师：同学们好，今天我们一起来学习高二物理粤教版选择性必修一第一章第二节动量定理第二课时。经过上节课的学习，我们知道物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量，它揭示了合外力的冲量是动量变化的根本原因。其表达式为合力的冲量等于末动量减去初动量，也可表达为合力乘上时间等于(MVT)减去(MV_0)。其中合力的冲量(FT)是一个过程量，动量(MV)是一个状态量，这体现了过程量可以通过状态量的变化来反映。和动能定理一样，动量定理具有不考虑中间具体过程，只考虑初末状态的优点。但不同的是，动量定理是一个矢量式，一定要注意其方向性。
生活经验告诉我们，用重锤快速捶打钉子，更容易将钉子钉入墙中。大家能通过应用动量定理定量分析，为什么重锤快速捶打时更容易将钉子钉入吗？
实际情景中，用质量为(0.2)千克的锤子水平敲击竖直墙壁上的钉子，锤子接触钉子瞬间速度大小为(5)米每秒，锤头反弹速度大小为(2)米每秒，锤子与钉子接触时间为(0.1)秒，那么锤子对钉子的平均打击力为多少呢？在打击过程中，锤子对钉子的作用力是变力，作用时间很短，在冲击碰撞这类问题中，相互作用时间短，力的变化都有此特点。
动量定理适用于变力作用过程，所以可以利用动量定理计算锤子对钉子的平均作用力。题目问的是锤子对钉子的平均作用力，根据牛顿第三定律，这个力与钉子对锤子的平均打击力是一对相互作用力。由于锤子受力较简单，我们选择锤子作为研究对象。在(0.1)秒的碰撞过程中，撞击前速度为(V_1)，撞击后速度为(V_2)。锤子受到水平向左的撞击力(f)，我们以碰撞前水平向右为正方向，则(V_1 = 5)米每秒，(V_2 = -2)米每秒。设钉子对锤子的平均打击力大小为(f)，由动量定理可得：合力的冲量表达为(-f×t = MV_2 - MV_1)。代入数据计算解得(f)的大小等于(14)牛。由牛顿第三定律可知，铁锤对钉子的平均打击力与力(f)大小相同，都为(14)牛，方向水平向右。
如果改用质量为(0.4)千克的锤子捶打，其他条件不变，即(V_1)依然等于(5)米每秒，(V_2 = -2)米每秒，时间也不变，仍为(0.1)秒。那么此时锤子对钉子的平均打击力大小又是多少呢？我们依然取水平向右为正方向，设钉子对锤子的平均打击力大小为(F_1)，由动量定理可得，此时合力的冲量为(-F_1×t = M_1V_2 - M_1V_1)。将数据代入解得(F_1)的大小等于(28)牛，由牛顿第三定律可知，铁锤对钉子的平均打击力(F_1')大小等于(28)牛。
如果改变的不是质量，而是通过控制变量改变锤子锤打的速度大小，增大到(10)米每秒，其他物理条件不变，即反弹后的速度(V_2)依然等于(-2)米每秒，时间等于(0.1)秒，质量为(0.2)千克。这种情况下，锤子对钉子的平均打击力大小又为多少呢？在撞击过程中，设钉子对锤子的平均打击力大小为(F_2)，根据动量定理可得合力的冲量，此时为(-F_2×t = MV_2 - MV_1)。将数据代入计算，解得(F_2)大小等于(24)牛。同样，由牛顿第三定律可知，铁锤对钉子的平均打击力大小(F_2')等于(F_2)，等于(24)牛。
同学们，经过这三问，通过控制变量法，改变锤子质量和击打的速度，我们都得到平均打击力增大的结果。现在大家能理解为什么重锤快速击打时更容易将钉子钉入了吗？
高空抛物现象曾被称为悬在城市上空的痛，它与乱扔垃圾齐名，危害很大。若从(20)层高楼楼顶坠下一个鸡蛋，鸡蛋落到楼下地面时与地面相撞，撞击时间为两毫秒，地面对鸡蛋的平均撞击力约为多大？假设每层楼约(3)米，鸡蛋质量约(50)克，重力加速度(g)取(10)米每秒2。我们对整个过程建立简单示意图，(O)点代表(20)层高楼楼顶，(A)点是鸡蛋落地与地面的接触点。从(O)点到(A)点，鸡蛋做自由落体运动，设自由落体末速度即撞地前速度为(v)，(A)点到(B)点为撞地过程。题目问地面对鸡蛋的平均撞击力，我们要对撞击过程进行受力分析。
在碰撞过程中，鸡蛋受到重力和地面对它向上的撞击力，速度从(v)减到(0)。我们以竖直向下为正方向，根据自由落体运动规律(v2 = 2gh)，代入数据计算，可解得(v)的大小等于(34.6)米每秒。在撞地过程中，设地面对鸡蛋的平均冲击力大小为(f)，根据动量定理，此时合力的冲量为重力冲量与冲击力冲量的矢量之和，表示为(mg×t - f×t = 0 - mv)。代入数据计算，解得地面对鸡蛋的平均冲击力(f)的大小等于(865.5)牛。同学们，(865.5)牛这个力相当于一个(87)千克成年人的重力，远远大于鸡蛋重力(0.5)牛，约为鸡蛋重力的(1731)倍。
假如鸡蛋没有落在地面上，而是恰巧落在地面的海绵垫上，此时撞击时间变为(0.2)秒，其他条件不变，即撞地前速度依然为(34.6)米每秒，那么此时海绵垫对鸡蛋的平均冲击力又为多大呢？在这(0.2)秒撞击过程中，鸡蛋依然受到竖直向下的重力和海绵垫对其竖直向上的平均冲击力(F_1)，速度依然从(v)降到(0)。根据动量定理，代入数据解得此时海绵垫对鸡蛋的平均冲击力为(9.15)牛，这个力依然远大于鸡蛋重力，约为鸡蛋重力的(18)倍。
在两种落地方式中，我们发现动量变化量是一定的，但由于落地方式不同，经历时间不同，相互作用力时间越短，冲击力(f)就越大。这就是鸡蛋从高处落到软垫上不容易破，落到坚硬地面上容易破的原因。同时，由于相互作用时间(t)极短，冲击力(f)远远大于重力(g)。在具体计算过程中，我们可以忽略重力，简化问题，这种抓住主要因素，忽略次要因素的思想在物理学发展中极为重要。