动量和动量定理ppt课件讲课.ppt

思考与讨论思考与讨论报道报道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：小小飞禽何以能撞毁飞问题：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？动量概念的由来动量概念的由来在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个在上节课探究的问题中，发现碰撞的两个物体，它们的质量和速度的乘积物体，它们的质量和速度的乘积mvmv在碰撞前后很在碰撞前后很可能是保持不变的，这让人们认识到可能是保持不变的，这让人们认识到mvmv这个物理这个物理量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的量具有特别的意义，物理学中把它定义为物体的动量。动量。1、理解动量和动量变化及其矢量性。、理解动量和动量变化及其矢量性。2、理解冲量的概念，理解动量定律及其表达式。、理解冲量的概念，理解动量定律及其表达式。3、能够利用动量定律解释有关现象和解决有关问题。、能够利用动量定律解释有关现象和解决有关问题。教学基本要求教学基本要求?历史背景历史背景最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔，十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们十七世纪，以笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理提出了这样一种观点：若找到一个适当的物理量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动量来描述，运动的总量是守恒的。这就是运动不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量和不灭的思想。他继承伽利略说法，定义质量和速率的乘积为动量。笛卡尔认为，这是量度运速率的乘积为动量。笛卡尔认为，这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观点的缺陷，在动的唯一正确的物理量。他的观点的缺陷，在于忽略了动量的方向性。于忽略了动量的方向性。16681668年，荷兰物理学家惠更斯在关于碰年，荷兰物理学家惠更斯在关于碰撞对物体运动的影响的论文中，明确指出了撞对物体运动的影响的论文中，明确指出了动量的方向性和守恒性。动量的方向性和守恒性。牛顿把笛卡尔的定义做了修正，明确的用牛顿把笛卡尔的定义做了修正，明确的用质量和速度的乘积来定义动量。科学前辈们就质量和速度的乘积来定义动量。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的是在追寻不变量的努力中，逐渐建立了动量的概念，发现了动量守恒定律。概念，发现了动量守恒定律。动量动量(momentum)、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，用公式表示为，用公式表示为p=mv2 2、单位单位：动量的单位是：动量的单位是千克千克米米/秒秒，符号，符号kgm/s；3 3、动量是、动量是矢量矢量：方向由：方向由速度方向速度方向决定，动量的决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同；方向与该时刻速度的方向相同；4 4、动量是描述物体运动状态的物理量，强调运动的作、动量是描述物体运动状态的物理量，强调运动的作用效果，是用效果，是状态量状态量；指物体在某一时刻的动量，即；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这一时刻具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度的瞬时速度5 5、动量是、动量是相对相对的，与参考系的选择有关。的，与参考系的选择有关。6 6、与动能的关系、与动能的关系课堂练习课堂练习1一个质量是一个质量是0.1kg 的钢球，以的钢球，以6m/s 的速度水平向右的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以沿着同一直线以6m/s 的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？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p 跟跟初状态的动量初状态的动量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），即），即?p=p-p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：质量为：质量为m m的物体在碰撞另一的物体在碰撞另一物体时受到另一个物体对它的作用力是恒力物体时受到另一个物体对它的作用力是恒力 F F，经历时间经历时间t t，速度由，速度由v v 变为变为vv，如图所示：，如图所示：分析：分析：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：F=ma而加速度定义有：而加速度定义有：联立可得：联立可得：F?mv?va?tv?vt=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。变形可得：变形可得：Ft?mv?mv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。冲量冲量(impulse)、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 s3 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，若为变力，则与方向相同，若为变力，则与p同向同向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动量定理动量定理(theorem of momentum)1 1、内容内容：物体在一个过程始末的动量变化：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量量等于它在这个过程中所受力的冲量2 2、表达式：表达式：Ft?mv?mv或或I?p3 3、加深理解：加深理解：1 1）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；2 2）动量定理是）动量定理是矢量式矢量式，合外力的，合外力的冲量冲量方向与物方向与物体体动量变化动量变化的方向相同的方向相同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，也适用于随时间变，也适用于随时间变化的化的变力变力，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；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 的问题，的问题，还可以解决还可以解决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 宏观低速宏观低速物体，也适用于物体，也适用于微观微观现象和现象和变速变速运动问题。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，只考：不考虑中间过程，只考虑初末状态。虑初末状态。如图所示，一个如图所示，一个质量为质量为0.18kg的垒球的垒球，以，以25m/s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为向水平飞回，速度大小变为45m/s，设球棒与，设球棒与垒球的作用时间垒球的作用时间 为为0.01s。求球棒对垒球的平。求球棒对垒球的平均作用力均作用力。应用动量定律的一般步骤1.选定研究对象，明确运动过程选定研究对象，明确运动过程2.进行受力分析，确定初末状态进行受力分析，确定初末状态3.选取正方向，列动量定律方程选取正方向，列动量定律方程动量定理解释生活现象动量定理解释生活现象由由Ft=PFt=P可知：可知：P P一定，一定，t t短则短则F F大，大，t t长则长则F F小；小；缓冲装置缓冲装置t t一定，一定，F F大则大则P P大，大，F F小则小则P P小；小；F F一定，一定，t t长则长则P P大，大，t t短则短则P P小。小。思考与讨论思考与讨论1 1、在足球场上，你常看到运动员用、在足球场上，你常看到运动员用头去顶球的现象，试设想如果迎面飞头去顶球的现象，试设想如果迎面飞来的不是足球而是一块大石头，他们来的不是足球而是一块大石头，他们会用头去顶吗？会用头去顶吗？2 2、用锤子使劲压钉子，就很难把钉、用锤子使劲压钉子，就很难把钉子压入木块中去，如果用锤子以一定子压入木块中去，如果用锤子以一定的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木的速度敲钉子，钉子就很容易钻入木块，这是为什么？块，这是为什么？思考与讨论思考与讨论3 3、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在、杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大大力士力士”身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？身上的大石块，石裂而人不伤，这又是为什么？4 4、建筑工人或蹦极运动员身上绑的安全带是有弹、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？性的橡皮绳还是不易伸长的麻绳？小实验小实验非弹性绳断非弹性绳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：小小飞禽何以能撞毁飞问题：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？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生活中的应用生活中的应用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科学漫步科学漫步1 1、汽车的碰撞试验、汽车的碰撞试验1 1）汽车的安全气囊的）汽车的安全气囊的保护作用保护作用2 2）轿车前面的发）轿车前面的发动机舱并不是越坚动机舱并不是越坚固越好固越好2 2、了解历史上关于运动量度的争论、了解历史上关于运动量度的争论例题讲练：1 1、已知鸟的质量为、已知鸟的质量为1kg1kg，身长为，身长为15cm15cm，鸟与，鸟与2 2飞机相撞面积飞机相撞面积S=0.01mS=0.01m，飞机的速度为，飞机的速度为600m/s600m/s，试求鸟对飞机的撞击所产生压强的，试求鸟对飞机的撞击所产生压强的大小。大小。这道题，能给你带来怎样的思考呢？这道题，能给你带来怎样的思考呢？在我们的天空中飘浮着很多的太空垃圾，在我们的天空中飘浮着很多的太空垃圾，如火箭的碎片，卫星的残骸等等，这些人如火箭的碎片，卫星的残骸等等，这些人类文明的产物也在危险着人类，所以我们类文明的产物也在危险着人类，所以我们面临的问题就是如何治理宇宙空间的这些面临的问题就是如何治理宇宙空间的这些垃圾？垃圾？