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- 2021-05-27 发布
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【课 题】§16.6 用动量概念表示牛顿第二定律导学案
【学习目标】
(1)理解冲量概念。(2)理解动量定理及其表达式。(3)能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。(4)理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别。
【自主学习】
一、用动量概念表示牛顿第二定律
表达式:F=_________。物理意义:物体所受的力等于物体动量的_________,这是牛顿第二定律的另一种表达方式。由于动量和力都是___量,所以上表达式是个______式,它不仅表示了______与______的大小关系,也表示了它们之间的______关系。
二、动量定理
1、冲量:定义:______与______________的乘积叫冲量。公式:I=_________。单位:_________
方向:冲量是矢量,恒力冲量的方向与力的方向______。
2、动量定理:内容:物体在一个过程始末的____________等于它在这个过程中所受力的______。
公式:Ft=_________或___________=I
【典型例题】
m
M
F
L
如图所示,质量为M=4kg的木板长L=1.4m,静止在光滑的水平地面上,其上端右侧静置一个质量为m=1kg的小滑块,小滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.4.今用一水平力F=28N向右拉木板,要使小滑块从木板上掉下来,求此力至少作用多长时间?(重力加速度g取10m/s2)
【问题思考】
1、比较冲量与功的区别与联系。
2、如何计算恒力的冲量、变力的冲量各合力的冲量。
3、举例说明人们生活中是怎样应用动量定理减小冲力的?
【针对训练】
1.下列说法正确的是( )
A.动量的方向一定跟物体的速度方向相同,且动量大的物体其速度一定大
B.冲量的方向一定跟对应的作用力方向相同,且冲量大对应的作用力一定大
C.物体受到的冲量方向与物体末动量的方向不一定相同
D.合外力的冲量为零,则物体所受各力的冲量均为零
2、关于物体所受冲量跟其受力情况和运动的关系,下列说法正确的是 ( )
A.物体受到的冲量越大,它的动量变化一定越快
B.物体受到的冲量越大,它的动量变化一定越大
C.物体受到的冲量越大,它受到的合外力一定越大
D.物体受到的冲量越大,它的速度变化一定越快
3、下列说法正确的是 ( )
A.根据F=∆P/∆t 可把牛顿第二定律表述为:物体动量的变化率等于它所受的力
B.力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量,它反映了力的作用对单间的累积效应,是一个标量
C.动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的,但有时用起来更方便
D.易碎品运输时要用柔软材料包装,船舷常悬挂旧轮胎,都是为了延长作用时间以减小作用为
4.下面的说法正确的是( )
A.物体运动的方向就是它的动量的方向
B.如果物体的速度发生变化,则可以肯定它受到的合外力的冲量不为零
C.如果合外力对物体的冲量不为零,则合外力一定使物体的动能增大
D.作用在物体上的合外力冲量不一定能改变物体速度的大小
5.如图所示,两个质量相等的物体沿同一高度、倾角不同的两光滑斜面顶端从静止自由下滑,到达斜面底端,两个物体具有的不同物理量是( )
A. 下滑的过程中重力的冲量 B. 下滑的过程中弹力的冲量
C. 下滑的过程中合力的冲量 D. 刚到达底端时的动量大小
6.古时有“守株待兔”的寓言.设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力即可致死,并设兔子与树桩作用时间为0.2s,则被撞死的兔子其奔跑的速度可能为(g取)( )
A.1m/s B.1.5m/s C.2m/s D.2.5m/s
7.如图所示,固定的光滑斜面倾角为θ.质量为m的物体由静止开始从斜面顶端滑到底端,所用时间为t.在这一过程中正确的是( )
A.所受支持力的冲量为O B.合力的冲量大小为
C.所受重力的冲量大小为 D.动量的变化量大小为
8.质量为1kg的物体从离地面5m高处自由下落。与地面碰撞后。上升的最大高度为3.2m,设球与地面作用时间为0.2s,则小球对地面的平均冲力为(g=10m/s2)( )
A.90N B.80N C.110N D.100N
9、如图所示, 小球m用长为L的细绳系着做匀速圆周运动, 速度是v。A、B是直径上的两点。小球由A点摆至B点的过程中, 下述结论正确的是 [ ]
A.动量守恒 B.动量不守恒, 且∆mv=mv
C.动量不守恒, 且∆mv=0 D.动量不守恒, 且∆mv=2mv
10.质量为m的小球,从沙坑上方自由下落,经过时间t1到达沙坑表面,又经过时间t2停在沙坑里。求:
⑴沙对小球的平均阻力F;
⑵小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I。
11、蹦床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60 kg的运动员,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1.2 s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小.(g=10 m/s2)
【典型例题】
解:以地面为参考系,整个过程中,小滑块向右做初速为零的匀加速直线运动.撤去拉力F前,木板向右做初速为零的匀加速直线运动;撤去拉力F后,木板向右做匀减速直线运动.要使小滑块从木板上掉下来,拉力F作用的最短时间对应的过程是:小滑块滑到木板左端时恰好与木板保持相对静止(即与木板达到共同的速度).
设拉力F作用的最短时间为t,撤去拉力前木板的位移为s0,小滑块滑到木板左端并恰好与木板达到的共同速度为v.
整个过程对系统由动量定理得: (3分)
撤去拉力F前木板的位移为: (3分)
整个过程对系统由功能关系得: (4分)
联立以上各式,代入已知数据求得:t=1s.
【针对训练】
1、C 2、B 3、ACD 4、ABD 5.ABC 6.CD 7.CD 8.D 9.D
10.解:设刚开始下落的位置为A,刚好接触沙的位置为B,在沙中到达的最低点为C。⑴在下落的全过程对小球用动量定理:重力作用时间为t1+t2,而阻力作用时间仅为t2,以竖直向下为正方向,有:
mg(t1+t2)-Ft2=0, 解得:
⑵仍然在下落的全过程对小球用动量定理:在t1时间内只有重力的冲量,在t2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内),以竖直向下为正方向,有:
mgt1-I=0,∴I=mgt1
11、【解析】 由下落高度、上升高度可求运动员触网前后的速度,这正是运动员与网接触过程的初末速度,据此可利用动量定理求解力的大小.
将运动员看作质量为m的质点,从h1高处下落,刚接触网时速度的大小v1= (向下)
弹跳后到达的高度为h2,刚离网时速度的大小v2=(向上)接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg,若选向上方向为正方向,则由动量定理,得:
(F-mg)Δt=mv2-(-mv1)由以上三式解得
F=mg+m.代入数值得,F=1.5×103 N.