动量和动量定理上课用.pptx
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1、动量概念的由来动量概念的由来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撞的两个物体,它们的质量和速度的乘积乘积mv在碰撞前后很可能是保持不变在碰撞前后很可能是保持不变的,这让人们认识到的,这让人们认识到mv这个物理量具这个物理量具有特别的意义,物理学中把它定义为有特别的意义,物理学中把它定义为物体的动量。物体的动量。第1页/共48页在物理学中什么叫动量?在物理学中什么叫动量?它的单位是什么?它的单位是什么?你是怎样理解动量这个概念?你是怎样理解动量这个概念?请阅读课本6-7页“动量”部分回答下列问题一、动量一、动量P
2、P第2页/共48页是是状态状态量。量。一、动量一、动量P P1、概念:、概念:物体的质量物体的质量m m和速度和速度v v的乘积叫做动量的乘积叫做动量。2、定义式:、定义式:p=m v3、单位:、单位:kg kg m ms s4、几点说明、几点说明:(2 2)瞬时性)瞬时性:(1 1 1 1)矢量矢量性性:运算遵循运算遵循 。(3 3)相对性)相对性:物体的动量与物体的动量与参照物参照物的选择有关的选择有关方向与速度方向方向与速度方向 。相同相同平行四边形定则平行四边形定则故在计算时相应的速度应取这一时刻的故在计算时相应的速度应取这一时刻的故在计算时相应的速度应取这一时刻的故在计算时相应的速度
3、应取这一时刻的瞬时速度瞬时速度瞬时速度瞬时速度物体的物体的质量质量m m和和速度速度v v的乘积叫做的乘积叫做动量动量。第3页/共48页历史背景历史背景历史背景历史背景 最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔,十七世纪,以最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔,十七世纪,以最早提出动量概念的是法国科学家笛卡尔,十七世纪,以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提出了这样一种观点:笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点:笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点:笛卡儿为代表的西欧的哲学家们提出了这样一种观点:若找到若找到若找到若找到一个适当的物理
4、量来描述,运动的总量是守恒的一个适当的物理量来描述,运动的总量是守恒的一个适当的物理量来描述,运动的总量是守恒的一个适当的物理量来描述,运动的总量是守恒的。这就是。这就是。这就是。这就是运动运动运动运动不灭的思想不灭的思想不灭的思想不灭的思想。他继承伽利略说法,定义质量和速率的乘积为动。他继承伽利略说法,定义质量和速率的乘积为动。他继承伽利略说法,定义质量和速率的乘积为动。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,这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观量。笛卡尔认为,这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观量。笛卡尔认为,这是量度运动的唯一正确的物理量。他的观量。笛卡尔认为,这是
5、量度运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。点的缺陷,在于忽略了动量的方向性。点的缺陷,在于忽略了动量的方向性。点的缺陷,在于忽略了动量的方向性。1668166816681668年,荷兰物理学家惠更斯在年,荷兰物理学家惠更斯在年,荷兰物理学家惠更斯在年,荷兰物理学家惠更斯在关于碰撞对物体运动的关于碰撞对物体运动的关于碰撞对物体运动的关于碰撞对物体运动的影响影响影响影响的论文中,明确指出了动量的方向性和守恒性。的论文中,明确指出了动量的方向性和守恒性。的论文中,明确指出了动量的方向性和守恒性。的论文中,明确指出了动量的方向性和守恒性。牛顿把笛卡尔的定义做了修正,明确的用质
6、量和速度的乘牛顿把笛卡尔的定义做了修正,明确的用质量和速度的乘牛顿把笛卡尔的定义做了修正,明确的用质量和速度的乘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。科学前辈们就是在追寻不变量的努力中,逐渐积来定义动量。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,逐渐建立了动量的概念,发现了动量守恒定律。建立了动量的概念,发现了动量守恒定律。建立了动量的概念,发现了动量守恒定律。建立了动量的概念,发现了动量守恒定律。第4页/共48页试讨论以下几种运动的动量变化情况。试讨论以下几种运动的
7、动量变化情况。物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动物体做自由落体运动物体做自由落体运动物体做平抛运动物体做平抛运动物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动动量大小、方向均不变动量大小、方向均不变动量方向不变,大小不断增大动量方向不变,大小不断增大动量方向时刻改变,大小不断增大动量方向时刻改变,大小不断增大动量方向时刻改变,大小不变动量方向时刻改变,大小不变第5页/共48页1 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
8、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课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习第6页/共48页第7页/共48页动量的变化动量的变化动量的变化动量的变化 p p 1 1 1 1、某段运动过程(或时间间隔)、某段运动过程(或时间间隔)、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,称为动量的变的矢量差,称为动量的变的矢量差,称为动量
9、的变的矢量差,称为动量的变化(或动量的化(或动量的化(或动量的化(或动量的增量增量增量增量),即),即),即),即 2 2 2 2、动量变化的三种情况:、动量变化的三种情况:、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。P PPP p=p-p3 3 3 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:动量变化的运算:动量变化的运算:PPP PPPPPPPP PPPPPPPPP第8页/共48页P PPP 不不在在同同一一
10、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:PPP PPPPP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动量的变化动量的变化 p p第9页/共48页2 2、课本、课本1111页页“问题与练习问题与练习”第一题第一题课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习第10页/共48页若速度变化若速度变化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kgmkgm2 2/s/s2 2 (J)标标标标量量量量E Ek k=mv=mv2 2/2/2动能动能动能动能若
11、速度变化若速度变化若速度变化若速度变化,则则则则pppp一定不为零一定不为零一定不为零一定不为零kgm/skgm/s(NSNS)矢矢矢矢量量量量p=mvp=mv动量动量动量动量 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第11页/共48页生活中的这些现象都是什么原理呢?第13页/共48页FFv0 v F F 作用了时间作用了时间 t t 分析:分析:由牛顿第二定律知:F=m a加速度:整理得:即: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
12、景设置物理情景:质量为:质量为mm的物体,在合力的物体,在合力F F的作用下,的作用下,经过一段时间经过一段时间t t,速度由,速度由v v 0 0变为变为vv,如是图所示:,如是图所示:第14页/共48页 思考:上式左边是动量的变化量,那么右边有什么物理意义呢?请阅读课本第8页,回答以下问题第15页/共48页1.1.冲量冲量:(1)(1)定义:定义:(2 2)公式:公式:(3)(3)单位:单位:(4)(4)冲量是冲量是 量量 2.2.动量定理动量定理:(1)(1)内容:内容:三、动量定理三、动量定理力力与与力的作用时间力的作用时间的乘积叫做的乘积叫做力力的的冲量。冲量。I=Ft NS矢矢,其
13、方向与,其方向与力的方向力的方向相同相同。注:冲量是过程量,是力对时间的积累效应。注:冲量是过程量,是力对时间的积累效应。(2 2)公式:公式:物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受力的冲量。第16页/共48页第17页/共48页第18页/共48页(3 3)对动量定理的理解:)对动量定理的理解:p一定时,F 与t成反比;F一定时,p与t成正比;t一定时,F与p成正比。公式中力F指物体受到的合力。当力是变力时,F指变力的平均值。第19页/共48页 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?
14、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思考与讨论思考与讨论第20页/共48页 报道报道报道报道1 1 1 1、1962196219621962年,一架年,一架年,一架年,一架“子爵号子爵号子爵号子爵号”客机,在美客机,在美客机,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,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。十七人丧生。十七人丧生。报道报道报道报道2 2 2 2、19801980
15、19801980年,一年,一年,一年,一架英国的架英国的架英国的架英国的“鸽式鸽式鸽式鸽式”战战战战斗机在威夫士地区上斗机在威夫士地区上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,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,飞行员弹飞机坠毁,飞行员弹飞机坠毁,飞行员弹射逃生射逃生射逃生射逃生 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思考与讨论思考与讨论第21页/共48页 鸡蛋从一米多高的地方落到地板上,肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上,肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上
16、,肯定会被鸡蛋从一米多高的地方落到地板上,肯定会被打破,但如果在地板上放一块泡沫塑料垫,让鸡蛋打破,但如果在地板上放一块泡沫塑料垫,让鸡蛋打破,但如果在地板上放一块泡沫塑料垫,让鸡蛋打破,但如果在地板上放一块泡沫塑料垫,让鸡蛋落到泡沫塑料上,结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上,结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上,结果鸡蛋却保持完好无损落到泡沫塑料上,结果鸡蛋却保持完好无损高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋高空砸鸡蛋第22页/共48页生活中的应用生活中的应用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第23页/共48页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
17、的应用生活中的应用生活中的应用第24页/共48页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第25页/共48页生活中的应用生活中的应用生活中的应用生活中的应用第26页/共48页科学漫步科学漫步科学漫步科学漫步 1 1、汽车的、汽车的碰撞试验碰撞试验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第27页/共48页动量定理的适用范围动量定理的适用范围动量定理的适用范围动量定理的适用范围1 1 1 1、动
18、量定理不但适用于、动量定理不但适用于、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,也适用于随时间变,也适用于随时间变化的化的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,对于变力,动量定理中的,对于变力,动量定理中的F F F F应理解为变应理解为变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 2 2、动量定理不仅可以解决、动量定理不仅可以解决、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
19、,的问题,的问题,的问题,还可以解决还可以解决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;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 3 3、动量定理不仅适用于、动量定理不仅适用于、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现象和现象和变速变速变速变速运动问题。运动问题。运动问题。运动问题。动量定理的动量定
20、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。第28页/共48页23某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置,如图所示竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨,间距为L导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B绝缘火箭支撑在导轨间,总质量为m,其中燃料质量为m,燃料室中的金属棒EF电阻为R,并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触引燃火箭下方的推进剂,迅速推动刚性金属棒CD(电阻可忽略且和导轨接触良好)向上运动,当回路CEFDC面积减少量达到最大值S,用时t,此过程激励出强电流,产生电磁推力加速火箭在t时间内,电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体当燃烧室
21、下方的可控喷气孔打开后喷出燃气进一步加速火箭(2)经t时间火箭恰好脱离导轨求火箭脱离时的速度v0;(不计空气阻力)2016年浙江省高考招生选考物理试卷(4月份)第29页/共48页2323某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置,如图所示竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨,间距为L L导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B B绝缘火箭支撑在导轨间,总质量为m m,其中燃料质量为mm,燃料室中的金属棒EFEF电阻为R R,并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触引燃火箭下方的推进剂,迅速推动刚性金属棒CDCD(电阻可忽略且和导轨接触良好)向上运动,当回路CEFDCCEFDC面积减少量达到最
22、大值S S,用时t t,此过程激励出强电流,产生电磁推力加速火箭在t t时间内,电阻R R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体当燃烧室下方的可控喷气孔打开后喷出燃气进一步加速火箭(1 1)求回路在t t时间内感应电动势的平均值及通过金属棒EFEF的电荷量,并判断金属棒EFEF中的感应电流方向;2016年浙江省高考招生选考物理试卷(4月份)第30页/共48页23某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置,如图所示竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨,间距为L导轨间加有垂直导轨平面向里的匀强磁场B绝缘火箭支撑在导轨间,总质量为m,其中燃料质量为m,燃料室中的金属棒EF电阻为R,并通过电刷
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- 动量 定理 上课
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