高考物理动量冲量动量定理精选PPT.ppt
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1、关于高考物理动量冲量动量定理现在学习的是第1页,共27页一一.动量动量1.1.动量动量:定义:定义动量动量 p p=m vm v动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。对应。动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。2.2.动量的变化动量的变化(1)(1)动量的变化是矢量动量的变化是矢量(2)P=P-P(2)P=P-P,PP的方向可以跟初动量的方向可以跟初动量P P相同;可以跟初动相同;可以跟初动量量P P的方向相反,也可以跟初动量的方向成某一角度。的方向相反,也可以跟初动量的方向成某一角度。现在学习的
2、是第2页,共27页二二.冲量冲量1.1.冲量冲量:定义:定义恒力恒力的冲量的冲量 I I=F tF t冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应时间相对应.冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方相同)。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。向就和力的方向相同。当当F F为恒力时,为恒力时,I I的方向与力的方向与力F F的方向一致;当的方向一致;当F F为变力为变力时,时,I I的
3、方向只能由动量的增量方向确定。讲两个冲量的方向只能由动量的增量方向确定。讲两个冲量相同,一定是指它们的大小和方向均相同;相同,一定是指它们的大小和方向均相同;(3)(3)力的冲量大小只取决于力的大小和力作用时间的长短,力的冲量大小只取决于力的大小和力作用时间的长短,与物体的运动状态无关,无论物体是静止还是运动的,无与物体的运动状态无关,无论物体是静止还是运动的,无论是直线运动,还是曲线运动。论是直线运动,还是曲线运动。现在学习的是第3页,共27页(4)(4)求变力的冲量,不能直接用求变力的冲量,不能直接用FtFt求解,应该由动量定律根求解,应该由动量定律根据动量的变化间接求解,也可以据动量的变
4、化间接求解,也可以 F-tF-t图像下的图像下的“面积面积”的计的计算方法求解。算方法求解。(5)(5)冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。量。2.2.区别动量与冲量:动量是一状态量,而冲量则是一过程量。区别动量与冲量:动量是一状态量,而冲量则是一过程量。合外力的冲量的大小决定一个物体的动量的变化量,但与某合外力的冲量的大小决定一个物体的动量的变化量,但与某一具体状态的动量无关。一具体状态的动量无关。现在学习的是第4页,共27页三、动量定理三、动量定理1.1.动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化动量定理:物体所
5、受合外力的冲量等于物体的动量变化即即 I I=p p F t=mv-mv=pF t=mv-mv=p动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是冲量是 物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受 的的合外力合外力的冲量。的冲量。动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。间的互求关系。(3)(3)用动量定理不但能处理恒力作用的问题,也能处理变力作用动量定理不但能处理恒力作用的问题,也能处理变力作用的问题。当物体受到变力作用时,定理
6、中的力用的问题。当物体受到变力作用时,定理中的力F F应理解为应理解为t t时时间内物体受到的平均作用力。间内物体受到的平均作用力。现在学习的是第5页,共27页2.2.应用动量定理应注意的问题应用动量定理应注意的问题.式中的力为合外力,不是某一个力式中的力为合外力,不是某一个力.该公式为矢量式。在解题时要选一个正方向;该公式为矢量式。在解题时要选一个正方向;.式中速度、式中速度、必须对同一参考系而言。必须对同一参考系而言。.对于物体在竖直方向上运动时,还要注意:计算合外对于物体在竖直方向上运动时,还要注意:计算合外力的冲量时,重力的冲量一般不应忽略,只有当很小、力的冲量时,重力的冲量一般不应忽
7、略,只有当很小、作用力比重力大得多时,才能忽略重力。作用力比重力大得多时,才能忽略重力。现在学习的是第6页,共27页3.3.动量定理具有以下特点:动量定理具有以下特点:矢量性:合外力的冲量矢量性:合外力的冲量F t F t 与动量的变化量与动量的变化量 均为矢量,规定均为矢量,规定正方向后,在一条直线上矢量运算变为代数运算;正方向后,在一条直线上矢量运算变为代数运算;相等性:物体在时间相等性:物体在时间内物体所受合外力的冲量等于物体在这段内物体所受合外力的冲量等于物体在这段时间时间内动量的变化量;因而可以内动量的变化量;因而可以互求。互求。独立性:某方向的冲量只改变该方向上物体的动量;独立性:
8、某方向的冲量只改变该方向上物体的动量;广泛性:动量定理不仅适用于恒力,而且也适用于随时间而变化广泛性:动量定理不仅适用于恒力,而且也适用于随时间而变化的力对于变力,动量定理中的力的力对于变力,动量定理中的力F F应理解为变力在作用时间内的平应理解为变力在作用时间内的平均值;不仅适用于单个物体,而且也适用于物体系统。均值;不仅适用于单个物体,而且也适用于物体系统。物理意义:冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用,动量反映了物理意义:冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用,动量反映了物体的运动状态。物体的运动状态。现在学习的是第7页,共27页4.4.用动量定理解释现象的题目一般有两类:用动量定理解
9、释现象的题目一般有两类:(1)(1)一类是物体的动量的变化是一定的,此时力的作用时间越一类是物体的动量的变化是一定的,此时力的作用时间越短,力就越大,时间越长,力就越小短,力就越大,时间越长,力就越小.(2)(2)另一类是作用力是相同的,此时力的作用时间越长,动另一类是作用力是相同的,此时力的作用时间越长,动量变化越大;动量变化越小的物体用的时间越短量变化越大;动量变化越小的物体用的时间越短.5.5.由恒力的冲量求动量的变化由恒力的冲量求动量的变化6.6.由动量的变化求冲量由动量的变化求冲量现在学习的是第8页,共27页7.7.利用动量定理解题的步骤:利用动量定理解题的步骤:明确研究对象和研究过
10、程。明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体,也可以是质点研究对象可以是一个物体,也可以是质点组。如果研究过程中的各个阶段物体的受力情况不同,要分别计算它组。如果研究过程中的各个阶段物体的受力情况不同,要分别计算它们的冲量,并求它们的矢量和。们的冲量,并求它们的矢量和。进行受力分析进行受力分析。研究对象以外的物体施给研究对象的力为外力。研究对象以外的物体施给研究对象的力为外力。所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力不影响系统所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力不影响系统的总动量,不包括在内。的总动量,不包括在内。规定正方向规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量,所
11、以列式前要先。由于力、冲量、速度、动量都是矢量,所以列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负。写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各个外力的冲量的(或各个外力的冲量的矢量和)。矢量和)。根据动量定理列式求解根据动量定理列式求解。现在学习的是第9页,共27页 质量为质量为mm的小球由高为的小球由高为H H的光滑斜面顶端无初速滑的光滑斜面顶端无初速滑到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?到底端过程中,重力、弹力、合力的冲量各是多大?例例1.Hm解:力的作用时间相同,可由下式求
12、出解:力的作用时间相同,可由下式求出三力的大小依次是三力的大小依次是mgmg、mgcosmgcos 和和mgsinmgsin,所以它们的冲量依次是:所以它们的冲量依次是:现在学习的是第10页,共27页练习练习1 1、关于冲量、动量及动量变化,下列说法正确的、关于冲量、动量及动量变化,下列说法正确的是:是:()A.A.冲量方向一定和动量变化的方向相同冲量方向一定和动量变化的方向相同B.B.冲量的大小一定和动量变化的大小相同冲量的大小一定和动量变化的大小相同C.C.动量的方向改变,冲量方向一定改变动量的方向改变,冲量方向一定改变D.D.动量的大小不变,冲量一定为动量的大小不变,冲量一定为0.0.A
13、 B现在学习的是第11页,共27页 摆摆长长为为L L的的单单摆摆的的最最大大摆摆角角 小小于于5 50 0,摆摆球球质质量量为为mm,摆摆球球从从最最大大位位移移处处运运动动到到平平衡衡位位置置的的过过程程中(中()(A A)重力的冲量为)重力的冲量为 (B B)合外力的冲量为)合外力的冲量为(CC)合外力的冲量为零)合外力的冲量为零 (D D)拉力的冲量为零)拉力的冲量为零练习练习2.2.L解:单摆的周期为解:单摆的周期为t=1/4TA B现在学习的是第12页,共27页 在在光光滑滑水水平平面面上上水水平平固固定定放放置置一一端端固固定定的的轻轻质质弹弹簧簧,质质量量为为 m m 的的小小
14、球球沿沿弹弹簧簧所所位位于于的的直直线线方方向向以以速速度度V V运运动动,并并和和弹弹簧簧发发生生碰碰撞撞,小小球球和和弹弹簧簧作作用用后后又又以以相相同同的的速速度度反反弹弹回回去去。在在球球和和弹弹簧簧相相互互作作用用过过程程中中,弹弹簧簧对对小小球球的的冲冲量量I I 的的大大小小和和弹弹簧簧对对小小球球所所做做的的功功WW分分别别为(为()(A)I0、Wmv2 (B)I2mv、W=0(C)Imv、W=mv22 (D)I2mv、W=mv22B例例2.2.现在学习的是第13页,共27页 下列哪些论断是正确的?下列哪些论断是正确的?()()(A)(A)某力某力F F对物体没有做功,此力对物
15、体没有做功,此力F F对物体的冲量必对物体的冲量必 为零;为零;(B)(B)如果物体的动能没有发生变化,此物体的动量如果物体的动能没有发生变化,此物体的动量 也不可能发生变化;也不可能发生变化;(C)(C)静摩擦力可能做正功,也可能做负功,但滑动静摩擦力可能做正功,也可能做负功,但滑动 摩擦力只能做负功;摩擦力只能做负功;(D)(D)静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功,也都可静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功,也都可 能做负功能做负功.D练习练习3.3.现在学习的是第14页,共27页例例4 4:玻璃杯从同一高度落下,掉在水泥地面上比掉在草地:玻璃杯从同一高度落下,掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎,
16、这是由于玻璃杯与水泥地撞击的过程中:上容易碎,这是由于玻璃杯与水泥地撞击的过程中:、玻璃杯的动量较大;、玻璃杯的动量较大;、玻璃杯受到的冲量较大;、玻璃杯受到的冲量较大;、玻璃杯的动量变化较大;、玻璃杯的动量变化较大;、玻璃杯的动量变化较快。、玻璃杯的动量变化较快。D现在学习的是第15页,共27页例例4 4:以速度:以速度平抛出一个质量为的物体。若在抛出平抛出一个质量为的物体。若在抛出后它未与地面及其他物体相碰。求它在内动量的变化。后它未与地面及其他物体相碰。求它在内动量的变化。用动量定理解决曲线运动的问题是用合外力的冲量表示物用动量定理解决曲线运动的问题是用合外力的冲量表示物体动量的变化,这
17、种方法在求曲线运动的动量的变化很重要,体动量的变化,这种方法在求曲线运动的动量的变化很重要,但往往物体的受力是恒力的情况才比较简单,我们可以利用力但往往物体的受力是恒力的情况才比较简单,我们可以利用力的冲量公式求出恒力的冲量,进而利用动量定理求出曲线运动的冲量公式求出恒力的冲量,进而利用动量定理求出曲线运动物体的动量的改变。物体的动量的改变。现在学习的是第16页,共27页F1t2t1tFF20解解:从图中可知,物体所受冲量为从图中可知,物体所受冲量为F-tF-t图线下面包围图线下面包围的的“面积面积”,设末速度为设末速度为vv,根据动量定理,根据动量定理 F tp,有,有F1t1+F2(t2-
18、t1)=mv-0 v=F1t1+F2(t2-t1)m 练习练习4.4.如图表示物体所受作用力随时间变化的图象,若如图表示物体所受作用力随时间变化的图象,若物体初速度为零,质量为物体初速度为零,质量为mm,求物体在,求物体在t t2 2 时刻的末速度时刻的末速度?现在学习的是第17页,共27页 例例5.5.一质点在水平面内以速度一质点在水平面内以速度v v做匀速圆周运动,如图,质做匀速圆周运动,如图,质点从位置点从位置A A开始,经开始,经1/21/2圆周,质点所受合力的冲量是圆周,质点所受合力的冲量是多少多少?vAABvBO解解:质点做匀速圆周运动,合力是一个大小不变、但质点做匀速圆周运动,合
19、力是一个大小不变、但方向不断变化的力方向不断变化的力.注意注意:变力的冲量一般不能直接由变力的冲量一般不能直接由FtFt求出,可借助求出,可借助FtFtpp间接求出,即合外力力的冲量由末动量与间接求出,即合外力力的冲量由末动量与初动量的矢量差来决定初动量的矢量差来决定 以以v vB B方向为正,因为方向为正,因为v vA A-v-v,v vB B v v,则则ppv vB B-v vA A v-v-(-v-v)2 2v v,合力,合力冲量与冲量与v vB B同向同向现在学习的是第18页,共27页练习练习5.5.如图所示,质量为的小球距轻弹簧的上端为,如图所示,质量为的小球距轻弹簧的上端为,小球
20、自由下落一段时间后与弹簧接触,它从接触弹簧开小球自由下落一段时间后与弹簧接触,它从接触弹簧开始到弹簧被压缩到最短的过程中持续时间为,求小球始到弹簧被压缩到最短的过程中持续时间为,求小球从接触弹簧到压缩最短的过程中弹簧的弹力对小球的冲从接触弹簧到压缩最短的过程中弹簧的弹力对小球的冲量?量?现在学习的是第19页,共27页 物物体体A A和和B B用用轻轻绳绳相相连连挂挂在在轻轻弹弹簧簧下下静静止止不不动动,如如图图(a a)所所示示。A A的的质质量量为为mm,B B的的质质量量为为MM,将将连连接接A A、B B的的绳绳烧烧断断后后,物物体体A A上上升升经经某某一一位位置置时时的的速速度度大大
21、小小为为v v,这这时时物物体体B B的的下下落落速速度度大大小小为为u u,如如图图(b b)所所示示,在在这这段段时时间间里里,弹弹簧簧弹弹力力对对物物体体A A的的冲冲量量等等于于()(A)mv (B)mvMu(C)mvMu (D)mvmuABmM(a)BAuv(b)解:对解:对B B物,由动量定理物,由动量定理Mgt=Mu gt=u对对A A物,由动量定理物,由动量定理IF mgt=mv IF=mgt+mv=mu+mvD 例例6.6.现在学习的是第20页,共27页练习练习6.6.一质量为一质量为mm的小球,以初速度的小球,以初速度v v0 0 沿水平方向射出,沿水平方向射出,恰好垂直地
22、射到一倾角为恰好垂直地射到一倾角为30 30 的固定斜面上,并立即反的固定斜面上,并立即反方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的3/43/4,求,求在碰撞中斜面对小球的冲量大小在碰撞中斜面对小球的冲量大小解:小球在碰撞斜面前做平抛运动解:小球在碰撞斜面前做平抛运动.设刚要碰撞斜面时小设刚要碰撞斜面时小球速度为球速度为v.v.由题意,由题意,v v 的方向与竖直线的夹角为的方向与竖直线的夹角为3030,且水,且水平分量仍为平分量仍为v v0 0,如右图,如右图.v030v0v30由此得由此得 v=2vv=2v0 0 碰撞过程中,小球速度由碰撞过程
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