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1、动量定理高中第1页，本讲稿共15页 1.理解动量定理的确切含义和表达式，知道动量定理适用于变力.2.能从牛顿运动定律和运动学公式推导出动量表达式.3.会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题。学习目标：理解动量定理的确切含义和表达式。学习重点：会用动量定理解释有关物理现象，并能掌握一维情况下的计算问题。学习难点：第2页，本讲稿共15页实 验 鸡蛋从一定的高度落到地板上，肯定会打破。现在，在地板上放一块泡沫塑料垫。我们尽可能把鸡蛋举得高高的，然后放开手，让它落到泡沫塑料垫上，看看鸡蛋会不会被打破。第3页，本讲稿共15页 在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里;跳高时
2、在下落处要放海绵垫子;从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲;轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎等.这样做的目的是为了缓冲.而在某些情况下，我们又不希望缓冲，比如用铁锤钉钉子.第4页，本讲稿共15页为了解释这类现象，我们就来学习关于为了解释这类现象，我们就来学习关于 的知识的知识 动量定理动量定理问题：问题：一个具有一定动量的物体，在合力的作用下，一个具有一定动量的物体，在合力的作用下，经过一段时间，它的动量变化跟所受的合力的冲量有什经过一段时间，它的动量变化跟所受的合力的冲量有什么关系？么关系？/P=mvPPP=mv/FFt=P推导的依据推导的依据:牛顿第二定律和运动学的有关公式牛顿第二定律和
3、运动学的有关公式 物体的初动量为p=mv、末动量为p=mv，经历的时间为t，由加速度的定义式 由牛顿第二定律F=ma=可得Ft=mvmv，即 Ft=pp=mv-mv 第5页，本讲稿共15页 2.公式:Ft=p一p 其中F是物体所受合力，p是初动量，p是末动量，t是物体从初动量p变化到末动量p所需时间，也是合力F作用的时间。3.单位：F的单位是N，t的单位是s，p和P的单位是kgm/s（kgms-1）。对动量定理的进一步认识1.动量定理中的方向性公式Ft=p一P=p是矢量式，合外力的冲量的方向与物体动量变化的方向相同。合外力冲量的方向可以跟初动量方向相同，也可以相反。1.物理意义:物体所受合力的
4、冲量等于物体的动量变化.说明：第6页，本讲稿共15页 例例如如:匀匀加加速速运运动动合合力力冲冲量量的的方方向向与与初初动动量量方方向向相相同同，匀匀减减速速运运动动合合力力冲冲量量方方向向与与初初动动量量方方向向相相反反，甚甚至至可可以以跟跟初初动动量量方方向向成成任任何何角角度度。在在中中学学阶阶段段，我我们们仅仅限限于于初初、末末动动量量的的方方向向、合合力力的的方方向向在在同同一一直直线线上上的的情情况况(即即一一维维情情况况)，此此时时公公式式中中各各矢矢量量的的方方向向可可以以用用正正、负负号号表表示示，首首先先要要选选定定一一个个正正方方向向，与与正正方方向向相相同同的的矢矢量取
5、正值，与正方向相反的矢量取负值。量取正值，与正方向相反的矢量取负值。第7页，本讲稿共15页例题：一个质量为0.18kg的垒球，以25m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s。设球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒对垒球的平均作用力有多大？分析：球棒对垒球的作用力是变力，力的作用时间很短。在这个短时间内，力大小先是急剧地增大，然后又急剧地减小为零。在冲击、碰撞一类问题中，相互作用的时间很短，力的变化都具有这个特点。动量定理适用于变力，因此，可以用动量定理求球棒对垒球的平均作用力。由题中所给的量可以算出垒球的初动量和末动量，由动量定理即可求出垒球所受的平均作用
6、力。第8页，本讲稿共15页 解：取垒球飞向球棒时的方向为正方向。垒球的初动量为：P=mv=0.1825kgm/s=4.5kgm/s垒球的末动量为：P=mv=-0.1845kgm/s=-8.1kgm/s由动量定理可得垒球所受的平均力为：F=(P-P)/t=(-8.1-4.5)/0.01N=-1260N 垒球所受的平均力的大小为1260N，负号表示力的方向与所选的正方向相反，即力的方向与垒球飞回的方向相同。第9页，本讲稿共15页 2.动量的变化率:动量的变化跟发生这一变化所用的时间的比值。由动量定理Ft=p得F=P/t，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之
7、则小;当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力.3.动量定理的适用范围动量定理的适用范围 :动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力.对对于于变变力力情情况况，动动量量定定理理中中的的F F应应理理解解为为变变力力在在作作用用时时间间内内的的平均值平均值.在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值，第10页，本讲稿共15页 应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有关问题有
8、关问题.鸡蛋从某一高度下落，分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同.而两种情况下的相互作用时间不同，与石头碰时作用时间短，与海绵垫相碰时作用时间较长，由Ft=p知，鸡蛋与石头相碰时作用大，会被打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破.第11页，本讲稿共15页第12页，本讲稿共15页 再解释用铁锤钉钉子、跳远时要落入沙坑中等现象.在实际应用中，有的需要作用时间短，得到很大的作用力而被人们所利用，有的需要延长作用时间(即缓冲)减少力的作用.请同学们再举些有关实际应用的例子.加强对周围事物的观察能力，勤于思考，一定会有收获.第13页，本讲稿共15页用动量定理Ft=p一P=p解释现象可分为下列三种情况:(1)p一定，t短则F大，t长则F小;(2)F一定，t短则p小，t长则p大;(3)t一定，F大则p大，F小则p小.小结：第14页，本讲稿共15页 巩固练习:l.一个人慢行和跑步时，不小心与迎面的一棵树相撞，其感觉有什么不同?请解释.2.一辆满载货物的卡车和一辆小轿车都从静止开始，哪辆车起动更快?为什么?3.人下楼梯时往往一级一级往下走，而不是直接往下跳跃七八级，这是为什么?第15页，本讲稿共15页