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时间:2020-01-28
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1、二、动量定理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: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。在日常生活中,有不少这样的事例:跳远时要跳
2、在沙坑里;跳高时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.为了解释这类现象,我们就来学习关于的知识动量定理问题: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么关系?P=mvPPP=mv///FFt=△P推导的依据:牛顿第二定律和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
3、律F=ma=可得Ft=mv’-mv,即Ft=p‘-p=mv’-mv2.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kg·m/s(kg·ms-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:物体所受合力的冲量等于物体的动量变
4、化.说明:例如:匀加速运动合力冲量的方向与初动量方向相同,匀减速运动合力冲量方向与初动量方向相反,甚至可以跟初动量方向成任何角度。在中学阶段,我们仅限于初、末动量的方向、合力的方向在同一直线上的情况(即一维情况),此时公式中各矢量的方向可以用正、负号表示,首先要选定一个正方向,与正方向相同的矢量取正值,与正方向相反的矢量取负值。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
5、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力。解:取垒球飞向球棒时的方向。垒球的初动量为:P=mv=0.18×25kgm/s=4.5kgm/s垒球的末动量为:P’=mv’=-0.18×45kgm/s=-8.1kgm/s由动
6、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。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:动量定理不但适用于恒力,也适用于随时间变化的变力.对于变力情况,动
7、量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值.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,应用动量定理来解释鸡蛋下落是否会被打破等有关问题.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
8、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.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.同学们阅读课本P120~121页的应用举例用动量定理Ft=p‘一P=△p解释现象可分为下列三种情况:
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