人教版高中物理選修《用動量概念表示牛頓第二定律》課件-

用動量概念表示牛頓第二定律第一頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。觀察并思考

雞蛋從一米多高的地方落到地板上，肯定會被打破，現(xiàn)在，在地板上放一塊泡沫塑料墊，讓雞蛋落到泡沫塑料上，會看到什么現(xiàn)象？你能解釋這種現(xiàn)象嗎？第二頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。生活中的這些現(xiàn)象都是什么原理呢？

第三頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。FFFFFFFFv=v0v=vt————F作用了時(shí)間t————

質(zhì)量為M的物體在水平恒力F的作用下，經(jīng)過時(shí)間t，速度由v0變?yōu)関t，第四頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。FFv=v0v=vt———F作用了時(shí)間t———分析：由牛頓第二定律知：F=m

a而加速度：整理得：第五頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。1、沖量（I）：在物理學(xué)中，物體受到的力與力的作用時(shí)間的乘積叫做力的沖量。I=F·t，單位—?！っ耄∟·s）它是矢量，方向與力的方向相同。2、動量（P）：運(yùn)動物體的質(zhì)量與它的速度的乘積叫做物體的動量。P=mv單位—千克米每秒（kg·ms-1），它是矢量，方向與速度的方向相同。第六頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。因此，上式可以表述為：物體所受的合外力的沖量等于物體動量的變化。即I=△P這個(gè)結(jié)論叫做動量定理你能夠再舉一些應(yīng)用動量定理的例子嗎？第七頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。應(yīng)用舉例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？分析：壓鐵釘與敲鐵釘區(qū)別在于：壓鐵釘時(shí)錘子是靜止在鐵釘上，敲鐵釘時(shí)，鐵錘以較大的速度與鐵釘碰撞；壓鐵釘時(shí)作用時(shí)間長，而敲鐵釘作用時(shí)間短，致使鐵釘受到的作用力不同．第八頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。2、雜技表演時(shí)，?？煽匆娪腥擞描F錘猛擊放在“大力士”身上的大石塊，石裂而人不傷，這是什么道理？請加以分析．分析：大石塊意味它的質(zhì)量很大：“猛擊”表示作用力很大，且作用時(shí)間極短；“人未受傷”說明大石塊對人身體的壓強(qiáng)不大．第九頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。用鐵錘猛擊放在“大力上”身上的大石塊，大石塊受到很大的打擊力而破裂，但是，根據(jù)動量定理得對大石塊來說，雖然受到的作用力F很大，但力作用時(shí)間極短，而大石塊的質(zhì)量又很大，因而引起的速度變化就很小，即大石塊幾乎沒有向下運(yùn)動，而且石塊與人的身體接觸面積又較大，據(jù)，所以人身體受的壓強(qiáng)并不很大，故此人不會受傷（當(dāng)然，這還和表演者技術(shù)本領(lǐng)有關(guān)）．第十頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。驚呼后的斷想據(jù)報(bào)載：1962年，一架“子爵號”客機(jī)，在美國的伊利奧特市上空與一只天鵝相撞，客機(jī)墜毀，飛行員彈射逃生。第十一頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分?！窘馕觥吭O(shè)鳥的質(zhì)量m=1.0kg，鳥的身長L=15cm（除去毛），鳥與飛機(jī)相撞面積S=0.01m2，相撞前鳥的速度約為0（因遠(yuǎn)小于飛機(jī)速度），相撞后其速度與飛機(jī)相同.飛機(jī)飛行速度v=600m/s（現(xiàn)代超音速飛機(jī)的飛行速度是聲速的二到三倍），因飛機(jī)質(zhì)量M>m,故相撞過程中飛機(jī)速度不變，因此，撞擊時(shí)間t=L/v=0.15/600s=2.5×10-4s.第十二頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。

取鳥為研究對象，因撞擊時(shí)間極短，因此可認(rèn)為撞擊時(shí)間內(nèi)，鳥受到飛機(jī)對它的撞擊力為F.根據(jù)動量定理可得：

F·t=mv1-mv0F=(mv1-mv0)/t=1.0×600/2.5×10-4N=2.4×106N.

這里所求出的撞擊力F，實(shí)際上只是撞擊時(shí)間內(nèi)的平均值，可近似認(rèn)為撞擊力的峰值Fm=2F=4.8×106N.第十三頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。

根據(jù)牛頓第三定律可知，鳥與飛機(jī)相撞時(shí)，飛機(jī)所受的最大撞擊力亦為4.8×106N，這樣巨大的撞擊力對撞擊表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)P=F/S=4.8×106/0.01=4.8×108Pa，這樣巨大的壓強(qiáng)造成機(jī)毀鳥亡的結(jié)果是不稀奇的.第十四頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。南瓜炮彈擊穿汽車來自美國印第安納州埃利茨維爾的布里斯托發(fā)明了一中“南瓜炮”?！澳瞎吓凇敝丶s兩噸，發(fā)射重10磅（約4.54公斤）的“南瓜炮彈”所需的推力高達(dá)11300磅（約5130公斤），“南瓜炮彈”離開炮口的時(shí)速達(dá)900英里（約1448公里）。布里斯托準(zhǔn)備帶著他的發(fā)明參加首屆南瓜推力比賽。在日前的測試中，這枚“南瓜炮”發(fā)射的“南瓜炮彈”擊穿了一輛1978年的舊車后部。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，你能利用所學(xué)估算出炮彈對汽車的沖力大小嗎？

第十五頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。第十六頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。第十七頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。3、動量的變化1、定義：動量變化就是在某過程中的末動量與初動量的矢量差。2、表示式∶△P=Pt-P03、動量的變化的求解:動量是矢量，求解△P時(shí)應(yīng)用平行四邊形定則(△P，P0----鄰邊，Pt----對角線），在一維情況下可首先規(guī)定一個(gè)正方向，這時(shí)求動量的變化就可以簡化為代數(shù)運(yùn)算了。第十八頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。例一：一個(gè)質(zhì)量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度水平向右運(yùn)動，碰到一塊豎硬的大理石后被彈回，沿著同一直線以2m/s的速度水平向左運(yùn)動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？vv′第十九頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。例1解：取水平向右的方向?yàn)檎较?，碰撞前鋼球的速度v=2m/s，碰撞前鋼球的動量P=mv=0.2×2kg·m/s=0.4kg·m/s。碰撞后鋼球的速度為v′=0.2m/s，碰撞后鋼球的動量為p′=mv′=-0.2×2kg·m/s=-0.4kg·m/s?！鱬=

p′-

P=-0.4kg·m/s-0.4kg·m/s=0.8kg·m/s，且動量變化的方向向左。vv′第二十頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。例二：一個(gè)質(zhì)量是0.2kg的鋼球，以2m/s的速度斜射到堅(jiān)硬的大理石板上，入射的角度是45o，碰撞后被斜著彈出，彈出的角度也是45o，速度大小仍為2m/s，用作圖法求出鋼球動量變化大小和方向？v′v45o45o第二十一頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。例2解：碰撞前后鋼球不在同一直線運(yùn)動，據(jù)平行四邊形定則，以△P和P為鄰邊做平行四邊形，則Pt就等于對解線的長度，對角線的指向就表示Pt的方向.△p=p′-po

方向豎直向上,大小就等于該鄰邊的長度。

v′v45o45o第二十二頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分?！咀⒁狻?、動量定理可由牛頓第二定律以及加速度的定義式導(dǎo)出，故它是牛頓第二定律的另一種形式，但是兩者仍有很大區(qū)別：（1）牛頓第二定律是一個(gè)瞬時(shí)關(guān)系式，它反映某瞬時(shí)物體所受合外力與加速度之間關(guān)系（僅當(dāng)合外力為恒定不變時(shí)，a為恒量，整個(gè)過程與某瞬時(shí)是一致的）；（2）而動量定理是研究物體在合外力持續(xù)作用下，在一段時(shí)間里的累積效應(yīng)，在這段時(shí)間內(nèi)，物體的動量獲得增加．2、應(yīng)用動量定理時(shí)，應(yīng)特別注意Ft為矢量，是矢量差，而且F是合外力．3、對于變力的情況，動量定理中的F可看成是變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值．第二十三頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。典型例題1甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，以相同的初速度分別在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動，乙物體先停下來，甲物體又經(jīng)較長時(shí)間停下來，下面敘述中正確的是．A、甲物體受到的沖量大于乙物體受到的沖量B、兩個(gè)物體受到的沖量大小相等C、乙物體受到的沖量大于甲物體受到的沖量D、無法判斷B第二十四頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。典型例題2質(zhì)量為0.1kg的小球，以10m／s的速度水平撞擊在豎直放置的厚鋼板上，而后以7m／s的速度被反向彈回，設(shè)撞擊的時(shí)間為0.01s，并取撞擊前鋼球速度的方向?yàn)檎较?，則鋼球受到的平均作用力為A．30NB．－30NC．170ND．－170ND第二十五頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。典型例題3質(zhì)量為m的鋼球自高處落下，以速率Ｖ１碰地，豎直向上彈回，碰撞時(shí)間極短離地的速率為v2，在碰撞過程中，地面對鋼球的沖量的方向和大小為A．向下，m(v1-v2)B．向下，m(v1+V2)C．向上，m(v1-v2)D．向上，m(v1+V2)D第二十六頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。典型例題4一質(zhì)量為100g的小球從0.8m高處自由下落到一個(gè)軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0.2s，則這段時(shí)間內(nèi)軟墊對小球的沖量為（g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力）

第二十七頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。典型例題5質(zhì)量為m的物體靜止在足夠大的水平面上，物體與桌面的動摩擦因數(shù)為μ，有一水平恒力F作用于物體上并使之加速前進(jìn)，經(jīng)t1秒后去掉此恒力，求物體運(yùn)動的總時(shí)間．第二十八頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。5、運(yùn)用動量定理解題步驟：（1）確定研究對象；（2）明確研究過程，對研究對象進(jìn)行受力分析。（3）找出物體的初末狀態(tài)并確定相應(yīng)的動量；（4）選定正方向；（5）根據(jù)動量定理列方程求解；（6）對結(jié)果進(jìn)行必要的分析。第二十九頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。習(xí)題精選1、在下列各種運(yùn)動中，任何相等的時(shí)間內(nèi)物體動量的增量總是相同的有（）A、勻加速直線運(yùn)動B、平拋運(yùn)動C、勻減速直線運(yùn)動D、勻速圓周運(yùn)動ABC第三十頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。2、對物體所受的合外力與其動量之間的關(guān)系，敘述正確的是：A、物體所受的合外力與物體的初動量成正比；B、物體所受的合外力與物體的末動量成正比；C、物體所受的合外力與物體動量變化量成正比；D、物體所受的合外力與物體動量對時(shí)間的變化率成正比．

D第三十一頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。3、把重物G壓在紙帶上，用一水平力緩緩拉動紙帶，重物跟著物體一起運(yùn)動，若迅速拉動紙帶，紙帶將會從重物下抽出，解釋這些現(xiàn)象的正確說法是：A、在緩慢拉動紙帶時(shí)，紙帶給物體的摩擦力大；B、在迅速拉動紙帶時(shí)，紙帶給物體的摩擦力?。籆、在緩慢拉動紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量大；D、在迅速拉動紙帶時(shí)，紙帶給重物的沖量小．CD第三十二頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。4、從同一高度的平臺上，拋出三個(gè)完全相同的小球，甲球豎直上拋，乙球豎直下拋，丙球平拋．三球落地時(shí)的速率相同，若不計(jì)空氣阻力，則（）A、拋出時(shí)三球動量不是都相同，甲、乙動量相同，并均不小于丙的動量B、落地時(shí)三球的動量相同C、從拋出到落地過程，三球受到的沖量都不同D、從拋出到落地過程，三球受到的沖量不都相同C第三十三頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。6、跳高運(yùn)動員在跳高時(shí)總是跳到沙坑里或跳到海綿上，這樣做是為了（）A、減小運(yùn)動員的動量變化B、減小運(yùn)動員所受的沖量C、延長著地過程的作用時(shí)間D、減小著地時(shí)運(yùn)動員所受的平均沖力CD第三十四頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。7、質(zhì)量為0.40kg的小球從高3.20m處自由下落，碰到地面后豎直向上彈起到1.80m高處，碰撞時(shí)間為0.040s，g取10m/s2,求碰撞過程中地面對球的平均沖力。第三十五頁，編輯于星期日：一點(diǎn)三十八分。4、小結(jié)動量是描述運(yùn)動物體力學(xué)特征的物理量，是物理學(xué)中相當(dāng)重要的概念。這一概念是單一的質(zhì)量概念、單一的速度概念無法替代的。力和時(shí)間的乘積，或者說力對時(shí)間累積的效果叫沖量。力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，沖量是改變物體動量的原因。沖量、動量都是矢量，動量定理在使用時(shí)一定要注意方向。物體只在一維空間中運(yùn)動，各力也都在同一直線時(shí)，動量、沖量的方向可用正、負(fù)號