动量和动量定理(用)课件.ppt
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1、同样质量的竹箭同样质量的竹箭,一支用弓射出一支用弓射出,而另一支用而另一支用手掷手掷,哪一支穿透本领大哪一支穿透本领大?思考思考:一个物体对另一个物体的作用本领与哪些一个物体对另一个物体的作用本领与哪些物理量有关物理量有关?质量相同质量相同速度不同速度不同一个物体对另一个物体的作用本领与物体一个物体对另一个物体的作用本领与物体的的速度速度有关。有关。足球场上一个足球迎头飞过来,你的第一足球场上一个足球迎头飞过来,你的第一个反应是什么?那么如果以相同速度飞过个反应是什么?那么如果以相同速度飞过来一个来一个铅球呢?铅球呢?速度相同速度相同质量不同质量不同一个物体对另一个物体的作用本领与物体一个物体
2、对另一个物体的作用本领与物体的的质量质量有关。有关。结论结论:一个物体对另一个物体的作用本领一个物体对另一个物体的作用本领不仅与物体的不仅与物体的质量质量有关还和物体的有关还和物体的速速度度有关。有关。动量概念的由来动量概念的由来 在上节课探究的问题中,发现碰撞的两个物体,它们的质量和速度的乘积mv在碰撞前后很可能是保持不变的,这让人们认识到mv这个物理量具有特别的意义,物理学中把它定义为物体的动量。一一.动量动量动量定义:质量和速度的乘积叫做物体的动量定义:质量和速度的乘积叫做物体的动量动量。公式:公式:动量是动量是矢量矢量,方向与,方向与速度速度方向一致。方向一致。m/skgkgm/sM
3、V二、动量的变化二、动量的变化 p p1 1、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。P PPP p=p-p2 2、同一直线上同一直线上动量变化的运算:动量变化的运算:PPP PPPPPPPP PPPPPPPPP先规定一个正方向,变矢量运算为代数运算先规定一个正方向,变矢量运算为代数运算例1、一个质量是0.1kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到一块坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动,碰撞前后钢球的动量有没有变化?变化了多少?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
4、课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习上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 动量与牛顿第二定律的联系动量与牛顿第二定律的联系想一想想一想 算一算算一算 假设质量为假设质量为 的一颗子弹射入墙那一刻的速的一颗子弹射入墙那一刻的速度为度为 ,射出的速度为,射出的速度为 ,所用时间为,所用时间为 ,墙对,墙对子弹的作用力为一恒力子弹的作用力为一
5、恒力 ,那么,那么 等于多少?等于多少?解答解答:加速度加速度根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 转换为转换为三三.冲量冲量定义:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。定义:力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。公式:公式:冲量是冲量是矢量矢量,方向与作用力方向一致(,方向与作用力方向一致(恒力恒力)四四.动量定理动量定理l内容:物体所受内容:物体所受合外力合外力的冲量等于它的动量的冲量等于它的动量的改变量,这叫做动量定理。的改变量,这叫做动量定理。l公式:公式:冲量的方向与动量改变量的方向相同冲量的方向与动量改变量的方向相同讨论讨论:在动量变化量一定的情况下在动量变化量一定的情况下,F 与与 t之
6、间有什之间有什么关系?么关系?F ,t F ,t一定一定船靠岸时边缘上的废旧轮胎船靠岸时边缘上的废旧轮胎包装用的泡沫材料包装用的泡沫材料 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机这样的庞然大物?思考与讨论思考与讨论 找
7、出故事中的有关 动量知识!课后思考课后思考 假设兔子的头部遭受等于自身体重的撞假设兔子的头部遭受等于自身体重的撞击力可以致命,设兔子与树桩的作用时间击力可以致命,设兔子与树桩的作用时间为为0.20.2秒,则兔子奔跑的速度秒,则兔子奔跑的速度可能可能是多少是多少?一一.动量和冲量动量和冲量1.1.动量:定义动量:定义动量动量 p=m v动量是描述物体运动状态的一个动量是描述物体运动状态的一个状态量状态量,它与时刻相对应。,它与时刻相对应。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.冲量:定义冲量:定义恒力恒力的冲量的冲量 I=F t冲量是描述力的时间积累效
8、应的物理量,是冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量过程量,它与时间相对应它与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,那么冲量的方向就和力的方向相同。的方向就和力的方向相同。对于变力的冲量,高中阶段只能用动量定理求。对于变力的冲量,高中阶段只能用动量定理求。要注意的是:冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不要注意的是: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。作功,但一定有冲量。二、动量定理二、动量定理1.动量定
9、理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化即即 I=p F 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,冲量是动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,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。实际上现代物理学把力定义为物体动量的变化率:实际上现代物理学把力定义为物体动量的变化率:F=p t(这也是牛顿第二定律
10、的动量形式)(这也是牛顿第二定律的动量形式)动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下,各个矢动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下,各个矢 量必须以同一个规定的方向为正。量必须以同一个规定的方向为正。2.2.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 F t t 与动量的变化量与动量的变化量均均为矢量,规定正方向后,在一条直线上矢量运算变为代数运算;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;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内物体所受合外力的冲量等于物体在这段时间在这段时间内动量的变化量;因而可以内动量
11、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: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,动量定理中的力变化的力对于变力,动量定理中的力F F应理解为变力在作用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。统。物理意义:冲量反映力对物体在一段时间上的积累作用,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。动量反映了物体的运动状态。
12、3.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。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,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,要分别计算它们的冲量,并求它们的矢量和。要分别计算它们的冲量,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。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的总动量,不包括在内。响系统的总动
13、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,所以列。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。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(或各个外力的冲量的矢量和)。的冲量的矢量和)。根据动量定理列式求解根据动量定理列式求解。以初速度以初速度v0平抛一个质量为平抛一个质量为m的物体,的物体,t 秒内秒内物体的动量变化是多少?物体的动量变化是多少?例例1解解:因为合外力就是重力,所以:因为合外力就是重力,所
14、以p=Ft=mgt本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量本题用冲量求解,比先求末动量,再求初、末动量的矢量差要方便得多。的矢量差要方便得多。因此可以得出规律:因此可以得出规律:I 和和p可以互求。当合外力为恒力可以互求。当合外力为恒力时往往用时往往用F t 来求;当合外力为变力时,在高中阶段我来求;当合外力为变力时,在高中阶段我们只能用们只能用p来求。来求。例例2 一质点在水平面内以速度一质点在水平面内以速度v做匀速圆周运动,做匀速圆周运动,如图,质点从位置如图,质点从位置A开始,经开始,经1/2圆周,质点所受合圆周,质点所受合力的冲量是多少力的冲量是多少?vAABvBO解解:质点做匀速
15、圆周运动,合力是一个大小不变、但质点做匀速圆周运动,合力是一个大小不变、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Ft求出,可借助求出,可借助Ftp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vB方向为正,因为方向为正,因为vA-v,vB v,则则pvB-vA v-(-v)2v,合力冲量与合力冲量与vB同向同向例例3、关于、关于冲量、动量及动量变化,下列说法正确冲量、动量及动量变化,下列说法正确的是:的是:()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
16、的方向相同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.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.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.A B 水平面上一质量为水平面上一质量为m的物体,在水平恒力的物体,在水平恒力F作用下,由静止开始做匀加速直线运动,经时间作用下,由静止开始做匀加速直线运动,经时间t 后后撤去外力,又经过时间撤去外力,又经过时间2t 物体停下来,设物体所受物体停下来,设物体所受阻力为恒量,其大小为(阻力为恒量,其大小为()F F/2 F/3 F/4 解解:整个过程的受力如图所示,:整个过程的受力如图所示
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