物理选择性必修 第一册2 动量定理授课ppt课件

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1.学会应用动量定理解决多过程问题.(重点)2.学会应用动量定理处理多物体组成的系统的问题.(难点)3.学会应用动量定理处理连续质量变动的问题.(重点)
目标一　用动量定理解决多过程问题
(1)利用动量定理解决多过程问题时，可以针对每个阶段分别应用动量定理，还可以对整个过程应用动量定理；(2)在多个连续的运动过程中，物体所受外力的冲量的矢量和等于全过程动量的变化量.
1.(课本第10页第5题)一个质量为60 kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为0.8 s，g取10 m/s2.(1)求运动员与网接触的这段时间内动量的变化量.
答案　1 080 kg·m/s，方向竖直向上　
设运动员着网时的速度大小为v，
选竖直向上为正方向，运动员与网接触的时间内，Δp＝mv′＋mv＝1 080 kg·m/s，方向竖直向上.
(2)求网对运动员的平均作用力大小.
答案　1 950 N　
(3)求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0 m高处这一过程中运动员所受重力的冲量、弹力的冲量.
答案　1 560 N·s，方向竖直向下　1 560 N·s，方向竖直向上
下落时间t1＝0.8 s上升时间t2＝1 s故重力的冲量大小为IG＝mg(t1＋t2＋Δt)＝1 560 N·s，方向竖直向下全过程，由动量定理：IG－I弹＝Δp′＝0得：I弹＝1 560 N·s，方向竖直向上.
2.(课本第29页第2题改编)用水平力拉一个质量为m的物体，使它在水平面上从静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为μ，经过时间t后，撤去这个水平力，物体又经过2t停止运动，则拉力的大小为多少？
选物体运动方向为正方向，对物体，在整个运动过程中，由动量定理得：Ft－μmg(t＋2t)＝0－0，解得：F＝3μmg.
目标二　用动量定理解决多物体问题
动量定理适用范围：(1)动量定理不仅适用于恒力，而且也适用于随时间而变化的力.(2)对于变力，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值.(3)对于两个物体组成的系统，它们间的相互作用力的冲量的矢量和总为零，所以动量定理也适用于物体系统，冲量表达式为IF＝(m1v1′＋m2v2′)－(m1v1＋m2v2)，其中IF是系统外力冲量的矢量和.
3.物体A和B用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图甲所示.A的质量为m，B的质量为m′.当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经过某一位置时的速度大小为v，这时物体B下落速度大小为u，如图乙所示.在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量大小为A.mv B.mv－m′uC.mv＋m′u D.mv＋mu
方法一：取向上为正方向，选A为研究对象：I弹－mgt＝mv－0①选B为研究对象：－m′gt＝－m′u－0②由①②得I弹＝mv＋mu方法二：选取向上为正方向，对A、B系统：I弹－(mg＋m′g)t＝mv－m′u①对B：m′gt＝m′u②由①②得I弹＝mv＋mu，故D正确.
4.如图所示，质量M＝2 kg的木板静止放在光滑水平面上，木板右端放着质量m＝1 kg的物块，木板和物块间的动摩擦因数μ＝0.2.木板在水平恒力F＝8 N的外力作用下运动了2 s，木板足够长，求：(1)此过程恒力F的冲量大小；
F的冲量大小IF＝Ft＝16 N·s
(2)此时木板和物块的总动量的大小.(重力加速度g取10 m/s2)
方法一：选向右为正方向，此时对物块：μmgt＝mv1，得p1＝mv1＝4 N·s对木板：Ft－μmgt＝Mv2，得p2＝Mv2＝12 N·s故总动量的大小p＝p1＋p2＝16 N·s.方法二：对系统，IF＝mv1＋Mv2＝Ft＝16 N·s.
目标三　连续变质量问题
5.在某些小区的自助洗车设备中，有一种是用高压水流冲洗汽车表面.今有一汽车高压水枪，设水枪喷水口横截面积为S，由枪口喷出的高压水流流速为v，假设水柱垂直喷射到汽车竖直的表面上，冲击汽车竖直表面后水的速度变为零，已知水的密度为ρ，则水柱对汽车竖直表面的平均冲击力为A.ρSv2 B.2ρSv2C.ρSv D.2ρSv
由题可知水柱的横截面积为S，则t时间内喷水质量为m＝ρSvt，以水柱的运动方向为正方向，对其与汽车碰撞过程采用动量定理(水平分运动)，有－Ft＝0－mv，联立解得F＝ρSv2，根据牛顿第三定律可得水柱对汽车竖直表面的平均冲击力为ρSv2，故A正确，B、C、D错误.
6.如图所示，塑料水枪是儿童们夏天喜欢的玩具，但是也有儿童眼睛被水枪击伤的报道，因此，限制塑料水枪的威力就成了生产厂家必须关注的问题.水枪产生的水柱对目标的冲击力与枪口直径、出水速度等因素相关.设有一水枪，枪口直径为d，出水速度为v，储水箱的体积为V.求：(1)水枪充满水可连续用多少时间；
(2)设水的密度为ρ，水柱水平地打在竖直平面(目标)上后速度变为零，则水柱对目标的冲击力是多大？你认为要控制水枪威力关键是控制哪些因素？不考虑重力、空气阻力等影响，认为水柱到达目标的速度与水柱出枪口时的速度相同.
Δt时间内从枪口喷出的水的质量
质量为m的水在Δt时间内与目标作用，设目标对水柱的作用力大小为F，以水喷出的方向为正方向，由动量定理得：
可见，要控制水枪威力关键是要控制枪口直径d和出水速度v.
应用动量定理分析连续变质量问题的方法是微元法，具体步骤为：(1)确定一小段时间Δt内的连续体为研究对象；(2)写出Δt内连续体的质量Δm与Δt的关系式；(3)分析连续体的受力情况和动量变化；(4)应用动量定理列式、求解.