动量和冲量PPT讲稿.ppt

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1、动量和冲量第1页，共40页，编辑于2022年，星期五动量的知识点动量的知识点动量的知识点动量的知识点1、概念：、概念：2、表达式：、表达式：3、单位：、单位：4、矢量：、矢量：6、相对性：、相对性：5、状态量、状态量一个物体质量和速度的乘积一个物体质量和速度的乘积方向与速度的方向相同方向与速度的方向相同相对于地面相对于地面第2页，共40页，编辑于2022年，星期五动量的变化动量的变化P 例例1、一个质量为、一个质量为1kg的钢球，以的钢球，以5m/s的速度水的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以沿着同一直线以5m/s的速度水平

2、向左运动。碰撞的速度水平向左运动。碰撞前后钢球的动量有没有变化？前后钢球的动量有没有变化？vv注：选好正方向注：选好正方向P=P2-P1第3页，共40页，编辑于2022年，星期五例例2、如图、如图,钢球质量为钢球质量为1kg,按如图方向按如图方向与地面碰撞前后速度的大小都为与地面碰撞前后速度的大小都为1m/s.求碰撞过程动量的变化量求碰撞过程动量的变化量.动量变化量动量变化量P是矢量是矢量,即要求出大小即要求出大小也要求出方向也要求出方向第4页，共40页，编辑于2022年，星期五例例3、质量为、质量为10kg的物体，当其速率由的物体，当其速率由3m/s变变为为4m/s时，它的动量变化量的大小不

3、可能是时，它的动量变化量的大小不可能是A10kg.m/s B50kg.m/s C70kg.m/s D90kg.m/sABC第5页，共40页，编辑于2022年，星期五归纳：归纳：某一过程物体末动量某一过程物体末动量P2与初动量与初动量P1之之 差，差，称为动量的变化量称为动量的变化量P。注：注：动量的变化量动量的变化量P也是也是矢量、矢量、但它是但它是 过程量。过程量。P的计算：的计算：用矢量法则用矢量法则P1与与P2同一直线上同一直线上:规定规定正正方向方向,简化为代数运算简化为代数运算.P1与与P2同不共线同不共线:根据根据平行平行四边形四边形定则来运算定则来运算.第6页，共40页，编辑于2

4、022年，星期五冲量的知识点冲量的知识点1、概念：力、概念：力F和力的作用时间和力的作用时间t的乘积的乘积Ft叫做叫做力的冲量。力的冲量。2、表达式：、表达式：I=Ft4、物理意义：力对时间的积累效应、物理意义：力对时间的积累效应 3、单位：牛、单位：牛秒（秒（N S）5、矢量、矢量-方向由方向由恒力恒力的方向决定的方向决定6、过程量、过程量当力的方向变化时，只能根据当力的方向变化时，只能根据P的方向的方向第7页，共40页，编辑于2022年，星期五例：同学用与水平成例：同学用与水平成角的大小为角的大小为F的力拉讲台的力拉讲台桌，作用时间为桌，作用时间为t，讲台桌未被拉动，则讲台桌未被拉动，则F

5、对物对物体的冲量大小是体的冲量大小是 ，物体受合力的冲量为，物体受合力的冲量为 。F注：冲量由注：冲量由力力和力的和力的作用时间作用时间决定，与物决定，与物体是否运动和体是否运动和运动状态无关运动状态无关。第8页，共40页，编辑于2022年，星期五练一练练一练1：质量：质量1kg的物体自由下落的物体自由下落5s，求物体，求物体受到重力的冲量。冲量的方向如何？受到重力的冲量。冲量的方向如何？练一练练一练2：四个相同的小球在同样的高度以相同的速：四个相同的小球在同样的高度以相同的速率抛出，不计阻力，重力的冲量相同吗？率抛出，不计阻力，重力的冲量相同吗？1.抛出后抛出后5s内四小球都仍然在空中内四小

6、球都仍然在空中;2.抛出后抛出后5s内四小球有的已落地上内四小球有的已落地上;3.从抛出到落地重力的冲量相同吗从抛出到落地重力的冲量相同吗?第9页，共40页，编辑于2022年，星期五练一练练一练3：一个质量为：一个质量为1kg的静止的物体放在水平的静止的物体放在水平地面上，用地面上，用F=10N的恒力作用在物体上的恒力作用在物体上,动摩擦动摩擦因数为因数为0.2，则：，则：在在5s内物体受到的各个力的冲量分别是多内物体受到的各个力的冲量分别是多少？少？合力的冲量是多少合力的冲量是多少?物体的在物体的在5s未的动量是多少未的动量是多少?在在5s内动量的变化是多少内动量的变化是多少?F370第10

7、页，共40页，编辑于2022年，星期五注意点:冲量的大小只冲量的大小只决定于决定于力和力作用的时间力和力作用的时间;计算冲量必须要计算冲量必须要明确明确是哪个力在哪一段时是哪个力在哪一段时间内的冲量间内的冲量;此力的冲量与其它力无关此力的冲量与其它力无关.要要区别区别某个力的冲量和物体所受的冲量某个力的冲量和物体所受的冲量.第11页，共40页，编辑于2022年，星期五例关于冲量和动量，下列说法中哪些是例关于冲量和动量，下列说法中哪些是错误错误的（的（）（A）冲量是反映力的作用时间累积效果的）冲量是反映力的作用时间累积效果的物理量物理量（B）动量是描述物体运动状态的物理量）动量是描述物体运动状态

8、的物理量（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）冲）冲量方向与动量方向一致量方向与动量方向一致D 注：由动量定理，冲量的方向是与注：由动量定理，冲量的方向是与P的方向一的方向一致，致，P的方向与动量的方向无关。的方向与动量的方向无关。D第12页，共40页，编辑于2022年，星期五作业：推导动量定理 讲义：第13页，共40页，编辑于2022年，星期五F 质点在恒力作用下在某一直线上作匀质点在恒力作用下在某一直线上作匀变速运动，试从牛顿定律导出动量定理，变速运动，试从牛顿定律导出动量定理，要求说明推导过程中每一步的根据，以要求说明推导过程中每一步的根据，以及式中各符号和最后

9、结果中各项的意义。及式中各符号和最后结果中各项的意义。理论推导题的表达规范理论推导题的表达规范：设模型，设参量，找依据，设模型，设参量，找依据，列方程，推结论，做说明。列方程，推结论，做说明。第14页，共40页，编辑于2022年，星期五解解:设质点的质量为设质点的质量为m，初速度为，初速度为V1，在恒力，在恒力F的作的作用下做匀变速直线运动，经时间用下做匀变速直线运动，经时间t，速度变为，速度变为V2。（物理情景和推导过程中所用的物理量作必要的（物理情景和推导过程中所用的物理量作必要的说明）说明）由牛二定律：由牛二定律：F=ma-又由加速度的定义得：又由加速度的定义得：a=(V2-V1)/t-

10、由由两式得：两式得：Ft=mv2-mv1-上式中上式中Ft即合外力的冲量，即合外力的冲量，mv1是初动量，是初动量，mv2是末动量，是末动量，mv2-mv1是动量的变化量。是动量的变化量。（对结果（对结果各项的物理意义进行说明）各项的物理意义进行说明）式即动量定理的表达式式即动量定理的表达式（对结论进行说明）（对结论进行说明）第15页，共40页，编辑于2022年，星期五理解：理解：1、左边是合力的冲量、左边是合力的冲量2、右边是物体动量的改变（左因右果）、右边是物体动量的改变（左因右果）物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化动量定理动量定理3、动量变化动量

11、变化的方向与的方向与合外力冲量合外力冲量的方向的方向一致一致4、不仅适用于、不仅适用于恒力恒力，也适用于随时间变化，也适用于随时间变化的的变力变力。第16页，共40页，编辑于2022年，星期五例、某物体受到一个例、某物体受到一个6NS的冲量作用，则的冲量作用，则A.物体的动量一定减少物体的动量一定减少B.物体的末动量一定是负值物体的末动量一定是负值C.物体动量的增量一定与规定的正方向相反物体动量的增量一定与规定的正方向相反D.物体受到的合外力一定与规定的正方向相反物体受到的合外力一定与规定的正方向相反CD第17页，共40页，编辑于2022年，星期五例：一物体沿光滑斜面下滑，在此过程中例：一物体

12、沿光滑斜面下滑，在此过程中、斜面对物体的弹力做功为零、斜面对物体的弹力做功为零、斜面对物体的弹力的冲量为零、斜面对物体的弹力的冲量为零、物体动能的增量等于重力所做的功、物体动能的增量等于重力所做的功、物体动量的增量等于重力的冲量、物体动量的增量等于重力的冲量注意区别动量和功：注意区别动量和功：一段时间内恒力的冲量一定不为零一段时间内恒力的冲量一定不为零 而恒力的功可能为零（而恒力的功可能为零（FV时）。时）。第18页，共40页，编辑于2022年，星期五典型例析一个质量为一个质量为1kg的铁球，从沙坑上方由静止释放，下的铁球，从沙坑上方由静止释放，下落落1s后刚好落到沙坑表面后刚好落到沙坑表面,

13、又经过又经过0.2s铁球在沙中停铁球在沙中停止运动。假设沙子对铁球的阻力大小不变，求铁止运动。假设沙子对铁球的阻力大小不变，求铁球在沙坑里运动时沙子对铁球的阻力。球在沙坑里运动时沙子对铁球的阻力。第19页，共40页，编辑于2022年，星期五Fv运用动量定理解题的一般步骤：运用动量定理解题的一般步骤：1、确定研究对象、确定研究对象2、确定某过程，确定初、末状态（动量）、确定某过程，确定初、末状态（动量）3。研究对象在所研究过程中的受力分析。研究对象在所研究过程中的受力分析4、选定正方向（建立坐标系）、选定正方向（建立坐标系）5、根据动量定理列方程、根据动量定理列方程6。解方程，细心运算。解方程，

14、细心运算。第20页，共40页，编辑于2022年，星期五 变化变化:质量为质量为1kg的小球以的小球以2m/s的速度向上的速度向上抛出又回到抛出点，回到抛出点时速度大小不抛出又回到抛出点，回到抛出点时速度大小不变（阻力不计）求物体受到的总冲量和平均作变（阻力不计）求物体受到的总冲量和平均作用力。用力。质量为质量为m=0.1kg的小钢球从的小钢球从h1=5m高处高处自由下落自由下落,与地板碰撞后上升与地板碰撞后上升h2=1.8m,设碰撞设碰撞时间时间t=0.2s,求钢球对地板的平均冲力求钢球对地板的平均冲力.(请用两种不同的方法求解请用两种不同的方法求解)第21页，共40页，编辑于2022年，星期

15、五 2002年高考年高考:（20分）蹦床是运动员分）蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做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。一个质量为各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面的运动员，从离水平网面3.2m高处自高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面网面5.0m高处。已知运动员与网接触的高处。已知运动员与网接触的时间为时间为1.2s。若把在这段时间内网对运动。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。员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（g10m/s2）第22页，共40页，编

16、辑于2022年，星期五第23页，共40页，编辑于2022年，星期五abc （97上海）某人身系弹性绳自高空上海）某人身系弹性绳自高空P点自由下落，点自由下落，a点是弹性绳的原长位点是弹性绳的原长位置，置，c是人所能到达的最低点，是人所能到达的最低点，b是人静是人静止地悬挂着时的平衡位置，不计空气阻止地悬挂着时的平衡位置，不计空气阻力，则正确的是：力，则正确的是：A。从从P至至c过程中重力的冲量大于弹性过程中重力的冲量大于弹性绳弹力的冲量；绳弹力的冲量；B。从从p至至C过程中重力所做的功等于过程中重力所做的功等于人克服弹力的所做的功；人克服弹力的所做的功；C。从从p到到C的过程中人的加速度不断的

17、过程中人的加速度不断增大；增大；D。从从a至至c的过程中加速度方向保持不变的过程中加速度方向保持不变pB第24页，共40页，编辑于2022年，星期五例例:对于任何运动物体（如汽车），用不变的制对于任何运动物体（如汽车），用不变的制动力使它停下来所需时间决定于物体的动力使它停下来所需时间决定于物体的（A）初速度初速度 （B）加速度加速度 （C）质量质量 （D）初动量初动量D第25页，共40页，编辑于2022年，星期五例例1 1：玻玻璃璃杯杯从从同同一一高高度度落落下下，掉掉在在石石头头上上比比掉掉在在草草地地上容易碎，这是由于玻璃杯与石块的撞击过程中（上容易碎，这是由于玻璃杯与石块的撞击过程中（

18、）（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）玻璃杯动量变化较大玻璃杯动量变化较大 （DD）玻璃杯的动量变化较快玻璃杯的动量变化较快动量定理的应用二动量定理的应用二：注：注：在在“缓冲缓冲”现象中，现象中，P不能变小的，都是不能变小的，都是利用利用延长作用时间，减小作用力延长作用时间，减小作用力。D解释现象。解释现象。第26页，共40页，编辑于2022年，星期五延伸：延伸：一个笔帽竖直放在桌面平放的纸条上，要一个笔帽竖直放在桌面平放的纸条上，要求把纸条从笔帽下抽出，如果缓慢抽拉纸条笔帽求把纸条从笔帽下抽出，如果缓慢抽拉纸条笔帽必倒，若

19、快速拉纸条，笔帽可能不倒，以下说法必倒，若快速拉纸条，笔帽可能不倒，以下说法正确的是（正确的是（）（A）缓慢拉动纸条时，笔帽受到冲量小缓慢拉动纸条时，笔帽受到冲量小（B）缓慢拉动纸条时，纸对笔帽水平作用力缓慢拉动纸条时，纸对笔帽水平作用力小小（C）快速拉动纸条时，笔帽受到冲量小快速拉动纸条时，笔帽受到冲量小（D）快速拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力快速拉动纸条时，纸条对笔帽水平作用力小小BC第27页，共40页，编辑于2022年，星期五例例2、质量为、质量为1kg的物体，以的物体，以30m/s的水平速度的水平速度抛出，经抛出，经4秒落地。秒落地。求：求：飞行过程中物体动量的变化量。飞行过程中物体

20、动量的变化量。飞行过程中每秒的动量增量是否相同飞行过程中每秒的动量增量是否相同直接求直接求P很困难，但这一过程，受到的合外力很困难，但这一过程，受到的合外力是恒力，由是恒力，由I合合得得P。第28页，共40页，编辑于2022年，星期五变变式式：以以速速度度0竖竖直直上上抛抛一一个个质质量量为为m的的物物体体，不不计计阻阻力力，物物体体在在运运动动过过程程中中（取取竖竖直向上为正）。直向上为正）。（1）动动量量增增量量P随随时时间间t变变化化的的图图线线是是()tP P0tP P0tP P0tP P0 A B C DC第29页，共40页，编辑于2022年，星期五（2）若若纵纵轴轴表表示示动动量量

21、的的变变化化率率，则则动动量量变变化化率率随随时时间间t的的变变化化图图线线是是图图中中的的哪一个？哪一个？（取竖直向上为正）（取竖直向上为正）（）tP/tP/t0tP/tP/t0tP/tP/t0tP/tP/t0 A B C DD第30页，共40页，编辑于2022年，星期五1、物体动量变化一定，力、物体动量变化一定，力F与时间与时间t的关系的关系“缓冲缓冲”（延长作用时间）；减小作用时间；（延长作用时间）；减小作用时间；2、作用力一定，动量变化与作用时间、作用力一定，动量变化与作用时间t的关的关系：系：时间的长时间的长P大，反之大，反之P小小应用动量定理定性解释物理现象应用动量定理定性解释物理

22、现象（1）沙坑、海绵、橡皮绳）沙坑、海绵、橡皮绳(细绳细绳)、撞、撞车防止和应用车防止和应用（2）抛体运动、）抛体运动、第31页，共40页，编辑于2022年，星期五例例3：质量为：质量为的物体悬挂在劲度系数的物体悬挂在劲度系数为为k的轻质弹簧下端，现用力将物体向下的轻质弹簧下端，现用力将物体向下拉动一小段距离后放手，物体沿竖直方向拉动一小段距离后放手，物体沿竖直方向上、下振动起来，其振动周期为上、下振动起来，其振动周期为，求放，求放手后物体从最低点第一次到最高点过程手后物体从最低点第一次到最高点过程中，重力的冲量和弹簧弹力的冲量。中，重力的冲量和弹簧弹力的冲量。动量定理的应用三动量定理的应用三

23、：求变力的冲量和曲线运动中动量的变化量求变力的冲量和曲线运动中动量的变化量学生认为弹力的冲量为零：原因是学生认为弹力的冲量为零：原因是FNT/2+(-FNT/2);但要但要注意弹力在上下两个时间段内平均不同注意弹力在上下两个时间段内平均不同第32页，共40页，编辑于2022年，星期五第33页，共40页，编辑于2022年，星期五abc 变化：变化：（97上海）某人身系弹性绳自高上海）某人身系弹性绳自高空空P点自由下落，点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，点是弹性绳的原长位置，c是人所能到达的最低点，是人所能到达的最低点，b是人静止地是人静止地悬挂着时的平衡位置，不计空气阻力，悬挂着时的平衡位置，

24、不计空气阻力，则正确的是：则正确的是：A。从从P至至c过程中重力的冲量大于弹性绳弹过程中重力的冲量大于弹性绳弹力的冲量；力的冲量；B。从从p至至C过程中重力所做的功等于人过程中重力所做的功等于人克服弹力的所做的功；克服弹力的所做的功；C。从从p到到C的过程中人的加速度不断增大；的过程中人的加速度不断增大；D。从从a至至c的过程中加速度方向保持不变的过程中加速度方向保持不变pB第34页，共40页，编辑于2022年，星期五例例4：物体的质量为：物体的质量为m，做匀速圆周运动，半，做匀速圆周运动，半径为径为r，速度为，速度为V，周期为，周期为T。求半个周期内。求半个周期内合外力的冲量的大小。合外力的

25、冲量的大小。VV不能先求向心力，再用不能先求向心力，再用I=Ft计算。计算。只能用动量定理，由只能用动量定理，由P得得I合合。第35页，共40页，编辑于2022年，星期五例例5：高压水枪中水以恒定速率：高压水枪中水以恒定速率v0从横截面积为从横截面积为S的的水枪中持续不变喷出，水平喷在一竖直墙上。求墙水枪中持续不变喷出，水平喷在一竖直墙上。求墙受到的水的冲击力。（已知水的密度为受到的水的冲击力。（已知水的密度为）变式：变式：冬天强烈的西北风吹到墙上，墙会受到冬天强烈的西北风吹到墙上，墙会受到风的作用力，若风速变为原来的两倍，则墙风的作用力，若风速变为原来的两倍，则墙受到的压力有何变化受到的压力

26、有何变化？第36页，共40页，编辑于2022年，星期五延伸：延伸：由高压水枪中竖直向上喷出的水柱，将一由高压水枪中竖直向上喷出的水柱，将一个质量为个质量为m的小铁盒开口向下倒顶在空中，如的小铁盒开口向下倒顶在空中，如图所示，已知水以恒定速率图所示，已知水以恒定速率v0从横截面积为从横截面积为 S 的水枪中持续不变喷出，向上运动并冲击铁的水枪中持续不变喷出，向上运动并冲击铁盒后，以不变的速率竖直返回，求稳定状态盒后，以不变的速率竖直返回，求稳定状态下铁盒距水枪口的高度下铁盒距水枪口的高度h.第37页，共40页，编辑于2022年，星期五试在下述简化情况下由试在下述简化情况下由牛顿定律牛顿定律导出导

27、出动动量守恒定律量守恒定律的表达式：系统是两个质点，的表达式：系统是两个质点，相互作用力是恒力，不受其他力，沿直相互作用力是恒力，不受其他力，沿直线运动要求说明推导过程中每步的根据，线运动要求说明推导过程中每步的根据，以及式中各符号和最后结果中各项的意以及式中各符号和最后结果中各项的意义。义。第38页，共40页，编辑于2022年，星期五根据牛顿第二定律，有根据牛顿第二定律，有F F1 1=m m1 1a a1 1,F F2 2=m m2 2a a2 2 由加速度的定义可知由加速度的定义可知a a1 1=(v=(v1 1-v)/t-v)/t1 1,a,a2 2=(v=(v2 2-v-v2 2)/

28、t)/t2 2 代入上式，可得代入上式，可得F F1 1t t1 1=m=m1 1(v(v1 1-v-v1 1),F),F2 2t t2 2=m=m2 2(v(v2 2-v-v2 2)根据牛顿第三定律，可知根据牛顿第三定律，可知F F1 1=-F=-F2 2;t;t1 1=t=t2 2 令令m m1 1和和m m2 2分别表示两质点的质量，分别表示两质点的质量，F F1 1和和F F2 2分别表示它分别表示它们所受的作用力，们所受的作用力，a a1 1和和a a2 2分别表示它们的加速度，分别表示它们的加速度，t t1 1和和t t2 2分别表示分别表示F F1 1和和F F2 2作用的时间。

29、作用的时间。v v1 1和和v v2 2分别表示它分别表示它们相互作用过程中的初速度，们相互作用过程中的初速度，v v1 1 和和v v2 2 分别表示末分别表示末速度，速度，第39页，共40页，编辑于2022年，星期五由由，可得可得m m1 1v v1 1+m m2 2v v2 2=m m1 1v v1 1+m m2 2v v2 2 其中其中m m1 1v v1 1和和m m2 2v v2 2为两质点的初动量，为两质点的初动量，m m1 1v v1 1 和和m m2 2v v2 2 为两质为两质点的末动量，这就是动量守恒定律的表达式点的末动量，这就是动量守恒定律的表达式理论推导题的表达规范：理论推导题的表达规范：设模型，设参量，找依据，设模型，设参量，找依据，列方程，推结论，做说明。列方程，推结论，做说明。评分标准评分标准:本题本题1212分。分。、各各1 1 分，分，式式2 2分，分，式式3 3分正确、清楚说明每步的根据给分正确、清楚说明每步的根据给2 2分，正确说分，正确说出式中各符号和结果中各项意义的再给出式中各符号和结果中各项意义的再给2 2分。分。第40页，共40页，编辑于2022年，星期五