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高中物理第十六章第2课《用动量概念表示牛顿第二定律》(选修3-4)

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课程内容
高中物理第十六章第2课《用动量概念表示牛顿第二定律》(选修3-4)

教学目标
1.知道牛顿第二定律的动量表达形式
2.运用牛顿运动定律和运动学公式推导出动量定理表达式。
3.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。
4.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。
重点: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
当初牛顿通过动量表达力和运动的关系
假定物体受到恒力做匀变速直线运动。
t时刻速度为v,t'时刻速度为v'
此过程加速度为a=v'-v/t'-t=△v/△t
所以:F=ma=mv'-v/t'-t=mv'-mv/t'-t=P'-P/t'-t
即:F=△P/△t.......(1)
物体动量的变化等于它受到的力。
(1)式还可以写成:
mv'-mv=F(t'-t)........(2)
说明:动量变化的原因跟力及作用时间有关,力越大,时间越长物体动量增加的越多。
F(t'-t)反映了力对时间的累积效应
力和力作用时间的乘积称为力的冲量(I)-----矢量
则(2)式写成P'.P=I ......(3)
(2)(3)式表明:
物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受力的冲量----动量定理
说明:
物体在一个过程始末的动量变化原因在于合外力的冲量,不仅大小而且方向。
动量定理:P'.P=I  是矢量方程
如果物体所受的力不是恒力,物体不做匀变速运动,但通过微分的方法细分过程,仍可得全过程动量定理。
动量定理的物体实质与牛顿第二定律相同,但有时用起来更方便。
请看例题
例题:
一个质量为0.8kg的垒球。以25m/s的速度飞向球棒,被击中后,反方向水平飞回,速度大小为45m/s。若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:
球棒与垒球的作用力是变力,牛顿第二定律不适用变力,动量定理适用变力,可求解球棒对垒球的平均作用力
解:
沿飞向棒球的方向建立坐标轴
垒球初动量:P=mv=0.18*25kgm/s=4.5kgm/s
垒球的末动量:P'=mv'=0.18*(-45)kgm/s=-0.81kgm/s
依据动量定理:mv'.-mv=F(t’-t)
          得:F=(mv.-mv)/(t’-t)
               =(-0.81-4.5)/0.1N=-1260N
球棒对垒球的平均作用力为1260牛,符号表示方向与规定方向相反。
例题2:为啥杯子从一定高度落下,掉在水泥地上比掉在地毯上易破碎?
提示:
动量定理mv.-mv=F(t’-t)可知
物体动量发生一定改变可采取不同办法:
1.较小的力较长的作用时间
2.较大的力较短的作用时间
通过缓冲减小作用力的例子:

小结
1.用动量概念表示牛顿第二定律
F=△P/△t
动量定理:mv.-mv=F(t’-t)

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王老师

男,中教高级职称

长期从事高中物理教学工作,有丰富的教学经验,在教学中重视培养学生自我探究学习的能力。

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