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文檔簡介
1.2動量定理高中物理選擇性必修一第一章動量與動量守恒定律如圖(a)所示,在水平桌面上放兩個有機玻璃容器A、B,容器B為硬底,容器A底部平鋪一層厚海綿,B的底部與A中海綿上表面處在同一水平高度。將兩枚形狀、大小接近的生雞蛋分別從A、B正上方同一高度釋放[圖(b)(c)]。雞蛋落下后會發(fā)生什么現(xiàn)象?兩個雞蛋在接觸底面前的動量相等嗎?與底面的碰撞過程中的動量變化相等嗎?碰撞過程中經歷的時間相等嗎?兩個雞蛋碰撞過程中受到的力大小相等嗎?Fv0vttmaBA設一個質量為m的物體,初速度為v0,在恒力F的作用下,在光滑水平面上由A點運動到B點,運動時間為t,B點速度為vt。
1、定義:力F和力的作用時間t的乘積F·t叫做力的沖量2、定義式:I=F·t3、單位:沖量的國際單位是?!っ耄∟·s)4、沖量是矢量:它的方向是由力的方向決定的,如果力的方向在作用時間內不變,沖量的方向就跟力的方向相同。5、沖量的計算:A.恒力的沖量——力對時間的累積效果作用t時間(是個過程量)F外力F推,未動,如何?一、沖量在上述推導中,我們假定力是恒定的。實際上,物體所受的力通常不是恒定的。例如用鐵錘釘釘子、用球棒擊打壘球,釘子和壘球受的力就不是恒力。如何求這類變力作用的沖量?B.
微元法求變力的沖量將該段時間無限分割Ft/s432102468t/s43210246108Ft/s43210246108F一段時間內的變力近似認為物體在每一時段以受到某一恒力一段時間內的變力的沖量微分求和由圖可知F-t圖線與時間軸之間所圍的“面積”的大小表示對應時間t0內,力F0的沖量的大小。微元法10Fv0vttmaBA設一個質量為m的物體,初速度為v0,在恒力F的作用下,在光滑水平面上由A點運動到B點,運動時間為t。變式:在粗糙水平面?合外力等于動量的變化率
二、動量定理(theoremofmomentum)1.內容2.表達式3.動量定理是矢量關系式4.因果性:合外力的沖量是動量變化的原因
物體在一過程中所受合外力的沖量等于該物體在此過程中動量的變化量。
把碰撞過程細分為很多短暫過程,每個短暫過程中物體所受的力沒有很大的變化,這樣對于每個短暫過程就能夠應用
Ft=Δp,把應用于每個短暫過程的關系式相加,就得到整個過程的動量定理。在應用Ft=Δp處理變力問題時,式中F應該理解為變力在作用時間內的平均值。動量定理與變力二、動量定理(theoremofmomentum)1.內容2.表達式3.動量定理是矢量關系式4.適用范圍
動量定理不但適用于恒力,也適用于隨時間變化的變力.
對于變力情況,動量定理中的F應理解為變力在作用時間內的平均值.
物體在一過程中所受合外力的沖量等于該物體在此過程中動量的變化量。
牛頓運動定律、動能定理、動量定理哪家強?1.牛頓第二定律(瞬時效應):適用于宏觀低速,恒力2.動能定理(空間積累),動量定理(時間積累):適用于一切,恒力變力,直線曲線,低速高速、宏觀微觀現(xiàn)象。將較難的計算問題轉化為較易的計算問題三、動量定理的應用1:定性分析作用在物體上的合外力等于物體動量的變化率,這實際上是牛頓第二定律的另一種表述。
要想增大F合,可以怎么做?要想減小F合,可以怎么做?3.小小飛禽何以能撞毀飛機這樣的龐然大物?2.跳遠的時候直接跳在水泥地上行嗎?1.用錘子使勁壓釘子,就很難把釘子壓入木塊中去,如果用錘子以一定的速度敲釘子,釘子就很容易鉆入木塊,這是為什么?三、動量定理的應用1:定性分析防震泡沫材料輪胎防撞保護防護頭盔動量定理的應用——緩沖裝置汽車安全氣囊落地速度和物體質量一樣時,緩沖時間越短,撞擊力越大;水泥地面泡沫墊三、動量定理的應用1:定性分析例1:一個質量為0.18kg的壘球,以25m/s的水平速度飛向球棒,被球棒打擊后反向水平飛回,速度大小變?yōu)?5m/s,設球棒與壘球的作用時間為0.01s。球棒對壘球的平均作用力是多大?
【解析】壘球的初動量為p=mv=0.18×25kg·m/s=4.5kg·m/s壘球的末動量為pˊ=mvˊ=(-0.18)×45kg·m/s=-8.1kg·m/s由動量定理知壘球所受的平均作用力為負號表示力的方向與壘球飛來的方向相反例2:如圖,一質量為m=2kg的鉛球從離地面H=5m高處自由下落,陷入泥潭中某處后靜止不動,整個過程共用時t=1.1s,求泥潭對鉛球的平均阻力。220N應用動量定理解題的一般步驟:(1)明確研究對象和研究過程(2)進行受力分析(3)規(guī)定正方向由于力、沖量、速度、動量都是矢量,在一維的情況下,列式前可以先規(guī)定一個正方向,與規(guī)定的正方向相同的矢量為正,反之為負。(4)寫出研究對象的初、末動量和合外力的沖量(或各外力在各個階段的沖量的矢量和)。(5)根據(jù)動量定理列式求解。三、動量定理的應用2:定量計算
svΔtv′=0Fv動量定理在變質量(如流體)中的應用處理有關流體(如水、空氣、高壓燃氣等)撞擊物體表面產生沖力(或壓強)的問題,常用動量定理。解決這類問題的關鍵是選好研究對象,一般情況下選在極短時間?t內打到物體表面上的流體為研究對象(建立“柱狀”模型)。研究對象為“變質量”的“連續(xù)”的流體(如水流、空氣流等),以水流為例,一般要假設一段時間Δt內流出的水柱,其長度為vΔt,水柱底面積為S,得水柱體積V=SvΔt,水柱質量為Δm=ρV=ρSvΔt,再對質量為Δm的水柱應用動量定理求解。課堂小結0102動量定理動量定理:物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化,這就是動量定理。動量定理的應用沖量:作用在物體上的力和作用時間的乘積,叫做該力對這個物體的沖量I。沖量是矢量,過程量,反映了力對時間的積累效應.I=Ft自我總結:請從以下關鍵詞選擇幾個談談這節(jié)課你的收獲
沖量
動量定律
動量的變化率“微元”思想
圖像法
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