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    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理备课课件ppt

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    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 动量定理备课课件ppt,共53页。PPT课件主要包含了目标体系构建,课前预习反馈,力的作用时间,FΔt,动量变化,N·s,动量定理,动量变化量,p′-p,mv′-mv等内容,欢迎下载使用。

    1.了解冲量的概念,理解动量定理的内涵。2.知道动量定理适用于变力情况,领会求变力冲量的极限思想。3.能用动量定理解释生产生活中的有关现象,并会应用它解决实际问题。
    1.定义______与_________________的乘积叫力的冲量。2.表达式I=________。3.方向冲量是矢量,冲量的方向与______的方向一致,冲量的方向跟_____________的方向一致。4.冲量的单位在国际单位制中是“_________”, 符号“________”。
    『判一判』(1)冲量是矢量,其方向与动量的方向相同。(   )(2)力越大,力对物体的冲量越大。(   )(3)冲量就是物体的动量。(   )
    1.内容物体在一个过程中所受力的_________等于它在这个过程始末的______________。2.定义式I=__________也可以写作:F(t′-t)=___________。
    『判一判』(4)若物体在一段时间内,其动量发生了变化,则物体在这段时间内的合外力一定不为零。(   )(5)碰撞时可产生冲击力,要增大这种冲击力就要设法增大冲击力的作用时间。(   )(6)动量定理中说的“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。(   )(7)合外力越大,物体的动量变化率越大,动量变化的就越快。(   )
    『选一选』汽车的安全气囊是用来保护乘客的,使汽车在出现撞击事故时,乘客不致发生致命伤害,关于安全气囊的作用,下列说法正确的是(   )A.减小人的动能变化量B.减小人的动量变化量C.减小人的动量变化率D.减小人受到合外力的冲量解析:由于安全气囊增加了人减速到零所用的时间,故可以减小人的动量变化率,也可以说减小人受到的合外力,选项C正确。
    1.如果物体的动量发生的变化是一定的,那么作用的时间越短,物体受的力就越______;作用的时间越长,物体受的力就越______。2.如果作用力一定时,作用的时间越长,动量的变化量越______,作用的时间越短,动量的变化量越______。
    『想一想』鸡蛋从一米多高的地方自由落到地板上,肯定会被打破。现在,在地板上放一块厚泡沫塑料垫,让鸡蛋从同一高度自由落下,落到泡沫塑料垫上,看鸡蛋会不会被打破,思考其中的道理。
    解析:鸡蛋落地动量变化Δp一定,鸡蛋落到厚泡沫塑料垫上时,作用时间Δt变大,根据动量定理F·Δt=Δp,可知鸡蛋所受的撞击力减小,所以鸡蛋不会破。
    要点提炼1.对冲量的理解(1)冲量是过程量:冲量描述的是作用在物体上的力对时间的积累效应,与某一过程相对应。(2)冲量的矢量性:冲量是矢量,在作用时间内力的方向不变时,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物体动量变化量的方向相同。(3)冲量的绝对性:冲量仅由力和时间两个因素决定,具有绝对性。
    2.冲量的计算(1)单个力的冲量:利用公式I=FΔt计算。(2)合力的冲量:①如果是一维情形,可以化为代数和,如果不在一条直线上,求合冲量遵循平行四边形定则。②两种方法:可分别求每一个力的冲量,再求各冲量的矢量和;另外,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·Δt求解。
    (3)变力的冲量: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Δt内,力F的冲量的大小。
    (1)冲量是矢量,求冲量的大小时一定要注意是力与其对应的时间的乘积。(2)判断两个力的冲量是否相同,必须满足冲量的大小和方向都相同,缺一不可。
    典例剖析1.如图所示,质量为2 kg的物体沿倾角为30°,高为5 m的光滑斜面由静止从顶端下滑到底端的过程中,g取10 m/s2,求:(1)重力的冲量;(2)支持力的冲量;(3)合力的冲量。
    如图所示,将质量为m=1 kg的小球,从距水平地面高h=5 m处,以v0=10 m/s的水平速度抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2。求:(1)抛出后0.4 s内重力对小球的冲量;(2)平抛运动过程中小球动量的增量Δp。
    答案:(1)4 N·s,竖直向下(2)10 N·s,竖直向下
    对动量定理的理解和应用
    要点提炼1.对动量定理的理解(1)动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因。(2)动量定理的表达式是矢量式,它说明合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等,而且方向相同。运用动量定理主要解决一维运动问题,要注意正方向的规定。
    2.动量定理的应用(1)应用动量定理FΔt=Δp定性解释常见物理现象。由上式可以看出如果保持Δp一定,则力作用的时间越短,冲力就越大。因此在需要增大作用力时,可尽量减少作用的时间,如打击、碰撞等,由于作用时间短、作用力往往较大。反之,作用时间越长,力F就越小,因此在需要减小作用力的时候,可想办法延长力的作用时间,如利用海绵或弹簧的缓冲作用来延长作用时间,达到减小作用力的目的。
    (2)应用I=Δp求变力的冲量。如果物体受到大小、方向不变的力的作用,既可以应用FΔt求力的冲量,也可以根据物体动量变化量Δp的大小和方向来求出力的冲量。如果物体受到大小、方向改变的力的作用,则不能直接用FΔt求变力的冲量,这时可以求在该力冲量作用下物体动量变化量Δp的大小和方向,以求出变力的冲量。
    3.应用动量定理解题的一般步骤(1)选定研究对象,明确运动过程。(2)进行受力分析和运动的初、末状态分析。(3)选定正方向,根据动量定理列方程求解。
    典例剖析2.一质量为m=100 g的小球从h=0.8 m高处自由下落到一厚软垫上。若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t=0.2 s,则这段时间内软垫对小球的平均冲力为多少?(g取10 m/s2,不计空气阻力)
    如图所示,用0.5 kg的铁锤竖直把钉子钉进木头里,打击时铁锤的速度为4.0 m/s。如果打击后铁锤的速度变为0,打击的作用时间是0.01 s,那么:(1)不计铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到的平均作用力是多少?(2)考虑铁锤受的重力,铁锤钉钉子时,钉子受到的平均作用力又是多少?(g取10 m/s2)
    答案:(1)200 N,方向竖直向下(2)205 N,方向竖直向下
    动量定理和动能定理的比较
    动量定理和动能定理都是求解力学问题的重要定理。应用时要特别注意选定研究对象和过程,注重受力情况分析和运动情况分析,灵活运用规律求解。特别注意运用动量定理解题需考虑速度的方向,运用动能定理解题则不需考虑速度的方向。
    (多选)如图所示,质量为m的小球从距离地面高H的A点由静止开始释放,落到地面上后又陷入泥沙中,由于受到阻力作用,到达距地面深度为h的B点时速度减为零。不计空气阻力,重力加速度为g。关于小球下落的整个过程,下列说法正确的有( )
    一、冲量1.关于冲量,下列说法正确的是(   )A.合力的冲量是物体动量变化的原因B.作用在静止的物体上的力的冲量一定为零C.动量越大的物体受到的冲量越大D.冲量的方向与物体运动的方向相同
    解析:力作用一段时间便有了冲量,而合力作用一段时间后,物体的运动状态发生了变化,物体的动量也发生了变化,因此说合力的冲量使物体的动量发生了变化,A正确;只要有力作用在物体上,经历一段时间,这个力便有了冲量,与物体处于什么状态无关,B错误;物体所受冲量I=FΔt与物体动量的大小p=mv无关,C错误;冲量是矢量,其方向与力的方向相同,与物体运动方向无关,D错误。
    二、动量定理2.(2023·四川省攀枝花市高二下学期期末)我国天津地标之一“天津之眼”是世界上唯一一个桥上瞰景摩天轮。摩天轮悬挂透明座舱,乘客随座舱在竖直面内做轨道半径为R、角速度为ω的匀速圆周运动,已知当地重力加速度为g,质量为m的乘客从最高点运动到最低点过程中,重力的冲量大小为(   )
    3.用水平力F拉一物体,使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动,t1时刻撤去拉力F,物体做匀减速直线运动,到t2时刻停止。其速度—时间图像如图所示,且α>β,若拉力F做的功为W1,冲量大小为I1;物体克服摩擦阻力f做的功为W2,摩擦阻力冲量大小为I2。则下列选项正确的是(   )A.W1>W2;I1>I2 B.W1I2C.W1解析:功的关系:在0~t2时间内,由动能定理W1-W2=0得:W1=W2;冲量的关系:从0~t2时间内,由动量定理I1-I2=0得:I1=I2,故D正确。
    三、动量定理应用5.(2023·浙江金华高二调研)跳远时,跳在沙坑里比跳在水泥地上安全(如图),这是由于(   )A.人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小B.人跳在沙坑的动量变化比跳在水泥地上小C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小D.人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小
    解析:人跳远从一定高度落下,落地前的速度一定,则初动量相同,落地后静止,末动量一定,所以人下落过程的动量变化量Δp一定,因落在沙坑上作用的时间长,落在水泥地上作用时间短,根据动量定理FΔt=Δp,t长F小,故D对。
    6.如图所示,H是一种安全气囊,内部存有化学物质,当汽车高速前进,受到撞击时,化学物质会在瞬间爆发产生大量气体,充满气囊,填补在司机与车前挡风玻璃、仪表板、方向盘之间,防止司机受伤。若某次事故中汽车的速度是35 m/s,司机冲向气囊后经0.2 s停止运动,人体冲向气囊的质量约为40 kg,头部和胸部作用在气囊上的面积约为400 cm2。
    求:(1)则在这种情况下,人的头部和胸部受到平均压强为多大?(2)相当于多少个大气压?答案:(1)1.75×105 Pa (2)相当于1.75个大气压
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