16.2 动量和动量定理.ppt

、定义定义定义定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的物体的质量和速度的乘积，叫做物体的动量动量p p，用公式表示为用公式表示为 p=mvp=mv 动量动量(momentummomentum)2 2、单位单位单位单位：在国际单位制中，动量的单位是：在国际单位制中，动量的单位是千克千克千克千克 米米米米/秒秒秒秒，符号是，符号是 kgm/skgm/s ；3 3、动量是、动量是矢量矢量矢量矢量：方向由：方向由速度方向速度方向速度方向速度方向决定，动量的决定，动量的方向与方向与该时刻该时刻速度的方向相同；速度的方向相同；4 4、动量是描述物体运动状态的物理量，是、动量是描述物体运动状态的物理量，是状态量状态量状态量状态量；5 5、动量是、动量是相对相对相对相对的，与参考系的选择有关。的，与参考系的选择有关。注意：注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度这一时刻的瞬时速度动量的变化动量的变化 p p 1 1、某段运动过程（或时间间隔）、某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量末状态的动量末状态的动量末状态的动量pp 跟跟初状态的动量初状态的动量初状态的动量初状态的动量p p的矢量差，称为动量的变化的矢量差，称为动量的变化（或动量的（或动量的增量增量增量增量），即），即 2 2、动量变化的三种情况：、动量变化的三种情况：大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。大小变化、方向改变或大小和方向都改变。PPP p=p-p3 3、同一直线上同一直线上同一直线上同一直线上动量变化的运算：动量变化的运算：PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP 不不在在同同一一直直线线上上的的动动量量变变化化的的运算，遵循运算，遵循平行四边形定则平行四边形定则：PPPPPPP也称也称三角形法则三角形法则：从初动量的矢：从初动量的矢量末端指向末动量的矢量末端量末端指向末动量的矢量末端动量的变化动量的变化 p p1 1、一一个个质质量量是是0.10.1kgkg的的钢钢球球，以以6 6m/sm/s的的速速度度水水平平向向右右运运动动，碰碰到到一一块块坚坚硬硬的的障障碍碍物物后后被被弹弹回回，沿沿着着同同一一直直线线以以6 6m/sm/s的的速速度度水水平平向向左左运运动动，碰碰撞撞前前后后钢钢球球的的动动量量有有没没有有变变化化？变变化了多少？方向如何？化了多少？方向如何？规定正方向规定正方向规定正方向规定正方向PPP课堂练习课堂练习2 2、质量为、质量为m m的钢球自高处落下，以速率的钢球自高处落下，以速率v v1 1碰地，竖直向上弹回，与水平地面碰碰地，竖直向上弹回，与水平地面碰撞时间极短，离地时速率为撞时间极短，离地时速率为v v2 2，在碰撞，在碰撞过程中，钢球动量变化为多少？过程中，钢球动量变化为多少？课堂练习课堂练习若速度变化若速度变化,EEEEk k k k可能为零可能为零可能为零可能为零kgkg mm2 2/s/s2 2 （J）标标量量E Ek k=mv=mv2 2/2/2动能动能若速度变化若速度变化,则则pppp一定不为零一定不为零一定不为零一定不为零kgkg m/sm/s（N N S S）矢矢量量p=mvp=mv动量动量 动量与动能有什么区别？动量与动能有什么区别？动量与动能间量值关系：动量与动能间量值关系：思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论 在前面所学的动能定理中，我们知在前面所学的动能定理中，我们知道，动能的变化是由于力的位移积累即道，动能的变化是由于力的位移积累即力做功的结果，那么，动量的变化又是力做功的结果，那么，动量的变化又是什么原因引起的呢？什么原因引起的呢？动量的变化与速度的变化有关，动量的变化与速度的变化有关，而速度的变化是因为有加速度，而牛而速度的变化是因为有加速度，而牛顿第二定律告诉我们，加速度是由物顿第二定律告诉我们，加速度是由物体所受的合外力产生的。体所受的合外力产生的。牛顿第二定律推导动量的变化牛顿第二定律推导动量的变化 设置物理情景设置物理情景设置物理情景设置物理情景：质量为：质量为m m的物体，在合力的物体，在合力F F的的作用下，经过一段时间作用下，经过一段时间t t，速度由速度由v v 变为变为v v，如，如是图所示：是图所示：分析：分析：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：而加速度定义有：而加速度定义有：变形可得：变形可得：F F=mm a a联立可得：联立可得：=p/t这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。这就是牛顿第二定律的另一种表达形式。表明动量的变化与力的时间积累效果有关。表明动量的变化与力的时间积累效果有关。表明动量的变化与力的时间积累效果有关。表明动量的变化与力的时间积累效果有关。、定义定义：作用在物体上的力和作用时间：作用在物体上的力和作用时间的乘积，叫做该力对这个物体的冲量的乘积，叫做该力对这个物体的冲量I，用用公式表示为公式表示为 I=Ft2 2、单位单位：在国际单位制中，冲量的单位是：在国际单位制中，冲量的单位是牛牛秒秒，符号是，符号是N Ns s 冲量冲量(impulseimpulse)3 3、冲量是、冲量是矢量矢量：方向由：方向由力的方向力的方向决定，若决定，若为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的为恒定方向的力，则冲量的方向跟这力的方向相同方向相同4 4、冲量是、冲量是过程量过程量，反映了，反映了力对时间的积累力对时间的积累效应效应力的空间积累力的空间积累使动能发生变化使动能发生变化N Nm m（J J）标标量量W=FS功功力的时间积累力的时间积累使动量发生变化使动量发生变化N NS S矢矢量量I=Ft冲量冲量 冲量与功有什么区别？冲量与功有什么区别？1 1、作用力与反作用力作用力与反作用力作用力与反作用力作用力与反作用力：作用力的冲量与反作用力：作用力的冲量与反作用力的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是的冲量总是等值、反向并在同一条直线上，但是作用力的功与反作用力的功不一定相等。作用力的功与反作用力的功不一定相等。2 2、内力内力内力内力：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢：对物体系统内部，内力作用的冲量的矢量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。量和等于零，但内力的功的代数和不一定为零。例：例：例：例：人在船上行走人在船上行走人在船上行走人在船上行走人对船的作用力与船对人的反作人对船的作用力与船对人的反作用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对用力的冲量的矢量和等于零，但是人对船的作用力和船对人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。人的反作用力都做正功，使人和船的动能都增加。思考与讨论思考与讨论动量定理动量定理(theorem of momentumtheorem of momentum)1 1、内容内容：物体所受：物体所受合外力合外力的冲量等于物体的冲量等于物体的动量变化，这就是动量定理。的动量变化，这就是动量定理。2 2、表达式：表达式：或或 3 3、加深理解：加深理解：1 1）物理研究方法：）物理研究方法：过程量可通过状态量的变化来反映；过程量可通过状态量的变化来反映；2 2）表明合外力的冲量是动量变化的原因；）表明合外力的冲量是动量变化的原因；3 3）动量定理是）动量定理是矢量式矢量式矢量式矢量式，合外力的，合外力的冲量冲量冲量冲量方向与物方向与物体体动量变化动量变化动量变化动量变化的方向相同：的方向相同：合外力冲量合外力冲量合外力冲量合外力冲量的方向与的方向与合合合合外力外力外力外力的方向或的方向或速度变化量速度变化量速度变化量速度变化量的的方向一致方向一致方向一致方向一致，但与初动，但与初动量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。量方向可相同，也可相反，甚至还可成角度。动量定理的适用范围动量定理的适用范围1 1、动量定理不但适用于、动量定理不但适用于恒力恒力恒力恒力，也适用于随时间变，也适用于随时间变化的化的变力变力变力变力，对于变力，动量定理中的，对于变力，动量定理中的F F应理解为变应理解为变力在作用时间内的力在作用时间内的平均值平均值平均值平均值；2 2、动量定理不仅可以解决、动量定理不仅可以解决匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动的问题，的问题，还可以解决还可以解决曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动中的有关问题，将较难的计算中的有关问题，将较难的计算问题转化为较易的计算问题；问题转化为较易的计算问题；3 3、动量定理不仅适用于、动量定理不仅适用于宏观低速宏观低速宏观低速宏观低速物体，也适用于物体，也适用于微观微观微观微观现象和现象和变速变速变速变速运动问题。运动问题。动量定理的动量定理的优点优点：不考虑中间过程，：不考虑中间过程，只考虑初末状态。只考虑初末状态。课堂练习课堂练习3 3、一个质量为、一个质量为0.01kg0.01kg的弹性小球，以的弹性小球，以10m/s10m/s的速度在光滑的速度在光滑 水平面上运动，撞水平面上运动，撞到前方的竖直墙壁后以到前方的竖直墙壁后以8m/s8m/s的速度反向的速度反向弹回，设碰撞时间为弹回，设碰撞时间为0.01s0.01s，求球受到，求球受到墙壁的平均撞击力。墙壁的平均撞击力。动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤1 1、确定研究对象：一般为单个物体；、确定研究对象：一般为单个物体；4 4、选定正方向，确定在物理过程中研、选定正方向，确定在物理过程中研究对象的动量的变化；究对象的动量的变化；5 5、根据动量定理列方程，统一单位后、根据动量定理列方程，统一单位后代入数据求解。代入数据求解。2 2、明确物理过程：受力分析，求出合、明确物理过程：受力分析，求出合外力的冲量；外力的冲量；3 3、明确研究对象的初末状态及相应的、明确研究对象的初末状态及相应的动量；动量；动量定理解释生活现象动量定理解释生活现象PP一定，一定，t t短则短则F F大，大，t t长则长则F F小；小；由由Ft=PFt=P可知：可知：tt一定，一定，F F大则大则P P大，大，F F小则小则P P小；小；FF一定，一定，t t长则长则P P大，大，t t短则短则P P小。小。缓冲装置缓冲装置1 1、在日常行走中，若一个大人和一个小孩发、在日常行走中，若一个大人和一个小孩发生了碰撞，你将可能看到什么样的现象？生了碰撞，你将可能看到什么样的现象？2 2、在足球场上，你常看到、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们足球而是一块大石头，他们会会用头去顶用头去顶吗？吗？3 3、用不同的力去骑自行车，、用不同的力去骑自行车，要达到同样的速度，是用力大要达到同样的速度，是用力大的先达到还是用力小的？的先达到还是用力小的？思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论1 1、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？子就很容易钻入木块，这是为什么？2 2、杂技表演时，、杂技表演时，常可看见有人用铁常可看见有人用铁锤猛击放在锤猛击放在“大力大力士士”身上的大石块，身上的大石块，石裂而人不伤，这石裂而人不伤，这又是为什么？又是为什么？思考与讨论思考与讨论 建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？是有弹性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？小实验小实验小实验小实验非弹性绳断非弹性绳断非弹性绳断非弹性绳断橡皮绳不断橡皮绳不断橡皮绳不断橡皮绳不断思考与讨论思考与讨论 报道报道报道报道1 1 1 1、19621962年，一架年，一架“子爵号子爵号”客机，在美客机，在美国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，国的伊利奥特市上空与一只天鹅相撞，客机坠毁，十七人丧生。十七人丧生。报道报道报道报道2 2 2 2、19801980年，一年，一架英国的架英国的“鸽式鸽式”战战斗机在威夫士地区上斗机在威夫士地区上空与一只秃鹰相撞，空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，飞行员弹飞机坠毁，飞行员弹射逃生射逃生 问题问题：小小飞禽何以能撞毁飞：小小飞禽何以能撞毁飞机这样的庞然大物？机这样的庞然大物？思考与讨论思考与讨论生活中的应用生活中的应用包装用的泡沫材料包装用的泡沫材料船靠岸时边缘上的废旧轮胎船靠岸时边缘上的废旧轮胎生活中的应用生活中的应用摩托车头盔里的衬垫摩托车头盔里的衬垫生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用1 1、关关于于冲冲量量和和动动量量，下下列列说说法法中中正正确的是（确的是（）A A、冲冲量量是是反反映映力力的的作作用用时时间间积积累累效效果的物理量果的物理量 B B、动动量量是是描描述述物物体体运运动动状状态态的的物物理理量量 C C、冲量是物体动量变化的原因冲量是物体动量变化的原因 D D、冲量是描述物体状态的物理量冲量是描述物体状态的物理量ABC2 2、对于力的冲量的说法，正确的是（、对于力的冲量的说法，正确的是（）A A、力越大，力的冲量就越大力越大，力的冲量就越大 B B、作作用用在在物物体体上上的的力力大大，力力的的冲冲量量也也不不一定大一定大 C C、F F1 1与与其其作作用用时时间间t t1 1的的乘乘积积F F1 1t t1 1的的大大小小，等等于于F F2 2与与其其作作用用时时间间t t2 2的的乘乘积积F F2 2t t2 2的的大大小小，则这两个冲量相同则这两个冲量相同 D D、静静置置于于水水平平地地面面上上的的桌桌子子受受到到水水平平推推力力F F的的作作用用，经经时时间间t t始始终终处处于于静静止止状状态态，则此推力的冲量为零则此推力的冲量为零 B3 3、质量为、质量为5 5kgkg的小球，从距地面高为的小球，从距地面高为2020m m处水平处水平抛出，初速度为抛出，初速度为1010m ms s，不计空气阻力，不计空气阻力，g=10m/sg=10m/s2 2，从抛出到落地过程中，重力的冲量是从抛出到落地过程中，重力的冲量是（）A A、60N60Ns sB B、80N80Ns s C C、100N100Ns s D D、120N120Ns sC 4 4、质质量量为为2 2KgKg的的物物体体A A，放放在在光光滑滑的的水水平平面面上上，受受如如图图F=10NF=10N的的力力作作用用了了1010秒秒，则则在在此此过过程程中中F F的的冲冲量量大大小小是是_，重重力力的的冲冲量量大大小小是是_，支支持持力力的的冲冲量量是是_，合合力力的的冲冲量量是是_，合合力的冲量与各分量的关系是力的冲量与各分量的关系是_。（。（g=10m/sg=10m/s2 2）注意：注意：求冲量时，一定要明确是求求冲量时，一定要明确是求哪个力在哪一段时间内的冲量。合哪个力在哪一段时间内的冲量。合力的冲量为力的冲量为 I合合=F合合t，或或I合合=Fit 5 5、甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初、甲、乙两个质量相同的物体，以相同的初速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙速度分别在粗糙程度不同的水平面上运动，乙物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，物体先停下来，甲物体又经较长时间停下来，下面叙述中正确的是（下面叙述中正确的是（）A A、甲物体受到的冲量大、甲物体受到的冲量大 B B、乙物体受到的冲量大、乙物体受到的冲量大C C、两个物体受到的冲量大小相等、两个物体受到的冲量大小相等 D D、无法判断、无法判断C6 6、玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地上比掉、玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地上比掉在草地上容易碎，这是由于在玻璃杯与水泥地在草地上容易碎，这是由于在玻璃杯与水泥地撞击过程中（撞击过程中（）A A、玻璃杯的动量较大玻璃杯的动量较大 B B、玻璃杯受到的冲量较大玻璃杯受到的冲量较大C C、玻璃杯的动量变化较大玻璃杯的动量变化较大 D D、玻璃杯的动量变化较快玻璃杯的动量变化较快D7 7、一质量为、一质量为100g100g的小球从的小球从0.8m0.8m高处高处自由下落到一个软垫上，若从小球接自由下落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了触软垫到小球陷至最低点经历了0.2s0.2s，则这段时间内软垫对小球的冲量为，则这段时间内软垫对小球的冲量为多少？多少？7 7、人从高处跳到低处时，为了安全，一般都、人从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖先着地，这样做是为了（是让脚尖先着地，这样做是为了（）C8 8、将重物、将重物P P压住纸带，当用一水平力缓缓拉动纸压住纸带，当用一水平力缓缓拉动纸带时，重物会随纸带一起运动，当迅速拉动纸带带时，重物会随纸带一起运动，当迅速拉动纸带时，纸带将会从重物下抽出，则下列解释正确的时，纸带将会从重物下抽出，则下列解释正确的是（是（）A A、在缓缓拉动时，纸带给重物的摩擦力较大在缓缓拉动时，纸带给重物的摩擦力较大 B B、在迅速拉动时，纸带给重物的摩擦力较小在迅速拉动时，纸带给重物的摩擦力较小C C、在缓缓拉动时，纸带给重物的冲量较大在缓缓拉动时，纸带给重物的冲量较大 D D、在迅速拉动时，纸带给重物的冲量较小在迅速拉动时，纸带给重物的冲量较小A A、减小冲量减小冲量 B B、减小动量的变化量减小动量的变化量C C、增长与地面作用时间，从而减小冲力增长与地面作用时间，从而减小冲力D D、增大人对地面的压强，起到安全作用增大人对地面的压强，起到安全作用CD9 9、一质量为、一质量为100g100g的小球从的小球从0.8m0.8m高处自由下高处自由下落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了陷至最低点经历了0.2s0.2s，则这段时间内软垫，则这段时间内软垫对小球的冲量为多少？对小球的冲量为多少？1010、质量为、质量为m m的物体，以速率的物体，以速率v v沿半径为沿半径为R R的的圆，在光滑水平面上做匀速圆周运动。求物圆，在光滑水平面上做匀速圆周运动。求物体运动半周所受的合力的冲量的大小。体运动半周所受的合力的冲量的大小。0.6N.S2mv1111、质量为、质量为m m的物体，静止在足够大的水平的物体，静止在足够大的水平面上，物体与桌面的动摩擦因数为面上，物体与桌面的动摩擦因数为，有一有一水平恒力水平恒力F F作用于物体上，并使之加速前进，作用于物体上，并使之加速前进，经经t t1 1秒后撤去恒力秒后撤去恒力F F，求物体运动的总时间求物体运动的总时间t t。