，物块和足够长的木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)长木板的质量M；(2)拉力F对长木板的总冲量I的大小。答案：(1)1 kg　(2)1.05 N·s解析：(1)4～5 s时间内，f＝Ma2，①由图(b)可知，物块和长木板之间的滑动摩擦力f＝0.2 N，②由图(c)可知，4～5 s时间内长木板的加速度a2＝0.2 m/s2，③联立①②③可得：长木板的质量M＝1 kg。④