166用动量概念表示牛顿第二定律课件.ppt

1、16.6 用动量概念表示用动量概念表示 牛顿第二定律牛顿第二定律1.生活中的这些现象都是什么原理呢？生活中的这些现象都是什么原理呢？观察思考2演示1 鸡蛋从一米多高的地方落到地鸡蛋从一米多高的地方落到地板上，肯定会被打破，现在，在地板上，肯定会被打破，现在，在地板上放一块海绵垫，让鸡蛋落到海板上放一块海绵垫，让鸡蛋落到海绵垫上，会看到什么现象？你能解绵垫上，会看到什么现象？你能解释这种现象吗？释这种现象吗？Fv=v0v=vt 质量为质量为M M 的物体在水平恒力的物体在水平恒力F F 的作用下，经过时间的作用下，经过时间t t，速度由，速度由V V0 0 变为变为V Vt t，求：小球动量变化

2、和力的，求：小球动量变化和力的关系。关系。16.6 16.6 用动量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律 -动量定理动量定理FFv=v0v=vt F F 作用了时间作用了时间 t t 分析：分析：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：F=m a而加速度：而加速度：tvvat0tvvmFt0整理得：0tmvmvFt 16.6 16.6 用动量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律1、冲量冲量（I）：在物理学中，物体受到在物理学中，物体受到的力与力的作用时间的乘积叫做力的的力与力的作用时间的乘积叫做力的冲冲量量。I=F I=F t t，单位单位牛牛秒（秒（N N s s）它是它是矢

3、量矢量，方向与力的方向相同。，方向与力的方向相同。16.6 16.6 用动量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律 因此，上式可以表述为：因此，上式可以表述为：2、动量定理动量定理 物体所受的物体所受的合外力的冲量合外力的冲量等于物体等于物体 动量的变化动量的变化。即：即：I合合=P 或或 F合合t=P 思考：思考：上式反映了什么？力的大小与方向上式反映了什么？力的大小与方向取决于什么？取决于什么？16.6 16.6 用动量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律 即：合力的大小等于物体动量的变化率，合力的大小等于物体动量的变化率，力的方向即为动量变化率的方向。力的方向即为动量变

4、化率的方向。分析解释：分析解释：1、足球运动员敢于用头射门。、足球运动员敢于用头射门。2、鸡蛋掉在海绵上不易打碎。、鸡蛋掉在海绵上不易打碎。16.6 16.6 用动量概念表示牛顿第二定律用动量概念表示牛顿第二定律tptmvmvF12合 动量是描述运动物体力学特征的物理量，是物理学中相当重要的概念。这一概念是单一的质量概念、单一的速度概念无法替代的。力和时间的乘积，或者说力对时间累积的效果叫冲量。力是改变物体运动状态的原因，冲量是改变物体动量的原因。冲量、动量都是矢量，动量定理在使用时一定要注意方向。物体只在一维空间中运动，各力也都在同一直线时，动量、冲量的方向可用正、负号表示。典型例题典型例题

5、2 2质量为质量为0.1kg0.1kg的小球，以的小球，以10m10ms s的速度水的速度水平撞击在竖直放置的厚钢板上，而后以平撞击在竖直放置的厚钢板上，而后以7m7ms s的速度被反向弹回，设撞击的时间为的速度被反向弹回，设撞击的时间为0.01s0.01s，并取撞击前钢球速度的方向为正，并取撞击前钢球速度的方向为正方向，则钢球受到的平均作用力为方向，则钢球受到的平均作用力为A A30N B30N B30N 30N C C170N D170N D170N170ND典型例题典型例题4 4一质量为100g的小球从0.8m高处自由下落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.2s，则这

6、段时间内软垫对小球的冲量为（g取10m/s2，不计空气阻力）7 7、质量为、质量为0.40kg0.40kg的小球从高的小球从高3.20m3.20m处自由下落，碰到地面后竖直向上处自由下落，碰到地面后竖直向上弹起到弹起到1.80m1.80m高处，碰撞时间为高处，碰撞时间为0.040s0.040s，g g取取10m/s10m/s2 2,求碰撞过程中求碰撞过程中地面对球的平均冲力。地面对球的平均冲力。1 1、动量定理可由牛顿第二定律以及加速度的定义式导出，故、动量定理可由牛顿第二定律以及加速度的定义式导出，故它它是牛顿第二定律的另一种形式是牛顿第二定律的另一种形式，但是两者仍有很大区别：，但是两者仍

7、有很大区别：（1 1）牛顿第二定律是一个）牛顿第二定律是一个瞬时关系式瞬时关系式，它反映某瞬时物体所，它反映某瞬时物体所受合外力与加速度之间关系（仅当合外力为恒定不变时，受合外力与加速度之间关系（仅当合外力为恒定不变时，a a为为恒量，整个过程与某瞬时是一致的）；恒量，整个过程与某瞬时是一致的）；（2 2）而动量定理是研究物体在合外力持续作用下，）而动量定理是研究物体在合外力持续作用下，在一段时在一段时间里的累积效应间里的累积效应，在这段时间内，物体的动量获得增加，在这段时间内，物体的动量获得增加2 2、应用动量定理时，应特别注意、应用动量定理时，应特别注意FtFt为矢量，为矢量，是是矢量差矢

8、量差，而且，而且F F 是合外力是合外力3 3、对于变力的情况，动量定理中的、对于变力的情况，动量定理中的F F 可看成是变力在作用时可看成是变力在作用时间内的间内的平均值平均值 mvvmpp知能提升5 5、运用动量定理解题步骤：、运用动量定理解题步骤：（1 1）确定研究对象；）确定研究对象；（2 2）明确研究过程，对研究对象进行受）明确研究过程，对研究对象进行受力分析。力分析。（3 3）找出物体的初末状态并确定相应的）找出物体的初末状态并确定相应的动量；动量；（4 4）选定正方向；）选定正方向；（5 5）根据动量定理列方程求解；）根据动量定理列方程求解；（6 6）对结果进行必要的分析。）对结

9、果进行必要的分析。“魔术魔术”表演：表演：瓦碎蛋全瓦碎蛋全 杂技表演时，常可看见有人用铁锤杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在猛击放在“大力士大力士”身上的大石块，身上的大石块，石裂而人不伤，这是什么道理？石裂而人不伤，这是什么道理？用铁锤猛击放在用铁锤猛击放在“大力上大力上”身上的大石块，身上的大石块，大石块受到很大的打击力而破裂，但是，根大石块受到很大的打击力而破裂，但是，根据动量定理得据动量定理得对大石块来说，虽然受到的作用力对大石块来说，虽然受到的作用力F F很大，但很大，但力作用时间极短，而大石块的质量又很大，力作用时间极短，而大石块的质量又很大，因而引起的速度变化就很小，即大石块

10、几乎因而引起的速度变化就很小，即大石块几乎没有向下运动，而且石块与人的身体接触面没有向下运动，而且石块与人的身体接触面积又较大，据积又较大，据 ，所以人身，所以人身体受的压强并不很大，故此人不会受伤（当体受的压强并不很大，故此人不会受伤（当然，这还和表演者技术本领有关）然，这还和表演者技术本领有关）01mvmvFtSFP/演示3：快速拉出慢速拉出学以致用这又是为什么呢？这又是为什么呢？跳高运动员在跳高时总是跳到沙坑里或跳到跳高运动员在跳高时总是跳到沙坑里或跳到海绵上，这样做是为了（海绵上，这样做是为了（）A A、减小运动员的动量变化、减小运动员的动量变化 B B、减小运动员所受的冲量、减小运动

11、员所受的冲量C C、延长着地过程的作用时间、延长着地过程的作用时间 D D、减小着地时运动员所受的平均冲力、减小着地时运动员所受的平均冲力生活这样的例子还有哪些？生活这样的例子还有哪些？动量定理通常可以定性解决以下两类问题：动量定理通常可以定性解决以下两类问题：1、由F合合t=P 知，知，当当P 一定时，一定时，F合合与与t成反比；成反比；2、由F合合t=P 知，知，当当F合合一定时，一定时，P与与t成正比。成正比。总结提高学以致用【例】一【例】一蹦极蹦极爱好者不慎从高爱好者不慎从高h=30 m的地方跌下，系在身上的的地方跌下，系在身上的保险带长保险带长L=5m，若保险带拉直后的缓冲时间，若保

12、险带拉直后的缓冲时间t=2s。已知人的质。已知人的质量量m=70 Kg。则人受到保险带的拉力。则人受到保险带的拉力T为多少？为多少？解析：解析：以人为研究对象，考虑保险带拉直、张紧过程，以人为研究对象，考虑保险带拉直、张紧过程，受力分析如图，受力分析如图，向下为正方向。向下为正方向。由动量定理，有由动量定理，有（mgT）t=mv2mv1 其中其中 v2=0，v1=解得解得 N 即人受到保险带的平均拉力为即人受到保险带的平均拉力为1050N。gL2TmgmgtgLmmgtmvT21105070035010702510270【例】一蹦极爱好者不慎从高【例】一蹦极爱好者不慎从高h=30 m的地方跌下

13、，系在身上的的地方跌下，系在身上的保险带长保险带长L=5m，若保险带拉直后的缓冲时间，若保险带拉直后的缓冲时间t=2s。已知人的质。已知人的质量量m=70 Kg。则人受到保险带的平均拉力。则人受到保险带的平均拉力T为多少？为多少？学以致用 3 3、运用动量定理解题步骤：、运用动量定理解题步骤：（1 1）确定）确定研究对象研究对象，明确，明确研究过程研究过程；（2 2）对研究对象进行）对研究对象进行受力分析受力分析，确定，确定合外力冲量合外力冲量；（3 3）找出物体的）找出物体的初末状态初末状态并确定相应的动量；并确定相应的动量；（4 4）选定正方向，根据）选定正方向，根据动量定理列方程动量定理

14、列方程求解。求解。心得体会 蹦床蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg60kg的的运动员，从离水平网面运动员，从离水平网面3.2m3.2m高处自由下落，着网后沿竖高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面直方向蹦回离水平网面5.0m5.0m高处。已知运动员与网接触高处。已知运动员与网接触的时间为的时间为1.2s1.2s。求这段时间内网对运动员的平均作用力。求这段时间内网对运动员的平均作用力。（g g取取10m/s10m/s2 2)小试牛刀解析：解析：以人为研究对象，取

15、向上为正方向。以人为研究对象，取向上为正方向。人接触网的初速度为：人接触网的初速度为：人离网时的速度为：人离网时的速度为：由动量定理得：由动量定理得：即网对人的平均作用力为即网对人的平均作用力为1500N。smghV/10222smghV/8211NNmgtmVmVFmVmVtmgF15006002.1)810(60)(1212社会报道另据报载：1962年，一架“子爵号”客机，在美国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，飞行员弹射逃生。根据刚才报道：假设飞机飞行速度为v=600m/s，鸟的质量为，鸟的质量为m=1.0kg，鸟的，鸟的身长身长L=15cm（除去毛），鸟与飞机相撞（除去毛），鸟

16、与飞机相撞面积面积S=0.01m2。试计算一下飞机受到的。试计算一下飞机受到的撞击力约为多大？撞击力约为多大？分析分析：因飞机质量：因飞机质量M m,故相撞过程中故相撞过程中飞机速度不变，因此，撞击时间飞机速度不变，因此，撞击时间 t=L/v=0.15/600s=2.510-4s.取鸟为研究对象，因撞击时间极短，因取鸟为研究对象，因撞击时间极短，因此可认为撞击时间内，鸟受到飞机对它的此可认为撞击时间内，鸟受到飞机对它的撞击力为撞击力为F.F.根据动量定理可得：根据动量定理可得：F Ft t=mv=mv1 1-mv-mv0 0 F=(mv F=(mv1 1-mv-mv0 0)/t)/t=1.0=

17、1.0600/2.5600/2.51010-4-4N=2.4N=2.410106 6N.N.这里所求出的撞击力这里所求出的撞击力F F，实际上只是撞击，实际上只是撞击时间内的平均值，时间内的平均值，根据牛顿第三定律可知，鸟与飞机相撞根据牛顿第三定律可知，鸟与飞机相撞时，飞机所受的平均撞击力亦为时，飞机所受的平均撞击力亦为2.42.410106 6N N，这样巨大的撞击力对撞击表面产生的压强这样巨大的撞击力对撞击表面产生的压强P=F/S=2.4P=F/S=2.410106 6/0.01=2.4/0.01=2.410108 8PaPa，这样巨，这样巨大的压强造成机毁鸟亡的结果是不稀奇的大的压强造成

18、机毁鸟亡的结果是不稀奇的.1 1、质量为、质量为0.1kg0.1kg的小球，以的小球，以10m10ms s的速度的速度水平撞击在竖直放置的厚钢板上，而后以水平撞击在竖直放置的厚钢板上，而后以7m7ms s的速度被反向弹回，设撞击的时间的速度被反向弹回，设撞击的时间为为0.01s0.01s，并取撞击前钢球速度的方向为，并取撞击前钢球速度的方向为正方向，则钢球受到的平均作用力为正方向，则钢球受到的平均作用力为A A30N B30N B30N 30N C C170N D170N D170N170N实战演习 2 2、质量为、质量为m m的钢球自高处落下，以速率的钢球自高处落下，以速率碰地，竖直向上弹回

19、，碰撞时间极短，碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为离地的速率为v v2 2，在碰撞过程中，地面对，在碰撞过程中，地面对钢球的冲量的方向和大小为钢球的冲量的方向和大小为 A A向下，向下，m(vm(v1 1-v-v2 2)B B向下，向下，m(vm(v1 1+V+V2 2)C C向上，向上，m(vm(v1 1-v-v2 2)D D向上，向上，m(vm(v1 1+V+V2 2)3 3、在下列各种运动中，任何相等、在下列各种运动中，任何相等的时间内物体动量的增量总是相同的时间内物体动量的增量总是相同的有（的有（）A A、匀加速直线运动、匀加速直线运动 B B、平抛运动、平抛运动C C、匀

20、减速直线运动、匀减速直线运动 D D、匀速圆周运动、匀速圆周运动4 4、把重物、把重物G G压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着物体一起运动，若迅速拉动纸带，带，重物跟着物体一起运动，若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出，解释这些现象的正确说纸带将会从重物下抽出，解释这些现象的正确说法是：法是：A A、在缓慢拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力大；、在缓慢拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力大；B B、在迅速拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力小；、在迅速拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力小；C C、在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大；、在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大

21、；D D、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小 1、动量定理动量定理 物体所受的物体所受的合外力的冲量合外力的冲量等于物体等于物体 动量的变化动量的变化。即：即：I合合=P 或或 F合合t=P 2 2、解题步骤、解题步骤：（1）确定研究对象；）确定研究对象；（2）明确研究过程，对研究对象进行受力分析；）明确研究过程，对研究对象进行受力分析；（3）找出物体的初末状态并确定相应的动量及其变化量；）找出物体的初末状态并确定相应的动量及其变化量；（4）选定正方向，根据动量定理列方程求解。）选定正方向，根据动量定理列方程求解。3 3、理解要点：、理解要点：（1）公式的）公式的矢量性矢量性；（2）公式既适合）公式既适合恒力恒力，也适合，也适合变力变力，变力时求的是，变力时求的是平均力平均力；（3）可以）可以定性定性解释一些现象。解释一些现象。课堂收获